当前位置：首页 > 科技 > 软件

Python使用VTK系列之渲染流程分析

来源：责编：时间：2023-11-15 09:20:10 182观看

导读VTK（Visualization Toolkit）的渲染流程涉及多个组件和步骤。首先给出一个典型的VTK代码的渲染流程示意图：当我们使用VTK来创建可视化程序时，渲染流程可以简单地理解为以下几个步骤：准备场景：就像准备一个舞台一样，我们需要选

VTK（Visualization Toolkit）的渲染流程涉及多个组件和步骤。首先给出一个典型的VTK代码的渲染流程示意图：

当我们使用VTK来创建可视化程序时，渲染流程可以简单地理解为以下几个步骤：

准备场景：就像准备一个舞台一样，我们需要选择一个合适的场景，比如创建一个球体或其他形状的对象。

建立舞台：类似于在舞台上布置道具和角色，我们需要通过设置图形管线将对象转换为可显示的实体，并为它们设置位置、大小和外观属性。

创建摄影机和灯光：就像在拍摄电影时需要一个摄影机和合适的灯光一样，我们需要创建一个虚拟的摄影机来定义观察者的位置和视角，以及提供照明效果的灯光。

创建渲染窗口：就像准备一个放映屏幕一样，我们创建一个渲染窗口，用于最终显示渲染结果。在渲染窗口中，我们可以设置窗口的大小和标题等属性。

渲染并显示：就像播放电影一样，我们开始让VTK渲染整个场景，并将结果显示在渲染窗口中。VTK会根据摄影机的位置和角度，应用灯光效果，并将渲染结果呈现出来。

交互操作：就像与电影互动一样，我们可以通过交互操作来控制渲染窗口中的场景。例如，我们可以旋转、缩放或平移视图，以便查看场景的不同部分或改变观察角度。

这样，VTK程序的渲染流程就完成了。通过准备场景、搭建舞台、设置摄影机和灯光、创建渲染窗口，并进行渲染和交互操作，我们可以实现目标可视化效果并与之互动。

下面是对VTK渲染流程的全面剖析：

使用VTK进行对应流程转换，转换示意如下图所示：

数据准备阶段：

创建数据源：使用VTK提供的数据源类创建几何体或数据集，如vtkSphereSource、vtkCylinderSource等。
设置数据源属性：根据需求设置数据源的各种属性，如几何体的大小、位置、颜色、纹理等。

图形管线（Pipeline）配置阶段：

数据源连接到Mapper：创建Mapper对象将数据源与图形管线连接起来，Mapper将数据源中的几何信息转换为可视化对象。
Mapper连接到Actor：创建Actor对象将Mapper添加到场景中，Actor定义了可视化对象在场景中的位置、姿态和外观。

场景构建阶段：

创建Renderer：创建Renderer对象作为可视化空间，容纳各个Actor，并进行光照、背景等的设置。
将Actor添加到Renderer：使用Renderer对象的AddActor()方法将Actor添加到Renderer中。

渲染窗口配置阶段：

创建RenderWindow：创建RenderWindow对象作为可视化结果的主窗口，提供窗口的大小、标题等设置。
将Renderer添加到RenderWindow：使用RenderWindow对象的AddRenderer()方法将Renderer添加到RenderWindow中。

交互与渲染阶段：

创建交互式窗口（RenderWindowInteractor）：用于接收用户的交互操作，如旋转、缩放和平移场景。
将RenderWindow与RenderWindowInteractor关联：使用RenderWindowInteractor对象的SetRenderWindow()方法将RenderWindow设置给RenderWindowInteractor。
启动交互模式：调用RenderWindowInteractor对象的Start()方法，开始进入交互模式，渲染结果在窗口中显示。

渲染循环：

提交渲染请求：在交互模式下，用户对场景进行交互操作，如旋转、缩放等，触发RenderWindow进行渲染。
渲染器执行渲染：RenderWindow负责根据Renderer中的内容进行渲染操作，生成图像并在窗口中显示。
循环处理交互事件：RenderWindowInteractor负责接收和处理用户的交互事件，实时更新场景的显示状态。

通过以上流程，VTK能够完成数据准备、管线配置、场景构建、渲染窗口配置、交互处理等一系列操作，实现数据的可视化效果。可以根据具体需求，对每个阶段进行定制化的设置和扩展，并结合VTK提供的丰富功能和类库，实现复杂而精美的可视化效果。

现在结合编写代码试试，在Python中使用VTK（Visualization Toolkit）进行渲染的如下：

Python代码

import vtk# 创建数据源sphere_source = vtk.vtkSphereSource()sphere_source.SetRadius(1.0)# 创建Mapper并连接到数据源mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()mapper.SetInputConnection(sphere_source.GetOutputPort())# 创建Actor并连接到Mapperactor = vtk.vtkActor()actor.SetMapper(mapper)# 创建Rendererrenderer = vtk.vtkRenderer()renderer.AddActor(actor)renderer.SetBackground(0.1, 0.2, 0.4)  # 设置背景颜色# 创建RenderWindow并将Renderer添加进去render_window = vtk.vtkRenderWindow()render_window.AddRenderer(renderer)render_window.SetSize(800, 600)  # 设置窗口大小render_window.Render()# 创建交互式窗口interactor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()interactor.SetRenderWindow(render_window)# 开始交互模式interactor.Start()

代码分析：

首先，我们导入了vtk模块，以便使用VTK库中的类和方法。

使用vtkSphereSource()创建了一个球体的数据源对象sphere_source。通过sphere_source.SetRadius(1.0)设置球体的半径为1.0。

创建了一个vtkPolyDataMapper对象mapper，并使用mapper.SetInputConnection(sphere_source.GetOutputPort())将数据源sphere_source连接到Mapper。

创建了一个vtkActor对象actor，并使用actor.SetMapper(mapper)将Mapper连接到Actor。

创建了一个vtkRenderer对象renderer，并使用renderer.AddActor(actor)将Actor添加到Renderer中。通过renderer.SetBackground(0.1, 0.2, 0.4)设置渲染器的背景颜色为深蓝色。

创建了一个vtkRenderWindow对象render_window，并使用render_window.AddRenderer(renderer)将Renderer添加到RenderWindow中。通过render_window.SetSize(800, 600)设置渲染窗口的大小为800x600像素。

调用render_window.Render()方法进行渲染，将渲染结果显示在窗口中。

创建一个vtkRenderWindowInteractor对象interactor，并使用interactor.SetRenderWindow(render_window)将RenderWindow与RenderWindowInteractor关联。

调用interactor.Start()方法进入交互模式，启动渲染窗口的事件循环，处理用户的交互操作。

如果我们将数据改为源椎体的话，那么得到的就是如图：

替换数据源的代码如下：

# 创建一个圆锥体源cone_source = vtk.vtkConeSource()cone_source.SetHeight(3.0)cone_source.SetRadius(1.0)cone_source.SetResolution(100)# 创建Mapper并连接到数据源mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()mapper.SetInputConnection(cone_source.GetOutputPort())...

以上代码实现了一个简单的VTK渲染流程，创建了一个球体的可视化，并展示在窗口中。用户可以通过交互式窗口旋转、缩放、平移等操作来查看和操作场景。根据需求，可以通过VTK提供的丰富类和方法进行定制化开发，实现更复杂的渲染效果。

本文链接：http://www.28at.com/showinfo-26-25469-0.htmlPython使用VTK系列之渲染流程分析

声明：本网页内容旨在传播知识，若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。邮件：2376512515@qq.com

上一篇：深入理解RE模块：Python中的正则表达式神器解析

下一篇：来看看，这些Java编程小技巧肯定有你不知道的

标签：

热门焦点

帅气纯真少年！日本最帅初中生选美冠军出炉

日本第一帅哥初一生选美大赛冠军现已正式出炉，冠军是来自千叶县的宗田悠良。日本一直热衷于各种选美大赛，从“最美JK”起到“最美女星&r
一加首款折叠屏！一加Open渲染图出炉：罕见单手可握小尺寸

8月5日消息，此前就有爆料称，一加首款折叠屏手机将会在第三季度上市，如今随着时间临近，新机的各种消息也开始浮出水面。据悉，这款新机将会被命名为“On
三言两语说透设计模式的艺术-简单工厂模式

一、写在前面工厂模式是最常见的一种创建型设计模式，通常说的工厂模式指的是工厂方法模式，是使用频率最高的工厂模式。简单工厂模式又称为静态工厂方法模式，不属于GoF 23种设计
一篇聊聊Go错误封装机制

%w 是用于错误包装（Error Wrapping）的格式化动词。它是用于 fmt.Errorf 和 fmt.Sprintf 函数中的一个特殊格式化动词，用于将一个错误（或其他可打印的值）包装在一个新的错误中。使
虚拟键盘 API 的妙用

你是否在遇到过这样的问题：移动设备上有一个固定元素，当激活虚拟键盘时，该元素被隐藏在了键盘下方？多年来，这一直是 Web 上的默认行为，在本文中，我们将探讨这个问题、为什么会发生
华为Mate60系列模具曝光：采用硕大圆形后置相机模组+拼接配色方案

据此前多方爆料，今年华为将开始恢复一年双旗舰战略，除上半年推出的P60系列外，往年下半年的Mate系列也将迎来更新，有望在9-10月份带来全新的华为Mate60
半导体需求下滑三星电子DS业务部门今年营业亏损预计超10万亿韩元

7月17日消息，据外媒报道，去年下半年开始的半导体需求下滑，影响到了三星电子、SK海力士、英特尔等诸多厂商，营收明显下滑，部分厂商甚至出现了亏损。作为
iQOO 11S评测：行业唯一的200W标准版旗舰

【Techweb评测】去年底，iQOO推出了“电竞旗舰”iQOO 11系列，作为一款性能强机，该机不仅全球首发2K 144Hz E6全感屏，搭载了第二代骁龙8平台及144Hz电竞
中关村论坛11月25日开幕，15位诺奖级大咖将发表演讲

11月18日，记者从2022中关村论坛新闻发布会上获悉，中关村论坛将于11月25至30日在京举行。本届中关村论坛由科学技术部、国家发展改革委、工业和信息化部、国务