VTK的可视化流水线（渲染管线）

2022年1月12日 6858点热度 2人点赞 1条评论

数据可视化是以图形的形式描述数据的一种方式，这其中包括三个步骤：

将数据转换为图形元素
将图形元素转换为计算机可绘制的图形
绘制图形

VTK将这个前两个步骤分解成了一些固定的过程，每个过程由不同的对象负责，将这些过程对象链接起来就是VTK的可视化流水线。

如图是一个数据到图形的最简单的可视化流水线。

Source

Source代表数据源，源数据类型可以是多边形数据、网格数据、点数据等等，构造元数据的方式也多种多样，列如使用vtkCylinderSource类构造一个圆柱的数据，或者使用VTK提供的各种读取文件的类，从文件种生成源数据，甚至你可以通过代码手动构造一个DataSet。

总而言之，Source的作用就是将各种形式的数据输入类型，转换为Filter所需要的数据类型。

Filter

Filter在流水线中的至关重要，它的主要作用是对数据进行处理，以满足各种各样的需求。所以所有的过滤器都至少有一个输入与输出，有的过滤器根据功能需求会有多个输入与输出。

像是vtkContourFilter这样的过滤器，就只需要一个DataSet作为输入然后输出等值面或者等值线数据。但是像vtkLoopBooleanPolyDataFilter因为执行布尔运算必须要两个输入。

VTK种提供了很多种过滤器，有处理网格的，处理平滑度的，剪切数据的，等等等等，这些过滤器可以组合使用，也就是说一个流水线中可以存在多个过滤器，将他们的输入输出连接到一起使用。

Mapper

Mapper是映射器，它有输入没有输出，是可视化流水线的终点，主要功能是将数据映射到图形系统或以文件的形式存储数据。

shut up,show your code!

#include <vtkActor.h>
#include <vtkCamera.h>
#include <vtkCylinderSource.h>
#include <vtkNamedColors.h>
#include <vtkNew.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkProperty.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkRenderer.h>

#include <array>

int main(int, char*[])
{
  vtkNew<vtkNamedColors> colors;

  // Set the background color.
  std::array<unsigned char, 4> bkg{{26, 51, 102, 255}};
  colors->SetColor("BkgColor", bkg.data());

  // This creates a polygonal cylinder model with eight circumferential facets
  // (i.e, in practice an octagonal prism).
  vtkNew<vtkCylinderSource> cylinder;
  cylinder->SetResolution(8);

  // The mapper is responsible for pushing the geometry into the graphics
  // library. It may also do color mapping, if scalars or other attributes are
  // defined.
  vtkNew<vtkPolyDataMapper> cylinderMapper;
  cylinderMapper->SetInputConnection(cylinder->GetOutputPort());

  // The actor is a grouping mechanism: besides the geometry (mapper), it
  // also has a property, transformation matrix, and/or texture map.
  // Here we set its color and rotate it around the X and Y axes.
  vtkNew<vtkActor> cylinderActor;
  cylinderActor->SetMapper(cylinderMapper);
  cylinderActor->GetProperty()->SetColor(
      colors->GetColor4d("Tomato").GetData());
  cylinderActor->RotateX(30.0);
  cylinderActor->RotateY(-45.0);

  // The renderer generates the image
  // which is then displayed on the render window.
  // It can be thought of as a scene to which the actor is added
  vtkNew<vtkRenderer> renderer;
  renderer->AddActor(cylinderActor);
  renderer->SetBackground(colors->GetColor3d("BkgColor").GetData());
  // Zoom in a little by accessing the camera and invoking its "Zoom" method.
  renderer->ResetCamera();
  renderer->GetActiveCamera()->Zoom(1.5);

  // The render window is the actual GUI window
  // that appears on the computer screen
  vtkNew<vtkRenderWindow> renderWindow;
  renderWindow->SetSize(300, 300);
  renderWindow->AddRenderer(renderer);
  renderWindow->SetWindowName("Cylinder");

  // The render window interactor captures mouse events
  // and will perform appropriate camera or actor manipulation
  // depending on the nature of the events.
  vtkNew<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor;
  renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);

  // This starts the event loop and as a side effect causes an initial render.
  renderWindow->Render();
  renderWindowInteractor->Start();

  return EXIT_SUCCESS;
}

这是一个VTK提供的示例，这里使用了vtkCylinderSource创建了一个圆柱的源数据，然后将数据放入映射器中，后面是固定流程 Actor-->Renderer-->RenderWindow,就可以在窗口中显示了，不过这个示例中没有使用到过滤器（屮，这才是最简单的流水线）。

示例链接：https://kitware.github.io/vtk-examples/site/Cxx/GeometricObjects/CylinderExample/

尝试在流程中增加了一个过滤器

vtkNew<vtkExtractEdges> extactEdges;
extactEdges->SetInputConnection(cylinder->GetOutputPort());
    
vtkNew<vtkPolyDataMapper> cylinderMapper;
cylinderMapper->SetInputConnection(extactEdges->GetOutputPort());