VTK中常用控件介绍及如何实现圆锥体绘制

利用 VTK 进行绘制物体时，常用到的组件有下面几种，为了加深理解，VTK 把一个物体的渲染过程比喻成了一场演出（真的很形象）：

• vtkRenderWindow : 绘制窗口，相当于用于表演的舞台场地；

• vtkRenderer — 涉及灯光，相机，actor 的绘制过程；相当于舞台上的整体表演效果；

• vtkLight — 灯源用于照明场景；

• vtkCamera — 定义视角，焦距，及场景的视觉属性，相当于观众的视野范围；

• vtkActor — 场景中渲染的对象，属性以及它在场景中的位置，绘制中展示的道具；相当于演出的演员和道具；

• vtkProperty 修饰 vtkActor 的属性，包括颜色、透明度及灯光的属性(反射、折射效果)，演出用到的灯光

• vtkMapper — vtkActor 的几何映射，绘制时需要把 vtkAcor 转化为几何属性才能进行绘制；多个 vtkActor 可以设置相同的 mapper

下图是对 VTK 在绘制效果中对各组件的标注：

 

进行物体绘制时，需要先提供源数据，对数据进行一系列操作(读取、格式转换、Filter图像处理)，再转化为vtkMapper ，vtkActor 进行设置`vtkMapper 后，传入vtkRendener (绘制器)中。

在进行代码实现时，如果没有定义vtkLight、vtkCamera 两个组件时，程序会自动创建这两个组件。

整体来说，VTK 的数据管道流向如下：

 

下面就利用代码来实现一个圆锥体的绘制，借助于 VTK 提供的一个类 vtkConeSource.h

#include<vtkActor.h>
#include<vtkSmartPointer.h>
#include<vtkPolyDataMapper.h>
#include<vtkConeSource.h>
#include<vtkRenderer.h>
#include<vtkRenderWindow.h>
#include<vtkCamera.h>
#include<vtkNamedColors.h>

#include "vtkAutoInit.h" 
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2); // VTK was built with vtkRenderingOpenGL2
VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);


int main()
{
    vtkSmartPointer<vtkConeSource> Cone = vtkSmartPointer<vtkConeSource>::New();
    vtkSmartPointer<vtkNamedColors> colors = vtkSmartPointer<vtkNamedColors>::New();

    Cone->SetHeight(3.0);//Cone Height
    Cone->SetRadius(1.0);//Cone Radius
    Cone->SetResolution(9);//Cone faces

    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> coneMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    coneMapper->SetInputConnection(Cone->GetOutputPort());//Mapper data

    vtkSmartPointer<vtkActor> coneActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    coneActor->SetMapper(coneMapper);

    vtkSmartPointer<vtkRenderer> coneRender = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    coneRender->AddActor(coneActor);
    coneRender->SetBackground(colors->GetColor3d("MidnightBlue").GetData());//Bachground color

    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    renWindow->AddRenderer(coneRender);

    renWindow->SetSize(300, 300);//Size of Window;


    for (auto i = 0; i < 360; ++i)
    {
        //render the image;
        renWindow->Render();
        //rotate the active camera by one degree
        coneRender->GetActiveCamera()->Azimuth(1);
    }

    getchar();
    return EXIT_SUCCESS;

}

最终的效果如下：

 

代码中对圆锥设置了几个参数：高度，底部半径，及包含面的个数(圆锥涉及的面的总个数)；

VTK 除了头文件 vtkConeSource.h 提供圆锥数据以外，还有椭圆，正方体，圆环等数据对象。