VTK技术介绍

1.VTK的管线技术

VKT的可视化过程就是数据在管线中流动，被管线不同的对象处理，最终以图形的方式表现出来。可视化模型就是把用户输入的原始数据，经过变换，成为图形模型可以接受的VTK自定义的数据集的过程。
处理对象包括:

(1) vtkDataSource（源对象)

数据生成的源头，数据来源主要包括从磁盘读取数据文件，如VTK所支持的各种格式文件生成数据源对象，这种源对象被称为读源对象，或者利用数学方法生成源对象，如利用多个四边形构建一个圆柱体，这种对象被称为程序源对象。

(2) vtkFilter (过滤器对象)

对源对象进行处理，生成新的数据集输出，原始的数据能够转换成为可以直接用某种算法进行处理的形式。

(3)  vtkMapper (映射器对象)

映射器对象主要作用是将经过 Filter处理后的应用数据映射成图形模型可以绘制的几何数据，或者以磁盘文件的形式进行输出。它是可视化模型和图形模型之间的接口。

VTK 的特点之一就是对于任何经行可视化的数据都是通过Actor（角色）的形式在窗口中表现出来，所以图形模型主要包括如下部分:

(1）建立actor，使用vtkActor类来绘制。

通过vtkActor的 SetMapper()方法设置可视化模型的vtkMapper。

(2）建立 renderer，使用vtkRender类将角色在窗口中显示出来。

通过方法AddActor()把上述的 vtkActor添加进来以供显示。

(3）建立renderwindow（绘制窗口)，使用vtkRenderWindow类来绘制。

vtkRenderWindow通过方法 AddRenderer()添加到绘制窗口中。通常使用类vtkRenderWindowInteractor对目标图形进行交互操作。

2. VTK的数据集

在管线中流动的数据对象，我们称之为数据集。

在 VTK中，数据集的几何数据表示为Points （点集)，拓扑关系表示为Cell(单元)，属性数据包括Scalar(标量)、Vector(向量)、Normal（法线)、Texture(纹理)等。

在VTK中数据集的类型主要按构成数据集的几何数据和单元来划分，主要的数据集类型包括:Structured Points（结构化点集)、Unstructured Points （非结构化点集)、Poly Data(多边形数据集)、Structured Grid（结构化网格数据集)、Unstructured Grid(非结构化网格数据集)、Rectilinear Grid(线性网格数据集）等几大类，各类的表现形式如下图所示。

(1) Structured Points

按规则排列的点的集合。点的排列和坐标轴平行，形成方形的点阵。vtkStructuredPoints 的父类是vtkImageData，vtkImageData是vtkDataSet的子类。

(2) Unstructured Points

不规则地分布在空间的点集。非结构化点集具有不规则的几何结构，但不具有拓扑结构，用离散点来表达，通常，这类数据没有固定的结构，是由一些可视化程序识别和创建的。

(3) Poly Data

在VTK中多边形数据集是由顶点、多顶点、线、多线、多边形各三角带构成,多边形数据是非结构化的，并且多边形数据集的单元在拓扑维度上有多种变化，顶点、线和多边形构成了用来表达0、1和2维几何图形的基本要素的最小集合，同时用多顶点、多线和三角形带单元来提高效率和性能，特别是用一个三角形带表达N个三角形只需要用N+2个点，但是用传统的表达方法需要用3N个点。vtkPolyData的父类是vtkPointSet，vtkPointSet是vtkDataSet的子类。

(4) Structured Grid

具有规则的拓扑结构和不规则的几何结构，但是单元没有重叠或交叉。vtkStructuredGrid的父类是vtkPointSet。

(5) Unstructured Grid

非结构化网格集是最常见的数据集类型，它的拓扑结构和几何结构都是非结构化的，在此数据集中所有单元类型都可以组成任意组合，所以单元的拓扑结构从零维延伸至三维，在 VTK中任一类型的数据集都可用非结构化网格来表达。vtkUnstructuredGrid的父类是vtkPointSet。

(6)  Rectilinear Grid

是排列在矩形方格中的点和单元的集合，线性网格的拓扑结构是规则的，但其几何结构只有一部分是规则的，也就是说，它的点是沿着坐标轴排列的，但是两点间的间隔可能不同。vtkRectilinearGrid的父类是vtkDataSet。

3.可视化数据集部分的 VTK类列表