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发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：3.18M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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VV TT KK 用用户户手手册册翻译整理：陈恒甘肃省科学院自动化研究所

VTK 用户手册文档控制文档控制文档控制文档控制变更记录日期 20090408 20090408 作者陈恒陈恒陈恒陈恒陈恒审核（此处必须手签） 1.0 版本变更说明初版初版初版初版发布发布发布发布审核人单位／职务日期批准（此处必须手签）日期批准人单位／职务安全控制归档密级说明传阅范围实验室内部实验室内部实验室内部实验室内部归档日期 20090410 归档人陈恒陈恒陈恒陈恒修改范围档案管理员第 i 页

VTK 用户手册目目目目录录录录 1 系统概述系统概述..........................................................................................................................................1 系统概述系统概述 1.1 系统架构 .................................................................................................................................1 1.1.1 图形模型.........................................................................................................................2 1.1.2 可视化模型.....................................................................................................................3 1.2 创建应用程序 .........................................................................................................................8 2 VTK 使用基础使用基础..............................................................................................................................20 使用基础使用基础 2.1 创建一个简单的示例 ...........................................................................................................20 2.2 使用 VTK 交互功能 .............................................................................................................22 2.3 过滤器 ...................................................................................................................................24 2.4 控制相机 ...............................................................................................................................25 2.4.1 创建相机.......................................................................................................................26 2.4.2 简单的操作方法...........................................................................................................26 2.4.3 控制观察方向...............................................................................................................27 2.4.4 透视及正交投影...........................................................................................................27 2.5 控制光源 ...............................................................................................................................27 2.6 控制场景中的物体（3D PROPS）........................................................................................28 2.6.1 指定物体的空间位置...................................................................................................28 2.6.2 Actros.................................................................................................................................29 2.6.3 物体的层次细节...........................................................................................................30 2.6.4 组装...............................................................................................................................30 2.6.5 使用纹理.......................................................................................................................31 2.6.6 拾取...............................................................................................................................33 VTK 中的坐标系统 ..............................................................................................................35 2.7 2.8 VTKACTOR2D ........................................................................................................................36 2.9 注释 .......................................................................................................................................36 2.9.1 2D Annotation....................................................................................................................36 2.9.2 3D Annotation and vtkFollower ........................................................................................38 2.10 特定绘图 ...............................................................................................................................38 2.10.1 颜色图例.......................................................................................................................39 2.10.2 绘制平面图表...............................................................................................................39 2.10.3 显示物体的边界尺寸...................................................................................................40 2.10.4 标识属性数据...............................................................................................................42 2.11 数据变换 ...............................................................................................................................43 3 可视化技术可视化技术....................................................................................................................................44 可视化技术可视化技术 3.1 可视化 VTKDATASET 类数据 ................................................................................................44 3.1.1 颜色映射.......................................................................................................................46 3.1.2 轮廓提取.......................................................................................................................49 3.1.3 符号化...........................................................................................................................51 3.1.4 流线技术.......................................................................................................................53 3.1.5 流面...............................................................................................................................57 第 ii 页

VTK 用户手册 3.1.6 切割...............................................................................................................................59 3.1.7 数据合并.......................................................................................................................61 3.1.8 附加数据（Appending Data）.....................................................................................62 3.1.9 探查(Probing) ...............................................................................................................62 3.1.10 为等值面分级着色.......................................................................................................65 3.1.11 提取单元数据的子集...................................................................................................67 3.1.12 提取单元作为多边形数据(vtkPolyData).....................................................................69 3.2 可视化多边形数据 ...............................................................................................................72 3.2.1 手动创建vtkPolyData ..................................................................................................72 3.2.2 生成表面法线...............................................................................................................75 3.2.3 多边形消减技术...........................................................................................................76 3.2.4 平滑网格 Smooth Mesh ...............................................................................................79 3.2.5 裁减数据.......................................................................................................................80 3.2.6 创建纹理坐标...............................................................................................................83 3.3 可视化结构网格数据集 .......................................................................................................85 3.3.1 手动创建结构化网格数据集.......................................................................................85 3.3.2 提取计算平面...............................................................................................................87 3.3.3 对结构化网格数据二次采样.......................................................................................89 3.4 可视化线性网格数据 ...........................................................................................................90 3.4.1 手动创建线性网格数据...............................................................................................90 3.4.2 提取计算平面...............................................................................................................91 3.5 可视化非结构网格数据 .......................................................................................................92 3.5.1 手动创建非结构化网格数据.......................................................................................92 3.5.2 提取部分网格数据.......................................................................................................94 3.5.3 对 vtkUnstructuredGrid 提取轮廓值...........................................................................96 4 可视化图像及三维体数据可视化图像及三维体数据............................................................................................................96 可视化图像及三维体数据可视化图像及三维体数据 4.1 VTKSTRUCTUREDPOINTS 数据的发展历史 ...........................................................................97 4.2 手动创建 VTKIMAGEDATA 数据............................................................................................98 4.3 图像数据的二次采样 ...........................................................................................................99 4.4 二维图像的三维显示 .........................................................................................................102 4.5 体绘制 .................................................................................................................................103 4.5.1 一个简单的例子.........................................................................................................104 4.5.2 为什么有多种体绘制技术.........................................................................................106 4.5.3 创建 vtkVolume 类......................................................................................................107 4.5.4 使用vtkPiecewiseFunction 类....................................................................................107 4.5.5 使用vtkColorTransferFunction 类.............................................................................109 4.5.6 使用vtkVolumeProperty 类设定透明度和颜色值.....................................................109 4.5.7 使用vtkVolumeProperty 控制阴影............................................................................ 110 4.5.8 创建vtkVolumeMapper 映射器.................................................................................. 112 4.5.9 切割体数据................................................................................................................. 113 4.5.10 剪取体数据................................................................................................................. 114 4.5.11 用射线投射法进行体绘制......................................................................................... 115 4.5.12 二维纹理映射法体绘制............................................................................................. 117 第 iii 页

VTK 用户手册 5 VTK 数据接口对象数据接口对象.................................................................................................................... 117 数据接口对象数据接口对象 5.1 数据数组 ............................................................................................................................. 118 5.2 数据集对象 .........................................................................................................................121 5.3 VTKDATASET 数据接口 ......................................................................................................122 VTKIMAGEDATA 类的数据接口..........................................................................................123 5.4 VTKPOINTSET 的数据接口 ..................................................................................................124 5.5 5.6 VTKPOLYDATA 的数据接口.................................................................................................125 VTKCELL 的数据接口..........................................................................................................127 5.7 6 建立模型建立模型......................................................................................................................................127 建立模型建立模型 6.1 隐模型 .................................................................................................................................127 6.1.1 定义隐函数.................................................................................................................127 6.1.2 对隐函数采样.............................................................................................................129 6.2 挤压 .....................................................................................................................................132 6.3 表面重构 .............................................................................................................................133 6.3.1 Delaunay 三角网.............................................................................................................133 6.3.2 高斯抛雪球.................................................................................................................139 6.3.3 杂乱点集构建表面.....................................................................................................141 7 与视窗系统交互与视窗系统交互..........................................................................................................................142 与视窗系统交互与视窗系统交互 7.1 VTKRENDERWINDOW 交互类型 ..........................................................................................142 7.2 交互方针 .............................................................................................................................143 7.3 在 WINDOW 系统/VC++中使用 VTK 进行交互................................................................144 8 VTK 对象说明对象说明............................................................................................................................144 对象说明对象说明 8.1 对象结构图 .........................................................................................................................144 8.1.1 基础对象.....................................................................................................................145 8.1.2 单元对象.....................................................................................................................145 8.1.3 数据集对象.................................................................................................................146 8.1.4 可视化流水线对象.....................................................................................................146 8.1.5 源对象.........................................................................................................................146 8.1.6 过滤器.........................................................................................................................147 8.1.7 映射器.........................................................................................................................148 8.1.8 图形对象.....................................................................................................................149 8.1.9 体绘制.........................................................................................................................150 8.1.10 图像处理对象.............................................................................................................151 8.1.11 OpenGL 绘制对象......................................................................................................152 8.1.12 拾取对象.....................................................................................................................153 8.1.13 变换对象层次图.........................................................................................................153 8.2 过滤器 .................................................................................................................................154 8.2.1 源对象.........................................................................................................................154 8.2.2 图像过滤器.................................................................................................................155 8.2.3 可视化过滤器.............................................................................................................158 8.2.4 映射器对象.................................................................................................................162 8.2.5 角色对象.....................................................................................................................163 第 iv 页

VTK 用户手册 9 可视化流水线可视化流水线..............................................................................................................................164 可视化流水线可视化流水线 9.1 概述 .....................................................................................................................................164 9.1.1 数据可视化示例.........................................................................................................164 9.1.2 功能模型.....................................................................................................................165 9.1.3 可视化模型.................................................................................................................166 9.1.4 对象模型.....................................................................................................................166 9.2 可视化流水线 .....................................................................................................................166 9.2.1 数据对象.....................................................................................................................166 9.2.2 过程对象.....................................................................................................................166 9.3 流水线拓扑结构 .................................................................................................................167 9.3.1 流水线的连接.............................................................................................................167 9.3.2 循环机制.....................................................................................................................168 9.4 流水线执行 .........................................................................................................................168 9.5 数据接口 .............................................................................................................................169 9.6 综合应用 .............................................................................................................................170 9.6.1 隐含控制执行.............................................................................................................170 9.6.2 多输入输出.................................................................................................................171 9.7 可视化流水线示例 .............................................................................................................172 9.7.1 简单球体.....................................................................................................................172 9.7.2 弯曲球体.....................................................................................................................173 9.7.3 符号化处理.................................................................................................................174 9.7.4 隐藏球体.....................................................................................................................175 10 基本数据表达基本数据表达 .........................................................................................................................177 基本数据表达基本数据表达 10.1 可视化数据的特点 .............................................................................................................177 10.2 数据对象 .............................................................................................................................177 10.3 数据集 .................................................................................................................................178 10.3.1 单元.............................................................................................................................178 10.3.2 属性数据.....................................................................................................................183 10.4 数据集可视化 .....................................................................................................................186 10.4.1 数据集类型.................................................................................................................186 10.4.2 数据可视化方法.........................................................................................................189 11 功能算法功能算法 .................................................................................................................................194 功能算法功能算法 11.1 概述 .....................................................................................................................................194 11.2 标量算法 .............................................................................................................................195 11.2.1 颜色映射.....................................................................................................................195 11.2.2 提取轮廓.....................................................................................................................196 11.2.3 标量数据的确定.........................................................................................................197 11.3 矢量算法 .............................................................................................................................197 11.3.1 方向线和方向符号.....................................................................................................198 11.3.2 变形.............................................................................................................................198 11.3.3 位移绘制.....................................................................................................................199 11.3.4 时间动画.....................................................................................................................200 第 v 页

VTK 用户手册 11.3.5 流线.............................................................................................................................200 11.4 模型算法 .............................................................................................................................201 11.4.1 源对象.........................................................................................................................201 11.4.2 隐函数.........................................................................................................................202 11.4.3 隐式建模.....................................................................................................................203 11.4.4 符号化.........................................................................................................................203 11.4.5 剪切.............................................................................................................................204 11.5 综合应用 .............................................................................................................................204 11.5.1 过程对象设计.............................................................................................................204 11.5.2 颜色映射.....................................................................................................................206 11.5.3 隐函数.........................................................................................................................207 11.5.4 提取轮廓.....................................................................................................................207 11.5.5 剪切.............................................................................................................................208 11.5.6 符号化.........................................................................................................................208 11.5.7 流线.............................................................................................................................208 11.5.8 抽象过滤器.................................................................................................................209 第 vi 页

VTK 用户手册 1 系统概述本章的主要目的对 VTK 系统进行概括性的介绍，并且提供了一些基本的信息，让用户能用各种开发语言（C++、TCL、Java、Python）创建应用程序，在本章开始的时候，主要介绍 VTK 系统的基本概念和对象模型，在本章的最后，用一些示例程序说明如何用 VTK 构建应用系统。 1.11.11.11.1 系统架构系统架构系统架构系统架构 VTK 系统主要由 C++类库、解释包装层（对 C++类库进行包装，便于 TCL、Java 等语言使用）两个基本子系统构成，见图 3-1。图 1-1 VTK 组成采用这种架构的优势是我们能使用 C++语言建立高效的算法，用其他的脚本语言（如 TCL、Python）可以进行快速的开发，当然，如果精通 C++，也可以用 C++语言建立应用程序。 VTK 是一个基于面向对象的系统，提高 VTK 开发效率的关键因素是建立一个好的、易于理解的、优化的对象模型，我们根据对象模型，很容易把各种对象组合起来，构建应用程序，在本手册中我们尽量提供一些对用户有帮助的示例程序，在示例程序中介绍如何应用对象构建可视化程序，最好的办法是用户可以通过示例代码或网站获取更多的 VTK 对象功能描述信息。在本章的剩下部分，介绍构成 VTK 系统的两种对象模型：图形模型和可视化模型，这部分的内容相对来说，是比较高级的内容，建议你在看这部分内容时，多看示例程序的代码。第 1 页

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