VTK 的可视化方法：Glyph

VTK 的可视化方法：Glyph
- 标量、向量、张量
- 将多边形数据的采集点法向量标记成锥形符号
- 参考

VTK 的可视化方法：Glyph

模型的法向量数据是向量数据，因此法向量不能像前面讲到的通过颜色映射来显示。但是可以通过符号化（Glyphing）技术将法向量图形化显示。

Glyphing是一种基于图形的可视化技术，这些图像可以是简单的基本图形，如具有方向的椎体，也可以是更加复杂的图像。VTK中就是应用vtkGlyph3D类实现该功能的，并且可以支持Glyphing图形的缩放、着色、设置空间姿态等。使用该类时，需要接受两个输入：一个是需要显示的几何数据点集合；另一个是Glyph图形数据，为vtkPolyData数据。

标量、向量、张量

标量、向量、张量是可视化数据处理的 3 种数据类型。

标量（scalar）：只有一个数字的张量叫标量（也叫标量张量、零维张量、0D 张量）
向量（vector）：数字组成的数组叫作向量（vector）或一维张量（1D 张量）。一维张量只有一个轴。
张量（Tensor）：张量是一个多维数组，它是标量，向量，矩阵的高维扩展，是一个数据容器，张量是矩阵向任意维度的推广。

在这里插入图片描述

将多边形数据的采集点法向量标记成锥形符号

在读取和使用文件过程中，我们经常要用到法向量。这个例子展示了我们应该如何计算多边形数据的法向量并用vtkGlyph3D绘制圆锥型状将其标记出来。详细过程如下：

读取vtk文件构建多边形数据集；
使用vtkPolyDataNormals类计算多边形数据的 points 和 cell 的法向量，并将法向量由内侧翻转到外侧；
使用vtkMaskPoints类采样部分数据，为总数的十分之一，保留输入数据中的点数据及其属性；
构建vtkGlyph3D对象，绘制形状设置为圆锥，将圆锥用一个过滤器做一个简单的偏移，数据源为采样点数据；
绘制法向量数据和符号数据。

完整代码：

#include "VTKGlyph.h"#include <vtkConeSource.h>
#include <vtkPolyDataReader.h>
#include <vtkPolyDataNormals.h>
#include <vtkMaskPoints.h>
#include <vtkTransform.h>
#include <vtkTransformPolyDataFilter.h>
#include <vtkGlyph3D.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>VTKGlyph::VTKGlyph(QWidget* parent): QMainWindow(parent)
{ui.setupUi(this);_pVTKWidget = new QVTKOpenGLNativeWidget();this->setCentralWidget(_pVTKWidget);// this->showMaximized();// 1. generate data// 创建法向量的符号：圆锥形vtkSmartPointer<vtkConeSource> cone = vtkSmartPointer<vtkConeSource>::New();cone->SetResolution(6);// or, read datavtkSmartPointer<vtkPolyDataReader> reader = vtkSmartPointer<vtkPolyDataReader>::New();reader->SetFileName("fran_cut.vtk");// 计算 poly data 中 points 和 cell 的法向量vtkSmartPointer<vtkPolyDataNormals> normals = vtkSmartPointer<vtkPolyDataNormals>::New();// 将多边形数据集作为法向量对象的数据输入normals->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());// 将法线翻转，默认的法线方向指向内侧normals->FlipNormalsOn();// 由于读入的模型数据比较大，点比较多，因此使用 vtkMaskPoints 类采样部分数据，该类保留输入数据中的点数据及其属性，并支持点数据的采样vtkSmartPointer<vtkMaskPoints> maskPt = vtkSmartPointer<vtkMaskPoints>::New();maskPt->SetInputConnection(normals->GetOutputPort());// 设置采样率为 1/10maskPt->SetOnRatio(10);// 打开随机采样模式maskPt->RandomModeOn();// 偏移vtkSmartPointer<vtkTransform> transform = vtkSmartPointer<vtkTransform>::New();transform->Translate(0.5, 0, 0);// 2. filtervtkSmartPointer<vtkTransformPolyDataFilter> filter = vtkSmartPointer<vtkTransformPolyDataFilter>::New();// 将法向量的符号：圆锥形设置偏移filter->SetInputConnection(cone->GetOutputPort());filter->SetTransform(transform);vtkSmartPointer<vtkGlyph3D> glyph = vtkSmartPointer<vtkGlyph3D>::New();// 设置被标识的点glyph->SetInputConnection(maskPt->GetOutputPort());// 设置被偏移的符号glyph->SetSourceConnection(filter->GetOutputPort());// 设置向量为法线方向glyph->SetVectorModeToUseNormal();glyph->SetScaleModeToScaleByVector();// 设置比例，缩小法向量的大小glyph->SetScaleFactor(0.004);// 3. mappervtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> franMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> spikeMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();// 4. actorvtkSmartPointer<vtkActor> franActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();vtkSmartPointer<vtkActor> spikeActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();// 5. renderervtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();renderer->SetBackground(0.3, 0.6, 0.3);// 6. connectfranMapper->SetInputConnection(normals->GetOutputPort());spikeMapper->SetInputConnection(glyph->GetOutputPort());franActor->SetMapper(franMapper);spikeActor->SetMapper(spikeMapper);renderer->AddActor(franActor);renderer->AddActor(spikeActor);this->_pVTKWidget->renderWindow()->AddRenderer(renderer);this->_pVTKWidget->renderWindow()->Render();
}VTKGlyph::~VTKGlyph()
{}