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VTK,Visualization Toolkit,用户指南
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2022-07-15
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Visualization Toolkit,即可视化工具包
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VTK 入门
VTK 是什么?
VTK,全称是 Visualization Toolkit,即可视化工具包。是一个开源、跨平台、可自由获取、
支持并行处理的图形应用函数库。
VTK 最早是作为 Prentice Hall 在 1993 年出版的《The Visualization Toolkit: An Object-
Oriented Approach to 3D Graphics》一书的附件出现的。该书及相应的 VTK 软件由美国 GE
公司的三位研究人员:Ken Martin、Will Schroeder 和 Bill Lorensen 用其闲暇时间合作编著
与开发的,因此该软件的授权完全由这三位决定。由于其开放源码式的授权,该书一上市
后,很快就建立起 VTK 的使用者及开发者社区交流平台,同时 GE(特别是 GE 医疗系统)
与其他数家公司也开始提供对 VTK 的支持。1998 年,Will Schroeder 和 Ken Martin 离开
GE 创立了 Kitware 公司(http://www.kitware.com)。有了 Kitware 的资金支持,VTK 社区
快速地成长,其在学术研究及商业应用领域都受到重用,例如 Slicer 生物医学计算软件使用
VTK 作为其核心,许多讨论研究 VTK 的 IEEE 论文出现。VTK 也是许多大型研究机构,如
Sandia,Los Alamos 及 Livermore 国家实验室与 Kitware 的合作基础,这些研究中心使用
VTK 作为数据可视化处理工具。VTK 同时也是美国国家卫生研究院(National Institutes of
Health,NIH)创立的美国国家医学影像计算合作联盟(National Alliance for Medical Image
Computing,NA-MIC,http://www.na-mic.org)的关键计算工具。
VTK 能做什么?
三维计算机图形、图像处理及可视化是 VTK 主要的应用方向。通过 VTK 可以将科
学实验数据如建筑学、气象学、医学、生物学或者航空航天学,对体、面、光源等
等的逼真渲染,从而帮助人们理解那些采取错综复杂而又往往规模庞大的数字呈现
形式的科学概念或结果。
VTK 的特点
1. 强大的三维图形功能。VTK 既支持基于体素的体绘制(Voxel-Based Volume
Rendering),又保留了传统的面绘制(Surface Rendering),从而在极大
的改善可视化效果的同时又可以充分利用现有的图形库和图形硬件。
2. VTK 的体系结构使其具有非常好的流 Streaming 和高速缓存 Caching 的能
力,在处理大量的数据时不必考虑内存资源的限制。
3. VTK 能够更好的支持基于网络的工具,比如 Java 和 VRML。随着 Web 和
Internet 技术的发展,VTK 有着很好的发展前景。
4. 能够支持多种着色,如 OpenGL 等。
5. VTK 具有设备无关性,使其代码具有良好的可移植性。
6. VTK 中定义了许多宏,这些宏极大的简化了编程工作并且加强了一致的对象
行为。
7. VTK 具有丰富的数据类型,支持对多种数据类型进行处理。
VTK 的配置
中文详细配置教程
VTK 的结构
VTK 库的框架结构是什么样的?
VTK 是在三维函数库 OpenGL 的基础上,采用面向对象的设计方法发展起来的。
它有 2 种不同的方式:图形模型和可视化模型,
图形模型是 3D 图形的抽象,
可视化模型是可视化的数据流程模型。
图形模型如图所示,利用了 3D 图形系统简单易用的特点,同时也采用了图形用户
接口(GUI)的方法。
整个图形模型表现了 3D 图形系统的本质特征,主要有 9 类基本对象:
渲染控制器、渲染窗口、渲染器、灯光、摄像机、角色、特性、映射、变换。
1. Render master(渲染控制器)定义与设备无关的坐标计算方法,创建渲染窗口;
2. render window(渲染窗口) 管理显示设备上的窗口,一个或多个绘制方法可在渲染窗
口上创建一个场景;渲染窗口是用户图形界面,其中包括了设置渲染窗口的大小,产生
立体显示效果等方法:
3. Renderer(渲染器) 是管理光源照相机和绘制对象等的位置、属性等,提供了世界坐
标系,观察坐标系及显示坐标系之间的转换;
4. Lights(灯光) 可在场景中照亮绘制对象,可通过调用参数改变控制灯光的状态、照
射角度、照射强度、颜色等,
并支持点光源和平行光源。
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mentiande
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