VTK修炼之道44：图形进阶_vtkPolyData数据源讨论与数据创建

1之前的实例中，我们利用VTKConeSource源数据创建了一个棱锥。实际上VTK内部提供可以写数据源类来快速获取简单的图形数据。下面给出了最常见的几种VTKPolyData数据源类：

2.vtkPolyData数据的创建

前面多采用图像或者VTK合成源数据进行讨论。在这里，我们希望深入底层，显示地定义一个点集合和一个单元集合。

点集合定义了VTKPolyData的几何数据；单元集合定义了点的拓扑结构。每个单元由点的索引而非坐标来定义。这样能够减少数据的存储空间。

单元的类型可以是点、三角形、矩形、多边形等基本图元（注意：只有定义了单元数据才能显示该图形数据）。这需要根据实际情况来定义相应的图元。

下面的实例演示了一个简单的VTKPolyData数据的创建过程：

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkPolygon.h>
#include <vtkTriangle.h> 
#include <vtkCellArray.h>
#include <vtkPolyData.h>
///
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>int main()
{vtkSmartPointer<vtkPoints> pts =vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();pts->InsertNextPoint(0.0, 0.0, 0.0);pts->InsertNextPoint(1.0, 0.0, 0.0);pts->InsertNextPoint(1.0, 1.0, 0.0);pts->InsertNextPoint(0.0, 1.0, 0.0);pts->InsertNextPoint(2.0, 0.0, 0.0);//拓扑结构vtkSmartPointer<vtkPolygon> polygon =vtkSmartPointer<vtkPolygon>::New();polygon->GetPointIds()->SetNumberOfIds(4);polygon->GetPointIds()->SetId(0, 0);polygon->GetPointIds()->SetId(1, 1);polygon->GetPointIds()->SetId(2, 2);polygon->GetPointIds()->SetId(3, 3);polygon->GetPointIds()->SetId(4, 4);vtkSmartPointer<vtkTriangle> triangle =vtkSmartPointer<vtkTriangle>::New();triangle->GetPointIds()->SetId(0, 1);triangle->GetPointIds()->SetId(1, 2);triangle->GetPointIds()->SetId(2, 4);vtkSmartPointer<vtkCellArray> cells =vtkSmartPointer<vtkCellArray>::New();cells->InsertNextCell(polygon);cells->InsertNextCell(triangle); //设置拓扑结构//合成数据vtkSmartPointer<vtkPolyData> polygonPolyData =vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();polygonPolyData->SetPoints(pts);polygonPolyData->SetPolys(cells);vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper =vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();mapper->SetInputData(polygonPolyData);vtkSmartPointer<vtkActor> actor =vtkSmartPointer<vtkActor>::New();actor->SetMapper(mapper);vtkSmartPointer<vtkRenderer> render =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();render->AddActor(actor);render->SetBackground(0.0, 0.0, 0.0);vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();rw->AddRenderer(render);rw->SetSize(320, 240);rw->SetWindowName("Creating PolyData Structure");vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();rwi->SetRenderWindow(rw);rwi->Render();rwi->Start();return 0;
}

vtkPoints用于存储点集合。通过InserNextPoint()函数可以顺序地为其添加点，并返回点的索引，索引从0开始。另外，还可以通过函数SetNumberofPoints()来指定其点的个数，然后调用SetPoint()函数为对应索引点设置坐标。代码中含有5个坐标点。

利用定义的5个坐标点的索引定义一个VTKPolygon多边形单元。vtkPolygon继承自vtkCell类，表示一个多边形单元。定义vtkPolygon单元时，需要指定组成改单元的点数（这里指定了四个点，所以定义的是四边形）。vtkPolygon内部定义了一个vtkIdList对象，该对象存储了点索引集合。通过调用vtkList类的SetNumberOfIds()函数可以设置点数，SetId则可以为指定的点设置索引，注意该索引必须是vtkPoints中的点索引。在该示例代码中利用四个点构成了一个四边形，利用三个点构成了一个三角形。

上例的显示结果如下：

VTK中定义了大量的单元类，这些类都继承自vtkCell，需要根据实际情况选择使用。这里面，我只对单元类型为三角形和多边形的图形进行了分析，这通常也被称为网格（Mesh）。在一个多边形网格模型总，连接网格点的称为边，每个单元有一系列的边顺序连接而成，也被戏称为面片。

vtkCellArray用于存储所有的单元数据，InsertNextCell()函数一次插入定义的单元。只有点数据和单元数据都定义完毕才能通过下面的函数添加到vtkPolyData中：

void SetPoints(vtkPoints*);
void SetPolys(vtkCellArray*p);

需要注意的是，SetPolys()接受的是多边形单元数组，如果单元类型为顶点、线段或者三角形带的话，则需要调用如下函数：

void SetVerts(vtkCellArray* v);
void SetLines(vtkCellArray* l);
void SetStrips(vtkCellArray* s);

3.参看资料

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3.  张晓东, 罗火灵. VTK图形图像开发进阶[M]. 机械工业出版社, 2015.