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vtkSmartPointer＜vtkPolyData＞常用的函数方法

web 2025/5/8 12:35:19

vtkSmartPointer 常用的函数方法

在使用 VTK（Visualization Toolkit）进行三维可视化开发时，vtkPolyData 是最为核心的数据结构之一。它用于存储几何（点、线、面）及其拓扑关系，并支持附加标量场、向量场、法线、纹理坐标等属性。通常，我们使用 vtkSmartPointer<vtkPolyData> 来管理其生命周期。

本文将系统地整理和介绍 vtkPolyData 的常用方法，帮助你更高效地使用这类数据结构完成建模、处理和渲染任务。

🧱 什么是 vtkPolyData？

vtkPolyData 是 VTK 中专用于表示多边形网格的类，支持存储：

点（Points）
线段（Lines）
多边形（Polygons）
三角形带（Triangle Strips）
属性（Scalars、Normals、Vectors、Texture Coordinates）

🔹 1. 数据结构构建相关方法

▶ 设置几何点集

vtkSmartPointer<vtkPoints> points = vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();
points->InsertNextPoint(x, y, z);
polyData->SetPoints(points);

▶ 添加多边形或线段单元

vtkSmartPointer<vtkCellArray> polys = vtkSmartPointer<vtkCellArray>::New();
vtkIdType ids[3] = {0, 1, 2};  // 三角形
polys->InsertNextCell(3, ids);
polyData->SetPolys(polys);

其他类似方法：

SetVerts(vtkCellArray*)：设置点单元
SetLines(vtkCellArray*)：设置线段
SetStrips(vtkCellArray*)：设置三角带

🔹 2. 数据访问与查询

▶ 获取点和单元数量

int numPoints = polyData->GetNumberOfPoints();
int numCells  = polyData->GetNumberOfCells();

▶ 获取指定点或单元

double p[3];
polyData->GetPoint(0, p);  // 获取第一个点坐标vtkCell* cell = polyData->GetCell(0);  // 获取第一个单元

▶ 获取边界框

double bounds[6];
polyData->GetBounds(bounds);  // bounds: [xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax]

▶ 获取中心点

double center[3];
polyData->GetCenter(center);

🔹 3. 附加属性（点属性、法线、标量等）

▶ 添加标量数据（如温度、标签）

vtkSmartPointer<vtkFloatArray> scalars = vtkSmartPointer<vtkFloatArray>::New();
scalars->SetName("Temperature");
scalars->InsertNextValue(36.5);
scalars->InsertNextValue(37.1);
polyData->GetPointData()->SetScalars(scalars);

▶ 添加法向量

vtkSmartPointer<vtkFloatArray> normals = vtkSmartPointer<vtkFloatArray>::New();
normals->SetName("Normals");
normals->SetNumberOfComponents(3);
normals->InsertNextTuple3(0, 0, 1);  // Z方向法线
polyData->GetPointData()->SetNormals(normals);

▶ 获取点或单元的属性

vtkDataArray* scalarArray = polyData->GetPointData()->GetScalars();
double val = scalarArray->GetComponent(0, 0);  // 第一个点的标量值

🔹 4. 拷贝与更新

▶ 深拷贝 / 浅拷贝

vtkSmartPointer<vtkPolyData> copy = vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();
copy->DeepCopy(polyData);     // 完全复制数据
copy->ShallowCopy(polyData);  // 引用共享数据

▶ 通知数据已修改（管线更新）

polyData->Modified();

🔹 5. 配合 Filter 的常用处理操作

✅ 法线计算

vtkSmartPointer<vtkPolyDataNormals> normalsFilter = vtkSmartPointer<vtkPolyDataNormals>::New();
normalsFilter->SetInputData(polyData);
normalsFilter->ComputePointNormalsOn();
normalsFilter->Update();
vtkPolyData* withNormals = normalsFilter->GetOutput();

✅ 简化模型

vtkSmartPointer<vtkDecimatePro> decimate = vtkSmartPointer<vtkDecimatePro>::New();
decimate->SetInputData(polyData);
decimate->SetTargetReduction(0.5);  // 保留 50% 面片
decimate->Update();

✅ 清理重复点

vtkSmartPointer<vtkCleanPolyData> clean = vtkSmartPointer<vtkCleanPolyData>::New();
clean->SetInputData(polyData);
clean->Update();

✅ 特征边提取

vtkSmartPointer<vtkFeatureEdges> edges = vtkSmartPointer<vtkFeatureEdges>::New();
edges->SetInputData(polyData);
edges->BoundaryEdgesOn();
edges->FeatureEdgesOn();
edges->Update();

✅ 总结：常用方法速查表

功能	方法 / 类
设置点	`SetPoints()`
设置面	`SetPolys()`
设置线	`SetLines()`
获取点/单元	`GetPoint()`, `GetCell()`
添加属性	`GetPointData()->SetScalars()`, `SetNormals()`
法线生成	`vtkPolyDataNormals`
网格简化	`vtkDecimatePro`
清理重复点	`vtkCleanPolyData`
深拷贝	`DeepCopy()`
边界提取	`vtkFeatureEdges`