Qt中添加VTK窗口显示点云

Qt中添加VTK窗口并显示点云

我使用的版本是：
VS2019 + QT5.15.2 + VTK9.1

1. 在Qt中添加显示点云的控件

关于添加显示点云控件主要参考了以下链接：salute 链接

1.1 在designer中添加VTK窗口

添加完成之后注意在.sln项目中配置VTK库，否则无法#include <QVTKOpenGLNativeWidget.h>
方法的核心就是将QWidget提升为自定义控件。

QVTKOpenGLNativeWidget 实际上是VTK给写好的一个自定义控件，继承自QWidget类，所以只需要将QWdiget类提升为QVTKOpenGLNativeWidget类就行了

１.用Designer打开项目的界面文件（.ui后缀文件）

２.在左边的控件栏中，将Containers下的“Widget”这个控件拖入到用户界面中，然后右边的对象查看器中就能查到你拖入的QWidget控件对象。

３.对该对象点右键，选择“提升为”，提升为可以理解是将QT自带的控件类提升为开发者编写的自定义控件类。而QVTKOpenGLNativeWidget就是VTK编写的自定义控件类。

4.然后提升的类名称填上“QVTKOpenGLNativeWidget”，头文件填写“QVTKOpenGLNativeWidget.h”。基类选择QWidget。然后点击“添加”－》“提升”

提升的类名称： 指自定义控件的类名称，VTK提供的自定义类名称就是QVTKOpenGLNativeWidget。
头文件： 指自定义控件的头文件，VTK提供的自定义控件类的头文件就是QVTKOpenGLNativeWidget.h。注意大小写。如果不对应的话，会失效。
基类名称： 指自定义的控件类的基类是谁，QVTKOpenGLNativeWidget的基类就是QWidget。选错了也是不行的。
添加： 指保存这个设定，下次可以直接拿来使用，不用重新输入以上信息。
提升： 指将你拖入UI中的QWidget控件，变成你写好的自定义控件类，在这里就是将QWidget类变成QVTKOpenGLNativeWidget类。

5.重命名该窗口控件的对象名，用来写代码的时候识别。网上所见通常命名为“qvtkWidget”

6.最后在你的主窗口类下调用ui的成员变量可以成功呼出qvtkWidget这个vtk窗口控件。

1.2 直接以代码形式添加vtk窗口

这是最简单的方法了，不要用到.ui文件，不需要用到Designer，直接在代码上用。都不需要提升类，直接包含头文件后拿来用就行。

在MainWindow的构造函数中写代码：（不需要照抄，理解以下几行代码在干嘛即可）

	//初始化VTK窗口，命名为qvtkWidget（原理和QPushButton这种QT自带的控件一样，只是该控件由VTK提供，用法跟QPushButton是一样的）
	QVTKOpenGLNativeWidget* qvtkWidget = new QVTKOpenGLNativeWidget();
	//初始化VTK的渲染器，平时用的比较多是vtkRenderWindow，但是在QT中要改用vtkGenericOpenGLRenderWindow，实质上与vtkRenderWindow功能一致
	vtkGenericOpenGLRenderWindow* renderWindow = vtkGenericOpenGLRenderWindow()::New();
	//将渲染器加入到VTK窗口中。可以先写这一行，后续再将准备好的vtkRenderer加入到renderWindow中也是可以同步数据的
	qvtkWidget->setRenderWindow(renderWindow);
	//创建网格布局，只是为了方便布局，实际上可以直接调用qvtkwidget的baseSize函数指定窗口大小也行
	QGridLayout* displayGrid = new QGridLayout(this);
	displayGrid->addWidget(qvtkWidget);
	this->setLayout(displayGrid);

需要在MainWindow头文件中包含vtkGenericOpenGLRenderWindow.h和QVTKOpenGLNativeWidget.h头文件。
理解上面的代码，自己在MainWindow构造函数中去使用（在其他地方用也没问题，用法一样）

2. 在添加好的控件上显示点云

在添加的控件上显示点云主要参考此链接：salute链接

2.1 代码

    //----------------------------qvtkWidget的初始化-----------------------------------
    auto renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    auto renderWindow = vtkSmartPointer<vtkGenericOpenGLRenderWindow>::New();
    renderWindow->AddRenderer(renderer);
    viewer.reset(new pcl::visualization::PCLVisualizer(renderer, renderWindow, "viewer", false));
    ui->qvtkWidget->setRenderWindow(viewer->getRenderWindow());    //此处qvtkWidget是我这个窗口的名称，自定义的
    viewer->setupInteractor(ui->qvtkWidget->interactor(), ui->qvtkWidget->renderWindow());
 
    //----------------------------qvtkWidget的初始化-----------------------------------

    //----------------------------初始化点云并显示-------------------------------------
    //初始化一个点云
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZRGB>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZRGB>);
    //加载点云文件
    if (pcl::io::loadPCDFile("data/ceshi.pcd", *cloud) == -1)
    {
        std::cout << "打开文件失败" << std::endl;
    }
    //刷新显示窗口
    ui->qvtkWidget->repaint();
    //添加点云
    viewer->addPointCloud(cloud, "cloud");
    //刷新
    ui->qvtkWidget->update();
    //视角
    viewer->resetCamera();
    //----------------------------初始化点云并显示-------------------------------------

3. QVTKOpenGLNativeWidget.h的解释

原链接请参考QVTKOpenGLNativeWidget.h源文件

3.1 类QVTKOpenGLNativeWidget的简介：

QVTKOpenGLNativeWidget是QOpenGLWidget的子类，用于在Qt应用程序中承载一个vtkGenericOpenGLRenderWindow。

请注意，QVTKOpenGLNativeWidget只能与vtkGenericOpenGLRenderWindow一起使用。
这是因为QOpenGLWidget希望接管窗口管理和OpenGL上下文的创建。
使用vtkXRenderWindow或vtkWin32RenderWindow（以及其他特定于平台的vtkRenderWindow子类）进行可靠工作非常棘手且充满问题。

由于QVTKOpenGLNativeWidget使用QOpenGLWidget来创建OpenGL上下文，
它使用QSurfaceFormat（使用QOpenGLWidget::setFormat或QSurfaceFormat::setDefaultFormat进行设置）来创建适当的窗口和上下文。
您可以使用QVTKOpenGLNativeWidget::copyToFormat获取适用于vtkRenderWindow的QSurfaceFormat。

QVTKOpenGLNativeWidget的典型用法如下：

// 在初始化QApplication之前，设置默认的表面格式。
QSurfaceFormat::setDefaultFormat(QVTKOpenGLNativeWidget::defaultFormat());

vtkNew<vtkGenericOpenGLRenderWindow> window;
QPointer<QVTKOpenGLNativeWidget> widget = new QVTKOpenGLNativeWidget(...);
widget->SetRenderWindow(window.Get());

// 如果使用任何标准视图例如vtkContextView，则可以执行以下操作。
vtkNew<vtkContextView> view;
view->SetRenderWindow(window.Get());
// 您可以继续使用`window`作为常规vtkRenderWindow，包括添加渲染器、演员等。

3.2 OpenGL上下文：

在QOpenGLWidget（QVTKOpenGLNativeWidget的父类）中，所有渲染都发生在帧缓冲对象中。因此，在渲染代码中必须小心，永远不要直接重新绑定默认帧缓冲，即ID为0。

QVTKOpenGLNativeWidget创建了一个内部的QOpenGLFramebufferObject，独立于父类创建的QOpenGLFramebufferObject，用于vtkRenderWindow进行渲染。
这种显式的双缓冲在避免VTK中仅在临时后备缓冲区上进行的渲染时（例如进行选择时）破坏在屏幕上组合的结果时非常有用。

3.3 处理渲染和绘制：

QWidget子类（包括QOpenGLWidget和QVTKOpenGLNativeWidget）在QWidget::paint中显示其内容，以响应绘制事件。
QOpenGLWidget子类应在QOpenGLWidget::paintGL中进行OpenGL渲染。
QWidget可能由于各种原因接收到绘制事件，包括小部件获得焦点/失去焦点，UI中的其他小部件（例如状态栏中的QProgressBar）的更新等。

在VTK应用程序中，每当vtkRenderWindow需要更新以进行新的渲染时，可以通过在其上调用vtkRenderWindow::Render来完成。
设置在渲染窗口上的vtkRenderWindowInteractor确保随着对影响渲染结果的交互发生，它会调用渲染窗口上的Render。

由于Qt中的paint可能被调用得比需要的频繁，我们避免了每次发生这种情况时可能昂贵的vtkRenderWindow::Render调用。相反，QVTKOpenGLNativeWidget依赖于VTK应用程序在需要更新渲染时在渲染窗口上调用vtkRenderWindow::Render。
paintGL只是将由最近一次渲染调用vtkRenderWindow::Render渲染的结果传递给Qt窗口系统以在屏幕上组合。

在某些情况下，可能仍然需要在paint中进行渲染，例如如果窗口的大小被调整或Qt必须重新创建OpenGL上下文。
在这些情况下，QVTKOpenGLNativeWidget::paintGL可以通过调用QVTKOpenGLNativeWidget::renderVTK请求进行渲染。

3.4 注意事项：

QVTKOpenGLNativeWidget不支持立体声，请使用QVTKOpenGLStereoWidget以获取立体声渲染支持。

QVTKOpenGLNativeWidget针对Qt版本5.5及以上版本进行了优化。

参考：QVTKOpenGLStereoWidget QVTKRenderWidget

4. VTK文档及使用例程

VTK总文档入口
VTK的C++接口文档
VTK的c++使用例程

遇到的问题

在配好PCL库和VTK库的前提下，直接构建工程并运行，会产生以下报错：

配置VTK动态链接库到系统环境变量之后，仍然报此类错误，exe文件无法加载到此dll动态链接。
只有把vtkGUISupportQt-9.1.dll放在exe同级目录才有效。暂时没找到原因。