6.1 vtkPolyData数据生成与显示

1.VTK图像处理引言
图像数据的应用非常广泛，最贴近日常生活的应用是3D游戏，其中每个角色的模型、场景等都是图形数据。当然，游戏仅仅是图像数据的一个应用点。图形在CAD（计算机辅助设计）、影视、医学、地质、气象数据建模等领域中均有着广泛的应用。vtkPolyData是VTK中常用的数据结构之一，可以表示小到一个点、一条线，达到一个模型、一个场景等。

2.vtkPolyData数据生成与显示
之前也曾说过，在这里只是简单的回顾，更重要滴在于深入地理解。
VTKPolyData主要由几何结构数据、拓扑结构数据、属性数据组成。
几何结构数据：组成模型的点集；
拓扑结构数据：这些点根据一定的连接关系组成的单元数据；表明集合点集之间的拓扑关系
属性数据：与几何结构数据和拓扑结构数据相关联，属性数据可以是标量、向量或者张量。
例如，可以为其中的每个点定义曲率属性数据，也可以为其中的每一个单元定义一个法向量属性数据。在VTKPolyData可视化中会利用这些属性数据直接或者间接计算单元或点的颜色。
实例如下：

#include"vtkSmartPointer.h"
#include"vtkConeSource.h"  //定义一个锥型图形数据
#include"vtkPolyData.h"
#include"vtkPolyDataMapper.h"
#include"vtkActor.h"
#include"vtkRenderer.h"
#include"vtkRenderWindow.h"
#include"vtkRenderWindowInteractor.h"

int main(){
   
	vtkSmartPointer coneSource = vtkSmartPointer::New();
	coneSource->Update();

	vtkSmartPointer polyData = vtkSmartPointer::New();
	polyData = coneSource->GetOutput();
	int nPoints = polyData->GetNumberOfPoints(); //获取图形数据的点数
	int nCells = polyData->GetNumberOfCells();   //获取图形数据的单元数目
	std::cout << "几何数据（点数）:" << nPoints << std::endl;
	std::cout << "拓扑数据（单元）:" << nCells << std::endl;

	vtkSmartPointer mapper = vtkSmartPointer::New();
	mapper->SetInputData(polyData); //vtkPolyDataMapper用于接受VTKPolyData图形数据以实现图像数据到渲染图元的转换

	vtkSmartPointeractor = vtkSmartPointer::New();
	actor->SetMapper(mapper);

	vtkSmartPointer render = vtkSmartPointer::New();
	render->AddActor(actor);
	render->SetBackground(10, 0, 0);

	vtkSmartPointer rw = vtkSmartPointer::New();
	rw->AddRenderer(render);
	rw->SetSize(640,480);
	rw->SetWindowName("polyData Structure Learning ");
	rw->Render();

	vtkSmartPointer rwi = vtkSmartPointer::New();
	rwi->SetRenderWindow(rw);
	rwi->Initialize();
	rwi->Start();

	return 0;
}

运行结果如下：

解析：从结果可以看出，该椎体是由7个空间点构成了7个单元的数据组成。这里也仅仅定义了一个空间的椎体，并未给点或者单元数据设置属性信息。

上述代码中，VTKConeSource类定义了一个锥形图形数据，其输出为VTKPolyData类型数据。VTKPolyData的成员函数GetNumberOfPoints()和GetNumberOfCells()分别用来获取图形数据的点数和单元数目。
接下来是定义一个图形数据的渲染管线，包括VTKPolyDataMapper()、vtkActor()、VTKRender()、vtkRenderWindow()和vtkRenderWindowInteractor()。这个渲染流程和图像渲染管线基本一致。需要注意的是，对于VTKPolyData类型数据的渲染管线，需要定义vtkPolyDataMapper对象，用于接受VTKPolyData图形数据以实现图像数据到渲染图元的转换。

参考资料：

1.《The Visualization Toolkit – AnObject-Oriented Approach To 3D Graphics (4th Edition)》
2. 张晓东, 罗火灵. VTK图形图像开发进阶[M]. 机械工业出版社, 2015.

所用软件：vtk7.0+visual studio 2013

注：此文知识学习笔记，仅记录完整程序和实现结果，具体原理参见：

https://blog.csdn.net/www_doling_net/article/details/8541534

https://blog.csdn.net/shenziheng1/article/category/6114053/4