VTK 图形进阶_vtkPolyData数据生成与显示

1.VTK图像处理引言

图像数据的应用非常广泛，最贴近日常生活的应用是3D游戏，其中每个角色的模型、场景等都是图形数据。当然，游戏仅仅是图像数据的一个应用点。图形在CAD（计算机辅助设计）、影视、医学、地质、气象数据建模等领域中均有着广泛的应用。vtkPolyData是VTK中常用的数据结构之一，可以表示小到一个点、一条线，达到一个模型、一个场景等。

2.vtkPolyData数据生成与显示

之前也曾说过，在这里只是简单的回顾，更重要滴在于深入地理解。

VTKPolyData主要由几何结构数据、拓扑结构数据、属性数据组成。

几何结构数据：组成模型的点集；

拓扑结构数据：这些点根据一定的连接关系组成的单元数据；表明集合点集之间的拓扑关系

属性数据：与几何结构数据和拓扑结构数据相关联，属性数据可以是标量、向量或者张量。

例如，可以为其中的每个点定义曲率属性数据，也可以为其中的每一个单元定义一个法向量属性数据。在VTKPolyData可视化中会利用这些属性数据直接或者间接计算单元或点的颜色。

实例如下：

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);
 
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkConeSource.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
 
int main()
{
    vtkSmartPointer<vtkConeSource> coneSource =
        vtkSmartPointer<vtkConeSource>::New();
    coneSource->Update();
 
    vtkSmartPointer<vtkPolyData> polyData =
        vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();
    polyData = coneSource->GetOutput();
    int nPoints = polyData->GetNumberOfPoints();
    int nCells = polyData->GetNumberOfCells();
    std::cout << "几何数据(点数)：" << nPoints << std::endl;
    std::cout << "拓扑数据(单元)：" << nCells << std::endl;
 
    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper =
        vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    mapper->SetInputData(polyData);
 
    vtkSmartPointer<vtkActor>  actor =
        vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    actor->SetMapper(mapper);
 
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> render =
        vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    render->AddActor(actor);
    render->SetBackground(10, 0, 0);
 
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    rw->AddRenderer(render);
    rw->SetSize(640, 480);
    rw->SetWindowName("PolyData Structure Learning");
    rw->Render();
 
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    rwi->SetRenderWindow(rw);
    rwi->Initialize();
    rwi->Start();
 
    return 0;
}

上述代码中，

VTKConeSource类定义了一个锥形图形数据，其输出为VTKPolyData类型数据。VTKPolyData的成员函数GetNumberOfPoints()和GetNumberOfCells()分别用来获取图形数据的点数和单元数目。

接下来是定义一个图形数据的渲染管线，包括VTKPolyDataMapper()、vtkActor()、VTKRender()、vtkRenderWindow()和vtkRenderWindowInteractor()。这个渲染流程和图像渲染管线基本一致。需要注意的是，对于VTKPolyData类型数据的渲染管线，需要定义vtkPolyDataMapper对象，用于接受VTKPolyData图形数据以实现图像数据到渲染图元的转换。

程序的显示结果如下所示：

从结果可以看出，该椎体是由7个空间点构成了7个单元的数据组成。这里也仅仅定义了一个空间的椎体，并未给点或者单元数据设置属性信息。