VTK|类似CloudCompare的比例尺实现1-源码分析

CloudCompare 的比例尺（Scale Bar）功能非常直观实用，它的实现具有以下几个关键点。下面将从 设计思想 和 实现方式 两个方面详细说明，并与我们当前的实现思路进行对比，便于你优化自己的系统。

---

CloudCompare源码分析

源码链接：https://github.com/CloudCompare/CloudCompare
找到对应添加比例尺相关函数代码libs->qCC_glWindow->src->ccGLWindowInterface.cpp

void ccGLWindowInterface::drawScale(const ccColor::Rgbub& color)

void ccGLWindowInterface::drawScale(const ccColor::Rgbub& color)
{// 断言只在正交模式下使用assert(!m_viewportParams.perspectiveView); //a scale is only valid in ortho. mode!// 比例尺最大占屏幕宽度25%float scaleMaxW = glWidth() / 4.0f; //25% of screen width// 1像素对应的真实空间单位长度（如米）double pixelSize = computeActualPixelSize();// 将比例尺最大宽度（25% 屏幕）转换成实际长度（单位：米），并做了“美化舍入”，如 9.4 -> 10//we first compute the width equivalent to 25% of horizontal screen width//(this is why it's only valid in orthographic mode !)double equivalentWidth = RoundScale(scaleMaxW * pixelSize);// 字体和图形区域准备QFont font = getTextDisplayFont(); //we take rendering zoom into account!QFontMetrics fm(font); // 用于测量字体尺寸// 计算比例尺图形的绘制位置//we deduce the scale drawing widthfloat scaleW_pix = static_cast<float>(equivalentWidth / pixelSize);// 实际长度转换成像素长度float trihedronLength = computeTrihedronLength();// 屏幕上小坐标轴的长度float dW = 2.0f * trihedronLength + 20.0f * m_captureMode.zoomFactor;float dH = std::max(fm.height() * 1.25f, trihedronLength + 5.0f * m_captureMode.zoomFactor);float w = glWidth() / 2.0f - dW;float h = glHeight() / 2.0f - dH;float tick = 3.0f * m_captureMode.zoomFactor;ccQOpenGLFunctions* glFunc = functions();assert(glFunc);//force line widthglFunc->glPushAttrib(GL_LINE_BIT);glFunc->glLineWidth(1.0f);// 绘制比例尺线段和端点刻度//scale OpenGL drawingglColor3ubv_safe<ccQOpenGLFunctions>(glFunc, color);glFunc->glBegin(GL_LINES);// 主线段glFunc->glVertex3f(w - scaleW_pix, -h, 0.0f);glFunc->glVertex3f(w, -h, 0.0f);// 左刻度glFunc->glVertex3f(w - scaleW_pix, -h - tick, 0.0f);glFunc->glVertex3f(w - scaleW_pix, -h + tick, 0.0f);// 右刻度glFunc->glVertex3f(w, -h + tick, 0.0f);glFunc->glVertex3f(w, -h - tick, 0.0f);glFunc->glEnd();glFunc->glPopAttrib(); //GL_LINE_BIT// display label 绘制文字标签（比如 “10”）double textEquivalentWidth = RoundScale(scaleMaxW * pixelSize);QString text = QString::number(textEquivalentWidth);glColor3ubv_safe<ccQOpenGLFunctions>(glFunc, color);renderText(	glWidth() - static_cast<int>(scaleW_pix / 2 + dW) - fm.width(text) / 2,glHeight() - static_cast<int>(dH / 2) + fm.height() / 3,text,static_cast<uint16_t>(RenderTextReservedIDs::ScaleLabel),font);
}

这个函数 ccGLWindowInterface::drawScale() 是 CloudCompare 中 绘制比例尺（Scale Bar） 的主要函数。比例尺通常显示在右下角，仅在**正交视图（Orthographic View）**下启用，用于提示用户当前显示视图的空间尺度。

---

🧩 总体功能

绘制一个代表实际长度的线段比例尺（如 10m、100m 等），并在旁边绘制文字标签标注其长度。

---

🧠 函数逐步解析

✅ 1. 断言只在正交模式下使用

assert(!m_viewportParams.perspectiveView); // only valid in ortho. mode!

比例尺仅在正交投影下有效，透视模式下尺寸不再固定，比例尺无意义。

---

✅ 2. 计算显示的实际长度

float scaleMaxW = glWidth() / 4.0f; // 比例尺最大占屏幕宽度25%
double pixelSize = computeActualPixelSize(); // 1像素对应的真实空间单位长度（如米）
double equivalentWidth = RoundScale(scaleMaxW * pixelSize);

• pixelSize: 当前视图下 1 像素等于多少“实际单位”（比如米）。
• equivalentWidth: 将比例尺最大宽度（25% 屏幕）转换成实际长度（单位：米），并做了“美化舍入”，如 9.4 -> 10。

---

✅ 3. 字体和图形区域准备

QFont font = getTextDisplayFont();
QFontMetrics fm(font); // 用于测量字体尺寸

---

✅ 4. 计算比例尺图形的绘制位置

float scaleW_pix = equivalentWidth / pixelSize; // 实际长度转换成像素长度
float trihedronLength = computeTrihedronLength(); // 屏幕上小坐标轴的长度
float dW = 2.0f * trihedronLength + 20.0f * m_captureMode.zoomFactor;
float dH = max(fm.height() * 1.25f, trihedronLength + 5.0f * zoomFactor);
float w = glWidth() / 2.0f - dW;
float h = glHeight() / 2.0f - dH;

• scaleW_pix: 比例尺显示为多长（像素数）。
• w, h: 比例尺右端点坐标，一般在窗口右下角往左上偏移。
• dW, dH: 距离边缘和文字的位置偏移量。

---

✅ 5. 绘制比例尺线段和端点刻度

glFunc->glBegin(GL_LINES);
// 主线段
glVertex3f(w - scaleW_pix, -h, 0.0f);
glVertex3f(w, -h, 0.0f);
// 左刻度
glVertex3f(w - scaleW_pix, -h - tick, 0.0f);
glVertex3f(w - scaleW_pix, -h + tick, 0.0f);
// 右刻度
glVertex3f(w, -h + tick, 0.0f);
glVertex3f(w, -h - tick, 0.0f);
glFunc->glEnd();

绘制了如下图形：

 |     ------------     |^ 左端点     ^ 右端点

---

✅ 6. 绘制文字标签（比如 “10”）

QString text = QString::number(textEquivalentWidth);
renderText(..., text, ..., font);

将比例尺的实际长度以文字形式显示在比例尺下方居中位置。

---

🧾 总结

功能	实现
只在正交视图下启用	assert(!m_viewportParams.perspectiveView)
以屏幕宽度 25% 为上限，计算比例尺真实长度	scaleMaxW * pixelSize
比例尺线段与刻度绘制	OpenGL glBegin(GL_LINES)...
长度文字标签绘制	renderText(...)
缩放自适应	由 pixelSize 和 zoomFactor 控制

---

✅ 推荐你关注的点

• RoundScale()：控制比例尺长度的跳变规则（如 1/2/5/10/…）
• computeActualPixelSize()：控制比例尺单位与视图缩放的匹配方式
• renderText()：文字绘制细节，是否自动适配 DPI

---

double ccGLWindowInterface::computeActualPixelSize() const

double ccGLWindowInterface::computeActualPixelSize() const
{double pixelSize = m_viewportParams.computePixelSize(glWidth()); // we now use the width as the driving dimension for scaling// but we have to compensate for the aspect ratio is h > wdouble ar = static_cast<double>(glHeight()) / glWidth();if (ar > 1.0){pixelSize *= ar;}return pixelSize;}

你贴出的 ccGLWindowInterface::computeActualPixelSize() 是 CloudCompare 中**计算当前视图下每个像素所代表的真实空间长度（单位：米或其他单位）**的函数，是比例尺绘制逻辑的核心支撑之一。

---

✅ 函数功能概述

这个函数返回一个 pixelSize 值，即 “一个屏幕像素在当前视图中对应的实际长度（单位：米）”。这个值用于：

• 比例尺长度的换算（实际长度 ↔ 屏幕像素长度）
• label/文本等图元的缩放保持一致性

---

🧠 函数逐行解析

double pixelSize = m_viewportParams.computePixelSize(glWidth());

• 使用 viewport 参数中的方法，传入当前窗口宽度（像素），计算当前视图下的单位像素长度。
• m_viewportParams 是 ccViewportParameters 类型，表示当前视角的投影和缩放状态。
• 默认使用 窗口宽度（X方向） 作为基础缩放维度。

---

double ar = static_cast<double>(glHeight()) / glWidth();
if (ar > 1.0)
{pixelSize *= ar;
}

• 这一步是为了补偿高宽比不为1时的缩放失真：

  • 当视图是竖屏（高度 > 宽度）时，Y方向单位会拉伸，比例尺就可能被拉短。
  • 通过乘上 aspectRatio = height / width，来补正这种拉伸，使得比例尺长度不变形。

---

🔁 举个例子说明

假设窗口是 800x600：

• pixelSize = m_viewportParams.computePixelSize(800)：表示800像素宽对应的实际场景宽度（如20米），那 1 像素就是 0.025米。
• 如果是竖屏（高大于宽，比如 1200x800），Y方向会被压缩，因此乘以 1.5 来修正，让比例尺视觉效果正确。

---

✅ 总结

作用	说明
控制比例尺精度	决定 1 像素对应多少实际长度
正交视图缩放适配	保证不同窗口尺寸、缩放下比例尺始终反映真实比例
支持非等比例窗口	高宽比校正，避免变形显示

---

inline double RoundScale(double equivalentWidth)

inline double RoundScale(double equivalentWidth)
{//we compute the scale granularity (to avoid width values with a lot of decimals)int k = static_cast<int>(std::floor(std::log(equivalentWidth) / std::log(10.0f)));double granularity = std::pow(10.0, static_cast<double>(k)) / 2.0;//we choose the value closest to equivalentWidth with the right granularityreturn std::floor(std::max(equivalentWidth / granularity, 1.0))*granularity;
}

RoundScale() 是 CloudCompare 中用于**“美化”比例尺长度值**的函数，它会将任意的实际长度（如 92.342 米）舍入到一个“看起来舒服”的值（如 100 米）。

---

✅ 函数功能概述

inline double RoundScale(double equivalentWidth)

这个函数的目的：

• 将 equivalentWidth（比如 92.3 米）舍入为一个人类友好的、整洁的数值
• 保证比例尺看起来是 10/20/50/100/500 这种“好看的刻度”

---

🧠 逐行详解

1. 计算数量级 k

int k = static_cast<int>(std::floor(std::log(equivalentWidth) / std::log(10.0f)));

• 这是在算 equivalentWidth 的数量级（10 的几次方）：

  • 若 equivalentWidth = 92.3，则 log10(92.3) ≈ 1.965，floor(...) = 1，说明是两位数 ≈ 10¹。
  • 若 equivalentWidth = 734，则 k = 2（因为 10² = 100）。

---

2. 计算“粒度”或跳变步长

double granularity = std::pow(10.0, static_cast<double>(k)) / 2.0;

• 使用 10 的 k 次方除以 2 得到跳变粒度：

  • 对于 92.3，k = 1 → 10¹ / 2 = 5.0
  • 对于 734，k = 2 → 100 / 2 = 50.0

• 这就让比例尺的跳变是：

  • 单位范围 10~100：每 5 增长（10, 15, 20…）
  • 单位范围 100~1000：每 50 增长（100, 150, 200…）

---

3. 将输入值按 granularity 向下舍入

return std::floor(std::max(equivalentWidth / granularity, 1.0)) * granularity;

• equivalentWidth / granularity 得到倍数（如 92.3 / 5 = 18.46）

• std::floor(...) * granularity → 向下舍入为最近的 granularity 倍数：

  • 92.3 → 18 * 5 = 90
  • 734 → 14 * 50 = 700

• std::max(..., 1.0) 确保不会出现 0 值

---

✅ 举例

输入值 (equivalentWidth)	粒度 (granularity)	最终结果 (RoundScale)
92.3	5	90
734	50	700
0.83	0.5	0.5
0.04	0.05	0.05

---

🔧 总结

目的	实现
美化比例尺数字	按数量级推导跳变步长
保证整齐可读	避免像 92.387 这样的杂数
自适应范围	自动在 0.05、0.5、5、50、500 之间切换

---