第05章 12 可视化热量流线图一例

下面是一个使用VTK（Visualization Toolkit）和C++编写的示例代码，展示如何在一个厨房模型中可视化热量流线图，并按照热量传递速度着色显示。这个示例假设你已经安装了VTK库，并且你的开发环境已经配置好来编译和运行VTK程序。

示例代码

#include 
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#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int, char *[])
{
    // 读取厨房模型的数据
    vtkSmartPointer reader = 
        vtkSmartPointer::New();
    reader->SetFileName("kitchen.vtu");
    reader->Update();

    vtkSmartPointer kitchen = 
        vtkSmartPointer::New();
    kitchen = reader->GetOutput();

    // 创建流线追踪器
    vtkSmartPointer streamTracer = 
        vtkSmartPointer::New();
    streamTracer->SetInputData(kitchen);
    streamTracer->SetSourceData(kitchen);
    streamTracer->SetIntegrationDirectionToForward();
    streamTracer->SetMaximumPropagation(100);
    streamTracer->SetInitialIntegrationStep(0.1);
    streamTracer->Set integrateUsingVariableTimeStepOn();
    streamTracer->Update();

    // 创建箭头源
    vtkSmartPointer arrowSource = 
        vtkSmartPointer::New();

    // 使用Glyph3D来可视化流线
    vtkSmartPointer glyph3D = 
        vtkSmartPointer::New();
    glyph3D->SetSourceConnection(arrowSource->GetOutputPort());
    glyph3D->SetInputConnection(streamTracer->GetOutputPort());
    glyph3D->SetVectorModeToUseVector();
    glyph3D->SetScaleFactor(0.1); // 调整箭头的大小
    glyph3D->OrientOn();
    glyph3D->Update();

    // 创建颜色查找表
    vtkSmartPointer lookupTable = 
        vtkSmartPointer::New();
    lookupTable->SetNumberOfTableValues(256);
    lookupTable->Build();

    // 使用颜色传输函数来生成渐变颜色
    vtkSmartPointer colorTransferFunction = 
        vtkSmartPointer::New();
    colorTransferFunction->AddRGBPoint(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); // 蓝色
    colorTransferFunction->AddRGBPoint(1.0, 1.0, 0.0, 0.0); // 红色

    // 将颜色传输函数应用到查找表
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
        double color[3];
        colorTransferFunction->GetColor((double)i / 255.0, color);
        lookupTable->SetTableValue(i, color[0], color[1], color[2], 1.0);
    }

    // 创建映射器和演员
    vtkSmartPointer glyphMapper = 
        vtkSmartPointer::New();
    glyphMapper->SetInputConnection(glyph3D->GetOutputPort());
    glyphMapper->SetLookupTable(lookupTable);
    glyphMapper->SetScalarRange(0, 1); // 假设速度范围是0到1

    vtkSmartPointer glyphActor = 
        vtkSmartPointer::New();
    glyphActor->SetMapper(glyphMapper);

    // 创建渲染器、渲染窗口和交互器
    vtkSmartPointer renderer = 
        vtkSmartPointer::New();
    vtkSmartPointer renderWindow = 
        vtkSmartPointer::New();
    renderWindow->AddRenderer(renderer);
    vtkSmartPointer renderWindowInteractor = 
        vtkSmartPointer::New();
    renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);

    // 添加演员到渲染器
    renderer->AddActor(glyphActor);
    renderer->SetBackground(1, 1, 1); // 白色背景

    // 渲染
    renderWindow->Render();
    renderWindowInteractor->Start();

    return 0;
}

代码说明

1. 读取厨房模型的数据：

   • 使用vtkXMLUnstructuredGridReader读取厨房模型的VTK文件（假设文件名为kitchen.vtu）。

2. 创建流线追踪器：

   • 使用vtkStreamTracer创建流线追踪器，设置输入数据为厨房模型，并设置流线的传播方向和最大传播距离。

3. 创建箭头源：

   • 使用vtkArrowSource创建箭头源，用于表示流线的方向和大小。

4. 可视化流线：

   • 使用vtkGlyph3D将流线表示为箭头，并设置矢量模式和缩放因子。

5. 创建颜色查找表：

   • 使用vtkLookupTable和vtkColorTransferFunction创建颜色查找表，生成渐变颜色。

6. 创建映射器和演员：

   • 使用vtkPolyDataMapper将数据映射到演员，并设置查找表和标量范围。

7. 创建渲染器、渲染窗口和交互器：

   • 创建渲染器、渲染窗口和交互器，并将演员添加到渲染器中，最后开始渲染循环。

注意事项

• 确保厨房模型文件kitchen.vtu存在，并且路径正确。
• 根据实际情况调整流线追踪器的参数，如最大传播距离和初始步长。
• 可以根据实际的热量传递速度范围调整glyphMapper的标量范围。

这个示例展示了如何在VTK中可视化厨房模型中的热量流线图，并按照热量传递速度着色显示。你可以根据需要进一步调整和优化代码。