VTK (Visualization Toolkit) 是一个流行的开源可视化工具包,可以用于创建与处理 3D 图像、科学可视几何数据和许多其他类型的化和数据。在 C# 中,提供我们可以使用 VTK 进行三维可视化,并且可以很好地与 WinForms 框架集成。
VTK 中涉及到的几个数据结构主要包括 vtkPoints、vtkCellArray、vtkPolyData、vtkImageData 、vtkStructuredGrid、vtkUnstructuredGrid、vtkTable等。
vtkPoints 是 VTK 中最基本的数据结构之一,表示了一个由三维坐标表示的点集合。
代码示例:
// 创建点集并添加点vtkPoints points = vtkPoints.New();points.InsertNextPoint(0, 0, 0);points.InsertNextPoint(1, 0, 0);points.InsertNextPoint(1, 1, 0);points.InsertNextPoint(0, 1, 0);// 创建 PolyData 对象并设置点集vtkPolyData polyData = vtkPolyData.New();polyData.SetPoints(points);
代码说明:
vtkCellArray 用于存储各种类型的拓扑单元,例如点、线、面和体元等。
代码示例:
// 创建点集并添加点vtkPoints points = vtkPoints.New();points.InsertNextPoint(0, 0, 0);points.InsertNextPoint(1, 0, 0);points.InsertNextPoint(1, 1, 0);points.InsertNextPoint(0, 1, 0);// 创建 CellArray 对象并添加拓扑单元vtkCellArray cellArray = vtkCellArray.New();cellArray.InsertNextCell(4); // 插入四边形单元cellArray.InsertCellPoint(0);cellArray.InsertCellPoint(1);cellArray.InsertCellPoint(2);cellArray.InsertCellPoint(3);// 创建 PolyData 对象并设置点集和拓扑单元vtkPolyData polyData = vtkPolyData.New();polyData.SetPoints(points);polyData.SetPolys(cellArray);
vtkPolyData 是 VTK 中最基本的数据表示形式之一,表示由点和线或面组成的几何图形。
代码示例:
// 创建点集并添加点vtkPoints points = vtkPoints.New();points.InsertNextPoint(0, 0, 0);points.InsertNextPoint(1, 0, 0);points.InsertNextPoint(1, 1, 0);points.InsertNextPoint(0, 1, 0);// 创建 CellArray 对象并添加拓扑单元vtkCellArray cellArray = vtkCellArray.New();cellArray.InsertNextCell(4); // 插入四边形单元cellArray.InsertCellPoint(0);cellArray.InsertCellPoint(1);cellArray.InsertCellPoint(2);cellArray.InsertCellPoint(3);// 创建 PolyData 对象并设置点集和拓扑单元vtkPolyData polyData = vtkPolyData.New();polyData.SetPoints(points);polyData.SetPolys(cellArray);
代码说明:
vtkImageData 用于表示规则网格数据,例如图像数据。
代码示例:
// 创建 ImageData 对象并设置尺寸和像素类型vtkImageData imageData = vtkImageData.New();imageData.SetDimensions(256, 256, 1);imageData.SetScalarTypeToUnsignedChar();// 创建像素数组并填充像素byte[] pixelArray = new byte[256 * 256];for (int i = 0; i < 256; i++){ for (int j = 0; j < 256; j++) { pixelArray[i * 256 + j] = (byte)(255 * Math.Sin(i / 10.0) * Math.Cos(j / 10.0)); }}// 设置像素数组并更新 ImageData 对象imageData.GetPointData().SetScalars(pixelArray);imageData.Update();
代码说明:
vtkStructuredGrid 用于表示非规则网格数据,例如有规则结构的点集合。
代码示例:
// 创建点集并添加点vtkPoints points = vtkPoints.New();for (int i = 0; i < 5; i++){ for (int j = 0; j < 5; j++) { for (int k = 0; k < 5; k++) { double[] point = { i, j, k }; points.InsertNextPoint(point); } }}// 创建 StructuredGrid 对象并设置点集vtkStructuredGrid structuredGrid = vtkStructuredGrid.New();structuredGrid.SetDimensions(5, 5, 5);structuredGrid.SetPoints(points);
代码说明:
vtkUnstructuredGrid 是 VTK 中用于表示非规则网格数据的一种数据结构,它可以表示任意形状的拓扑单元,例如四面体、六面体等。下面是一个 WinForms 示例,演示如何使用 vtkUnstructuredGrid 将一个四面体网格可视化。
代码示例:
// 新建四个点vtkPoints points = vtkPoints.New();points.InsertNextPoint(0, 0, 0);points.InsertNextPoint(1, 0, 0);points.InsertNextPoint(0, 1, 0);points.InsertNextPoint(0, 0, 1);// 新建四面体拓扑单元vtkTetra tetra = vtkTetra.New();tetra.GetPointIds().SetId(0, 0);tetra.GetPointIds().SetId(1, 1);tetra.GetPointIds().SetId(2, 2);tetra.GetPointIds().SetId(3, 3);// 新建 UnstructuredGrid 对象,并将点和拓扑单元添加进去vtkUnstructuredGrid unstructuredGrid = vtkUnstructuredGrid.New();unstructuredGrid.SetPoints(points);unstructuredGrid.InsertNextCell(tetra.GetCellType(), tetra.GetPointIds());// 可视化 UnstructuredGrid 对象vtkDataSetMapper mapper = vtkDataSetMapper.New();mapper.SetInputData(unstructuredGrid);vtkActor actor = vtkActor.New();actor.SetMapper(mapper);vtkRenderer renderer = vtkRenderer.New();renderer.AddActor(actor);vtkRenderWindow renderWindow = vtkRenderWindow.New();renderWindow.AddRenderer(renderer);vtkRenderWindowInteractor interactor = vtkRenderWindowInteractor.New();interactor.SetRenderWindow(renderWindow);renderWindow.Render();interactor.Start();
代码说明:
vtkTable 是 VTK 中用于存储表格数据的一种数据结构,例如一组多变量的测量数据。下面是一个 WinForms 示例,演示如何使用 vtkTable 将一组测量数据可视化。
代码示例:
// 新建一个表格结构vtkTable table = vtkTable.New();// 添加两个列(变量)vtkFloatArray x = vtkFloatArray.New();x.SetName("X");table.AddColumn(x);vtkFloatArray y = vtkFloatArray.New();y.SetName("Y");table.AddColumn(y);// 添加十个行for (int i = 0; i < 10; i++){ // 在表格中插入新行 table.InsertNextRow(); // 向每行中添加数据 double[] rowData = { i, Math.Sin(i) }; table.SetValue(i, 0, rowData[0]); table.SetValue(i, 1, rowData[1]);}// 可视化表格数据vtkPlotLine line = vtkPlotLine.New();line.SetInputData(table, "X", "Y");vtkChartXY chart = vtkChartXY.New();chart.AddPlot(line);vtkRenderWindow renderWindow = vtkRenderWindow.New();vtkRenderWindowInteractor interactor = vtkRenderWindowInteractor.New();chart.RenderScene(renderWindow, interactor);
代码说明:
VTK 是一个功能强大的开源可视化工具包,可以用于创建各种类型的 3D 图像和几何数据。在 C# 中,我们可以利用 VTK 进行三维可视化,并与 WinForms 框架无缝集成。
在 VTK 中,vtkPoints、vtkCellArray、vtkPolyData、vtkImageData 、vtkStructuredGrid、vtkUnstructuredGrid、vtkTable 是最常用的数据结构之一。vtkPoints 用于表示点集合,vtkCellArray 用于存储各种类型的拓扑单元,vtkPolyData 表示由点和线或面组成的几何图形,vtkImageData 用于表示规则网格数据,例如图像数据,而 vtkStructuredGrid 则用于表示非规则网格数据,例如有规则结构的点集合。
在实际应用中,可以根据需要选择适当的数据结构,在其基础上进行数据处理和可视化操作。
责任编辑:姜华 来源: 今日头条 VTK数据结构(责任编辑:热点)
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