VTK教程之十三 可视化基础算法-位…

 位移图主要描绘矢量点沿着与其所在表面垂直正交方向的运动，是一种可视化矢量数据的方法，广泛应用于用位移或应变矢量场描述物体运动的场合，如有限元分析位移、应力场的描述，经常采用这种方式，用位移图描述矢量数据在其表面上的运动形态时，常把矢量数据转化成标量数据，转换的方式采用矢量点的运动方向和表面的法向量两个矢量点乘，得到矢量点的标量值，如果标量值为正，表示为正位移（矢量的运动方向和法向量方向一致），如果为负，表示为负位移（矢量点的运动方向和法向量的方向相反），转化为标量的方法如下图所示：

图中矢量V表示矢量点的运动方向，N表示矢量点在表面的法向量。

下面给出位移图的示例程序。

#include "stdafx.h"

#include <vtkSmartPointer.h>

#include <vtkVolume16Reader.h>

#include <vtkMarchingCubes.h>

#include <vtkVectorNorm.h>

#include <vtkPolyDataMapper.h>

#include <vtkActor.h>

#include "vtkCamera.h"

#include "vtkPolyData.h"

#include "vtkPolyDataMapper.h"

#include "vtkRenderWindow.h"

#include "vtkRenderWindowInteractor.h"

#include "vtkRenderer.h"

#include <vtkPolyDataReader.h>

#include<vtkPolyDataNormals.h>

#include <vtkWarpVector.h>

#include <vtkVectorDot.h>

#include <vtkProperty.h>

#include <vtkOutlineFilter.h>

#include <vtkLookupTable.h>

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

    inti;

   vtkSmartPointer<vtkPolyDataReader>pPolyRead=vtkPolyDataReader::New();

   /读取多边形数据

   pPolyRead->SetFileName("plate.vtk");

   /提取数据文件中的mode8这部分矢量数据

   pPolyRead->SetVectorsName("mode8");

   /使用矢量数据弯曲几何体

   vtkSmartPointer<vtkWarpVector>pWarpVec=vtkWarpVector::New();

   /设置矢量数据缩放的比例

   pWarpVec->SetScaleFactor(0.5);

   pWarpVec->SetInput(pPolyRead->GetOutput());

   /生成多边形数据的法线

   vtkSmartPointer<vtkPolyDataNormals>pNormal=vtkPolyDataNormals::New();

   pNormal->SetInput(pWarpVec->GetOutput());

   /点的矢量和其法线点乘，生成点的标量值

   vtkSmartPointer<vtkVectorDot>pVecDot=vtkVectorDot::New();

   /pVecDot->SetInput(pNormal->GetOutput());

   pVecDot->SetInputConnection(pNormal->GetOutputPort());

   /创建颜色表

   vtkSmartPointer<vtkLookupTable>pColorTable=vtkLookupTable::New();

   pColorTable->SetNumberOfColors(256);

   pColorTable->Build();

   for(i=0;i<128;i++){

pColorTable->SetTableValue(i,(128.0-i)/128.0,(128.0-i)/128.0,(128.0-i)/128.0);

    }

   for(i=128;i<256;i++){

      pColorTable->SetTableValue(i,(i-128.0)/128.0,(i-128.0)/128.0,(i-128.0)/128.0);

    }

   /创建映射器

   vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>pMapper=vtkPolyDataMapper::New();

   /pMapper->SetInput((vtkPolyData*)pWarpVec->GetOutput());

   pMapper->SetInputConnection(pVecDot->GetOutputPort());

   pMapper->ScalarVisibilityOn();

   pMapper->SetLookupTable(pColorTable);

   pMapper->SetScalarRange(-1,1);//Rang[0],Rang[1]);

   vtkSmartPointer<vtkActor>pActor =vtkActor::New();

   pActor->SetMapper(pMapper);

   /pActor->GetProperty()->SetColor(1.0,0.0,0.0);

   /绘制没有发生变形以前的梁的几何形状

   /创建多边形数据的外轮廓线

   vtkSmartPointer<vtkOutlineFilter>pOutLine=vtkOutlineFilter::New();

   pOutLine->SetInput(pPolyRead->GetOutput());

   vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>pOutlineMapper=vtkPolyDataMapper::New();

   pOutlineMapper->SetInput((vtkPolyData*)pOutLine->GetOutput());

   vtkSmartPointer<vtkActor>pOutlineActor=vtkActor::New();

   pOutlineActor->SetMapper(pOutlineMapper);

   pOutlineActor->GetProperty()->SetColor(0.0,0.0,1.0);

   pOutlineActor->GetProperty()->SetLineWidth(2.0);

   /绘制

   vtkSmartPointer<vtkRenderer>renderer= vtkRenderer::New();

   vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>renWin= vtkRenderWindow::New();

   renWin->AddRenderer(renderer);

 

   vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>iren= vtkRenderWindowInteractor::New();

   iren->SetRenderWindow(renWin);

   renderer->AddActor(pActor);

   renderer->AddActor(pOutlineActor);

   renderer->ResetCamera();

   renderer->SetBackground(1,1,1);

   renWin->SetSize(300,300);

   renWin->Render();

   iren->Start();

    return0;

}

示例程序用vtkVectorDot类计算矢量点的标量值，并且设定了一个颜色映射表，用亮度表示位移变化比较大的区域，黑暗的地方表示位移变化小的区域，和几何体变形相比，位移图最大的特点是将矢量数据转化成标量数据，然后用颜色映射的方法表示位移的状态，本示例程序将几何体变形和位移图叠加，可以直观的进行对比，程序运行结果如图所示：

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