VTK开发笔记（三）：熟悉VTK开发流程，编写球体，多半透明球体Demo

前言

  开始vtk实战，了解vtk的一些基本框架，通过代码是最好的方式。
  本篇实现一个vtk实现多球体半透明的Demo。
 Demo

  

  

  

  下面是osg存在的问题：
  

 坐标系

  计算机图形学里常用的坐标系统主要有4中，分别是model坐标系统、world坐标系统、view坐标系统和Display坐标系统。
  

• Model坐标系统：定义模型时所采用的坐标系统，笛卡尔坐标系。
  
• World坐标系统：actor（渲染模型）的三维控件坐标系，就是世界坐标系。每一个  actor可以通过缩放、旋转、平移等操作讲model坐标系放入world，就是三维相对坐标系变换。World坐标系也是相机和灯光所在的坐标系。
  
• View坐标系统：相机能看见的坐标系统，XYZ轴取值都为[-1,1]，表示平面上的位置，Z值表示到相机的距离。
  
• Display坐标系统：屏幕坐标系，坐标轴取值就是像素。
    
  
  
  

 可视化管线渲染流程

  
  数据源->多线段数据映射->【演员->渲染器->渲染窗口】。
  复杂一点的渲染管线：
  

  

• Source：用于创建数据或者读取数据，跟字面意义一样是数据源。Source可作为Filter的输入，进行数据的过滤，生成新的数据。
  
• Filter：特定规则进行处理过滤，比如轮廓线、比如剖面，更多的后续再讲究。
  
• Mapper：映射器，更多的后续再讲究。
  

 智能指针

  智能指针会自动管理引用计数的增加或者减少，这个概念在编程语言中有，在ogs中也有，且使用方式基本一致。当指针{}作用域过了，其智能指针实际还存在，只有在其计数为0时，此时没有对象使用它了，则会销毁。

1. vtkSmartPointer<vtkImageData> image = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();

复制代码

  智能指针类型可以作为函数返回值，正确的写法如下：

1. vtkSmartPointer<vtkImageData> MyFunction()
2. {
3.     vtkSmartPointer<vtkImageData> myObject = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();
4.     return myObject;
5. }

复制代码

  函数MyFunction()的返回值是通过复制的方式，讲数据赋值给调用的变量，因此该数据的引用计数保持不变，而且函数MyFunction里的myObject也不会删除。
  反过来，要是函数里面定义是智能指针类型，返回类型是指针，其计数会减去1，示例如下：

1. vtkImageData * MyFunction()
2. {
3.     vtkSmartPointer<vtkImageData> myObject = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();
4. return myObject;
5. }
6. vtkImageData *pImageData = MyFunction();

复制代码

  
  （注意：这里有点拗口难理解，为什么返回指针就-1，osg处理这块是无所谓的，混合了代码做过osg的测试，并不会崩溃，但是vtk说是会崩溃）
  Vtk的智能指针，还有一个注意点，就是一个智能指针的对象，在第一次赋值的时候，智能指针会分配对象相关的内存，初始化引用计数，后续不能再把这个指针更换对象，否则会引用计数出错，
  以上这几个点，都要注意，其在osg的智能指针中没这些讲究，比较完善，但是vtk如果使用智能指针，就要遵循这些，会轻微增加代码，主要是函数返回类型和赋值给的变量类型定义这两块为主。
 绘制一个球体

步骤一：创建球体数据源

  

步骤二：创建多边形映射器

  

步骤三：创建演员类（类似osg模型结点）

  

步骤四：创建渲染器

  

步骤五：设置渲染器到渲染窗口

  

 源码

VTKManager.cpp

1. vtkSmartPointer<vtkSphereSource> VTKManager::createSphereSource(double x, double y, double z, double r, int vNum, int hNum)
2. {
3.     /*
4.      * 继承关系:
5.      * vktObject ---> vtkAlhorithm ---> vtkPolyDataAlgorithm ---> vtkSphereSource
6.      * 渲染关系:
7.      * vtkSphereSource ---> vtkPolyDataMapper ---> vtkActor
8.      */
9.     // 步骤一：智能指针定义
10.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource;
11.     // 步骤二：智能指针实例化
12.     pSphereSource = vtkSmartPointer<vtkSphereSource>::New();
13.     // 步骤三：设置球心坐标
14.     pSphereSource->SetCenter(x, y, z);
15.     // 步骤三：设置球体的半径
16.     pSphereSource->SetRadius(r);
17.     // 步骤四：设置球体的纬度分辨率，即球体纵向的切片数量（垂直/纵向精细度）
18.     pSphereSource->SetPhiResolution(vNum);
19.     // 步骤五：设置球体的经度分辨率，即球体横向的切片数量（横向/水平精细度）
20.     pSphereSource->SetThetaResolution(hNum);
22.     return pSphereSource;
23. }
25. vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> VTKManager::createPolyDataMapper(vtkSphereSource * pSphereSource)
26. {
27.     // 步骤一：智能指针定义
28.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper;
29.     // 步骤二：智能指针实例化
30.     pPolyDataMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
31.     // 步骤三：设置
32.     pPolyDataMapper->SetInputConnection(pSphereSource->GetOutputPort());
34.     return pPolyDataMapper;
35. }
36. vtkSmartPointer<vtkActor> VTKManager::createActor(vtkPolyDataMapper *pPolyDataMapper, double r, double g, double b)
37. {
38.     // 步骤一：智能指针定义
39.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor;
40.     // 步骤二：智能指针实例化
41.     pActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
42.     // 步骤三：设置映射器
43.     pActor->SetMapper(pPolyDataMapper);
44.     // 步骤四：设置颜色
45.     pActor->GetProperty()->SetColor(r, g, b);
47.     return pActor;
48. }
50. vtkSmartPointer<vtkActor> VTKManager::createActor(vtkPolyDataMapper *pPolyDataMapper, double r, double g, double b, double a)
51. {
52.     // 步骤一：智能指针定义
53.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor;
54.     // 步骤二：智能指针实例化
55.     pActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
56.     // 步骤三：设置映射器
57.     pActor->SetMapper(pPolyDataMapper);
58.     // 步骤四：设置颜色
59.     pActor->GetProperty()->SetColor(r, g, b);
60.     // 步骤五：设置透明度
61.     pActor->GetProperty()->SetOpacity(a);
63.     return pActor;
64. }
65. vtkSmartPointer<vtkRenderer> VTKManager::createRenderer(vtkActor *pActor)
66. {
67.     // 步骤一：智能指针定义
68.     vtkSmartPointer<vtkRenderer> pRenderer;
69.     // 步骤二：智能指针实例化
70.     pRenderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
71.     // 步骤三：设置映射器
72.     pRenderer->AddActor(pActor);
74.     return pRenderer;
75. }
77. vtkSmartPointer<vtkRenderer> VTKManager::createRenderer(std::vector<vtkActor *> listPActor)
78. {
79.     // 步骤一：智能指针定义
80.     vtkSmartPointer<vtkRenderer> pRenderer;
81.     // 步骤二：智能指针实例化
82.     pRenderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
83.     // 步骤三：设置映射器
84.     for(int index = 0; index < listPActor.size(); index++)
85.     {
86.         pRenderer->AddActor(listPActor.at(index));
87.     }
89.     return pRenderer;
90. }

复制代码

VTKWidget.cpp

1. void VTKWidget::test_demo2_1_createSphere()
2. {
3.     // 步骤一：创建球体数据源
4.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource1 =
5.             VTKManager::createSphereSource(0, 0, 0, 10, 100, 100);
6.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource2 =
7.             VTKManager::createSphereSource(-20, 0, 0, 10, 100, 100);
8.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource3 =
9.             VTKManager::createSphereSource(20, 0, 0, 10, 100, 100);
10.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource4 =
11.             VTKManager::createSphereSource(0, 20, 0, 10, 100, 100);
12.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource5 =
13.             VTKManager::createSphereSource(0, -20, 0, 10, 100, 100);
14.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource6 =
15.             VTKManager::createSphereSource(0, 0, 20, 10, 100, 100);
16.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource7 =
17.             VTKManager::createSphereSource(0, 0, -20, 10, 100, 100);
18.     // 步骤二：创建多边形映射器
19.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper1 =
20.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource1);
21.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper2 =
22.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource2);
23.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper3 =
24.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource3);
25.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper4 =
26.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource4);
27.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper5 =
28.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource5);
29.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper6 =
30.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource6);
31.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper7 =
32.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource7);
33.     // 步骤三：创建演员
34.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor1 =
35.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper1, 1.0, 0.0, 0.0, 0.25);
36.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor2 =
37.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper2, 0.0, 1.0, 0.0, 0.25);
38.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor3 =
39.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper3, 0.0, 0.0, 1.0, 0.25);
40.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor4 =
41.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper4, 1.0, 1.0, 0.0, 0.25);
42.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor5 =
43.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper5, 0.0, 1.0, 1.0, 0.25);
44.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor6 =
45.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper6, 1.0, 0.0, 1.0, 0.25);
46.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor7 =
47.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper7, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
49.     // 步骤四：创建渲染器
50.     std::vector<vtkActor *> listActor;
51.     listActor.push_back(pActor1);
52.     listActor.push_back(pActor2);
53.     listActor.push_back(pActor3);
54.     listActor.push_back(pActor4);
55.     listActor.push_back(pActor5);
56.     listActor.push_back(pActor6);
57.     listActor.push_back(pActor7);
58.     vtkSmartPointer<vtkRenderer> pRenderer =
59.             VTKManager::createRenderer(listActor);
61.     // 步骤五：渲染器添加到QVTKWidget渲染
62.     _pQVTKWidget->GetRenderWindow()->AddRenderer(pRenderer);
63. }
65. void VTKWidget::test_demo2_2_createSphere()
66. {
67.     // 步骤一：创建球体数据源
68.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource1 =
69.             VTKManager::createSphereSource(0, 0, 0, 10, 100, 100);
70.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource2 =
71.             VTKManager::createSphereSource(-20, 0, 0, 10, 100, 100);
72.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource3 =
73.             VTKManager::createSphereSource(20, 0, 0, 10, 100, 100);
74.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource4 =
75.             VTKManager::createSphereSource(0, 20, 0, 10, 100, 100);
76.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource5 =
77.             VTKManager::createSphereSource(0, -20, 0, 10, 100, 100);
78.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource6 =
79.             VTKManager::createSphereSource(0, 0, 20, 10, 100, 100);
80.     vtkSmartPointer<vtkSphereSource> pSphereSource7 =
81.             VTKManager::createSphereSource(0, 0, -20, 10, 100, 100);
82.     // 步骤二：创建多边形映射器
83.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper1 =
84.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource1);
85.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper2 =
86.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource2);
87.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper3 =
88.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource3);
89.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper4 =
90.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource4);
91.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper5 =
92.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource5);
93.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper6 =
94.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource6);
95.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper7 =
96.             VTKManager::createPolyDataMapper(pSphereSource7);
97.     // 步骤三：创建演员
98.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor1 =
99.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper1, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
100.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor2 =
101.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper2, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
102.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor3 =
103.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper3, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
104.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor4 =
105.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper4, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
106.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor5 =
107.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper5, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
108.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor6 =
109.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper6, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
110.     vtkSmartPointer<vtkActor> pActor7 =
111.             VTKManager::createActor(pPolyDataMapper7, 1.0, 1.0, 1.0, 0.25);
113.     // 步骤四：创建渲染器
114.     std::vector<vtkActor *> listActor;
115.     listActor.push_back(pActor1);
116.     listActor.push_back(pActor2);
117.     listActor.push_back(pActor3);
118.     listActor.push_back(pActor4);
119.     listActor.push_back(pActor5);
120.     listActor.push_back(pActor6);
121.     listActor.push_back(pActor7);
122.     vtkSmartPointer<vtkRenderer> pRenderer =
123.             VTKManager::createRenderer(listActor);
125.     // 步骤五：渲染器添加到QVTKWidget渲染
126.     _pQVTKWidget->GetRenderWindow()->AddRenderer(pRenderer);
127. }

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