vtk中文向导.doc

基于VTK User Guide和VTK Textbook学习Vtk user guide组织：分为三部分，part i通用介绍，如VTK安装方法；part ii是核心部分，提供了大量的示例；part iii介绍高级应用，如何创建自己的类。HOW TO USE VTKvtk创建者和应用者。创建或修改必须熟悉C+，并且知悉VTK的编程约定；对于应用者可以从TCL，PYTHON，VB，JAVA，VC等中选择自己熟悉的语言，但需熟悉VTK的对象接口及其关系。ADDITION RESOURCESThe Visualization Toolkt An Object-Oriented Approach to 3D Graphics(2rd Edition):该书详细描述了VTK中的多个算法，数据结构等。/：提供有在线手册，FAQ和用户邮件列表等/VTK/doc/nightly/html：在线VTK文档http:/www.barre.nom.fr/vtk/links.html：Sebastien Barre的网站InstallationWindows直接下载安装文件，执行setup.exe安装后文件包含5个部分：vtkNNCore：用于Windows的VTK DLLvtkNNCpp：用于VC+的文件和库vtkNNTcl:用于Tcl的文件和库vtkNNJava:用于Java的文件和库vtknnPython:用于Python的文件和库CMake:从源码构建VTK的工具源码安装System Overview对于VTK的系统的概述：介绍基本系统概念和对象模型抽象VTK由两个基本子系统构成：已编译C+类库和已解释的封装器用于其他语言，如Tcl，java，Python等VTK本身是基于OO模型构建的，因此仅需理解主要对象就可以构建应用系统：图形模型Graphics Model和可视化模型Visualization ModelThe Graphics Model下面是一些常用的核心对象：vtkActor, vtkActor2D, vtkVolumevtkProp和或vtkProp3D的子类vtkLight灯光vtkCamera镜头，照相机vtkProperty, vtkProperty2DvtkMapper, vtkMapper2DvtkAbstractMapper的子类vtkTransformvtkLookupTable, vtkColorTransferFunctionvtkScalarsToColors的子类vtkRendervtkRenderWindowvtkRenderWindowInteractor可以通过对上述对象的组合形成场景Scene。Props表示在场景所见到的物体。三维场景中的通常是vtkProp3D对象，如vtkActor,vtkVolume等；二维场景中的则通常是vtkActor2D对象。Props不能直接表示其几何形状，通过其相关的mappers表示。Props还可以通过属性对象控制其外观，如颜色，灯光，绘制方式等。Actors和Volumes具备内部转换对象vtkTransform，其封装了44的变换矩阵，可以调整其几何参数（位置，朝向和缩放）。灯光vtkLight对象用于设置场景中的灯源，只能用于3D场景。相机对象vtkCamera控制3D物体如何投影成2D图形。只在3D场景有必要设置。可以控制几何参数以及投影方式：正交投影和透视投影。绘图器vtkMapper对象以及相关的查找表vtkLookupTable对象用于变换和绘制几何图形。mapper提供了可视化管道和图形模型之间的接口。渲染器vtkRenders对象和渲染窗口vtkRenderWindow对象用于管理图形引擎和计算机视窗系统之间的接口。一个渲染窗口可以同时支持多个渲染器。渲染器作图的区域即为视口viewport。场景交互可以通过vtkRenderWindowInteractor对象完成。操作相机，拾取物体，激活用户定义的方法，进入或退出透视投影以及设置actors的某些属性。上 述描述的类通常都有特殊行为的子类，如vtkAssembly, vtkFollower,vtkLODActor均是vtkActor的子类。vtkAssembly允许层次式组织actors；vtkFollwer 是一个总是面向指定相机的actor，尤其对于文本和广告显示是十分有用的；vtkLODActor是允许改变角色actors的几何表示的actor图像数据ImageData：vtkImageData矩阵线性数据Rectilinear Grid：vtkRectilinearGrid，其数据组织形式是行列方向线性增长结构化数据vtkStructuredGrid，无结构化数据点，多边形数据vtkPolyData，无结构化栅格数据vtkUnstructuredGrid图形管道的作用是将图形数据转换成图片。可视化管道的作用是将信息转换成图形数据。换句话说，就是可视化管道是用于构造几何表达，而后经由图形管道渲染。 VTK使用数据流的形式转换，其中涉及两个基本对象：vtkDataObject和vtkProcessObject。 DataObject数据对象： 表示不同类型的数据。数据的组织形式由vtkDataSet对象表示。由几何和拓扑结构（点和穴）组成。 DataSet数据集：图像数据ImageData：vtkImageData 矩阵线性数据Rectilinear Grid：vtkRectilinearGrid，其数据组织形式是行列方向线性增长 结构化数据vtkStructuredGrid，无结构化数据点，多边形数据vtkPolyData，无结构化栅格数据vtkUnstructuredGrid 属性数据：单个数据Scalar，3D方向和幅度Vector:(u, v, w)；3D方向Normal:(nx, ny, nz), |n|=1，n维索引数据到文理的映射Texture Coordinate，n*n矩阵Tensor，阵列数据vtkFieldArray，其中每一列可以是不同类型的数据。 Cell：是点的拓扑组织，构成数据集的基本形式，用作点之间的插值信息。 处理对象vtkProcessObject：也称作过滤器，滤波器，将已有数据处理形成新的数据。代表了系统所用的算法。Process和数据对象连接在一起形成可视化管道，即数据流网络。 Source Filter Filter N Mapper Graphics Interface Data Object Data Ojbect Data Object 源Source对象：通过读取文件或重构数据对象产生数据。 过滤器Filter：将输入数据处理后生成新的数据，其中输入或输出数据可以单个，或多个Source object 绘图器Mapper：位于图形模型中，将数据转成图形数据（可由图形引擎渲染） Writer：是一种Mapper，可以将数据写入文件或输出流中。1. 管道拓扑：使用方法aFilter-SetInput(anotherFilter-GetOutPut();的不同变体来构成。多输入和多输出时类似。 2. 控制管道执行的机制：仅执行必须更新的部分，使用懒惰赋值方法Lazy evaluation（当数据被请求时才求值）。 3. 管道组装：必须满足前后两级滤波器的输出与输入兼容。（这对于编译型语言可以在编译时检查，解释型则会到运行时出错） 4. 管道执行：决定数据是否缓存或保留。这对于系统性能至关重要。VTK使用引用计数方法确定数据对象的生存期，并提供方法关启数据缓存或截取流数据片段。 VTK学习笔记4管道执行 (2007-05-22 10:44:00)Pipeline Execution Filter-MapperActor 通常不需手动激活Update()方法：滤波器是嵌入在可视化管道内 其中的Render方法经常用于初始化数据请求 Image Processing VTK中2D和3D数据都称作vtkImageData。 图像数据对象是一个规则的，轴向组织的数组。 处理对象Process在管道中总是输入和输出图像数据对象。 体绘制使用3D vtkImageData 几乎所有的处理对象在图像管道中都是多线程的，且有能力分段处理流数据（满足用户指定的内存限制）。 滤波器可以自动感知系统中的有效处理器的数目，并在执行过程中创建多线程，以及自动分割数据成片段。VTK学习笔记5创建应用程序 (2007-05-22 10:42:16)Create An Application User Methods, Observers, and Commands Callback/User method：在VTK中使用Subject/Observer和Command设计模式。 vtkObject中的每个子类都具有AddObserver()方法，可以用于设置观察者捕获对象的事件。 在其示例Examples程序中有不同语言的示例。 回调函数： myCallback:public vtkCommand static myCallback *New() return new myCallback; virtual void Execute(vtkObject *caller, unsigned long, void *callData) cerr SetClippingRange(0.0475572, 2.337786); /参数分别为沿着视向的近、远剪切面的距离 cam1-SetFocalPoint(0.052665, -0.129454, -0.0573973); /焦点：世界坐标系，控制相机方向 cam1-SetPosition(0.327637, -0.116299, -0.256418); /位置：世界坐标系，设置相机位置 cam1-ComputeViewPlaneNormal(); /重置视平面法向，基于当前的位置和焦点。否则会出现斜推剪切效果 cam1-SetViewUp(-0.0225386, 0.999137, 0.034901); /设置相机的“上”方向 ren1-SetActiveCamera(cam1); /设置渲染器的相机 设置已有的相机 cam1 = ren1-GetActiveCamera(); /获取渲染器的相机 cam1-Zoom(1.4); /放大相机，通过改变视角（SetViewAngle()）， 另外，也可以使用Dolly()方法沿着视平面法向移动相机，实现放大或缩小可见角色物体。 基于焦点，使用Azimuth()和Elevation()方法设置相机的方位角和高度角仰角（度，degree）球坐标系统。 注意其中在南极和北极存在奇异点，即视向量平行于视平面法向。此时可以使用OrthogonalizeViewUp()方法强制其正交。但这会改变相机坐标系统。 正交投影vs透视投影 vtkCamera:ParallelProjectionOn()开启平行正交投影。此时需通过SetParallelScale()方法控制角色物体的缩放。Zoom不再有效。 /viewdiary.15515438.htmlVTK学习笔记8灯源控制 (2007-05-22 10:38:08)vtkLight：方向光 常用方法： SetColor：设置RGB颜色 SetFocalPoint：设置焦点 SetPosition：设置位置 绘制器vtkRender:AddLight()方法加入灯源。 通常来说灯源的焦点和位置设置成相机一样，即头灯。 点光源设置：使用PositionalOn()方法，同时使用SetConeAngle()方法设置其覆盖范围，如设为180则无点源效果。 /viewdiary.15515463.htmlVTK学习笔记9Prop控制 (2007-05-22 10:35:56)vtkProp3D是3D场景中props的抽象父类，其支持缩放，平移和旋转几何变换。 vtkActor是通过几何图元构成的prop，如多边形和直线等。 SetPositon(x, y, z)设置在世界坐标系中的位置 AddPosition(delaX, deltaY, deltaZ)平移，沿着各个轴 RotateX(theta), RotateY(theta), RotateZ(theta)分别沿着三个轴旋转角度，单位为度degree SetOrientation(x, y, z)设置方向，先绕z轴旋转，而后是x轴，而后是y轴 AddOrientation(a1, a2, a3)增加方向量 RotateWXYZ(theta, x, y, z)沿着给定的（x，y，z）向量旋转theata角度 Scale(sx, sy, sz)缩放 SetOrigin(x, y, z)指定prop的原点。该点是作为其旋转和缩放的参考点。 重点是要注意其中的变换顺序，顺序不同结果会不同。在VTK中，其变换顺序是： 先平移到原点缩放绕Y轴旋转绕X轴旋转绕Z轴旋转在从原点恢复平移 来源：/viewdiary.15515615.htmlvtk学习笔记11Picking拾取 (2007-05-22 10:35:15)Pick拾取是很普通的可视化任务。vtk中根据当前的光标位置激活vtkAbstracPicker对象的Pick()方法。 其返回的内容根据拾取的类型而定，可能是最简单的全局坐标，或者是穴，单元格，点，参数坐标，vtkProp，组装路径等。 拾取语法：Pick(SelectionX, selectionY, selectionZ, Renderer)其中Renderer中的actor都有可能被选择。 通常，selectionZ设置成0.0。当然，典型的用法是不必直接调用上述方法，而是通过vtkRenderWindowInteractor管理拾取操作。VTK学习笔记10Actor角色演员 (2007-05-22 10:31:18)标签：科学vtkActor是vtkProp3D的一个可以实作的子类，提供渲染的属性，如表面属性环境，漫反射，镜面反射颜色等，表示面或线框，纹理映射，几何体定义mapper等。 定义几何体：演员的几何形状是由SetMapper()方法确定。如 vtkPolyDataMapper* mapper = vtk