【VTK】VTK绘制箭头——支持设置起点、方向和长度

VTK绘制箭头——支持设置起点、方向和长度

目前网上关于VTK绘制箭头的案例中很多都是用vtkArrowSource来绘制，实际上无法设置箭头的具体坐标起点、方向，中看不中用。如果想创建一个自由设置起点坐标和方向的箭头，在VTK上需要比较麻烦的操作，具体如下：

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方法

1. 需要自行创建一个仅包含一个顶点的vtkPolyData，要用到vtkVertex，不能用vtkSphereSource。
2. 需要给自建的vtkPolyData指定顶点法向量(即向量的朝向)，与指定向量长度(利用标量顶点标量实现)。
3. 使用vtkArrowSource将vtkPolyData的法向量显现出来。

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代码

用两个函数实现：先执行CreateSingleVectorArrowData函数，然后将结果作为的输入执行函数

• CreateSingleVectorArrowData函数：创建箭头的数据
• 输入：origin起点坐标，target终点朝向坐标，length箭头长度
• 输出：vtkPolyData箭头几何数据

//@param origin和target都是三元素的一维数组double[3]，length决定可视化向量的长度
vtkPolyData* CreateSingleVectorArrowData(double* origin, double* target, double length)
{
    
    
	vtkMath* math;
	math->Subtract(target, origin, target); //计算向量的朝向 target=target-origin

	vtkPoints* points = vtkPoints::New();  //记录起点坐标
	points->InsertNextPoint(origin);

	vtkVertex *vertex = vtkVertex::New();  //建立起点的拓扑(不建立拓扑的话是不行的)
	vertex->GetPointIds()->SetNumberOfIds(points->GetNumberOfPoints());
	for (int i = 0; i < points->GetNumberOfPoints(); i++) {
    
    
		vertex->GetPointIds()->SetId(i, i); //setId(拓扑的id, 顶点的id)
	}

	vtkDoubleArray* normals = vtkDoubleArray::New();  //创建法向量属性，存入向量的朝向target
	normals->SetNumberOfComponents(3);
	normals->InsertNextTuple(target);

	vtkDoubleArray* scalars = vtkDoubleArray::New();  //创建标量属性，存入向量的长度length
	scalars->SetNumberOfComponents(1);
	scalars->SetName("scalars");
	scalars->InsertNextTuple1(length);

	vtkSmartPointer<vtkCellArray> vertices =
		vtkSmartPointer<vtkCellArray>::New();
	vertices->InsertNextCell(vertex);	//将建立的拓扑用vtkCellArray封装，用于赋予vtkPolyData

	vtkPolyData *polydata = vtkPolyData::New();  //创建几何实体
	polydata->SetPoints(points);	//赋予起点
	polydata->SetVerts(vertices);	//赋予拓扑
	polydata->GetPointData()->SetNormals(normals);	//赋予向量朝向 
	polydata->GetPointData()->SetScalars(scalars);	//赋予向量长度
	return polydata;
}

• GenerateNormalsArrow函数：为箭头几何数据创建具体的箭头几何实体
• 输入：polyData来自CreateSingleVectorArrowData函数输出的箭头数据
• 输出：vtkPolyData能够用于显示的箭头几何实体

vtkPolyData* GenerateNormalsArrow(vtkPolyData* polyData)
{
    
    
	vtkArrowSource *arrow = vtkArrowSource::New();
	arrow->Update();

	vtkGlyph3D* glyph = vtkGlyph3D::New();
	glyph->SetInputData(polyData);
	glyph->SetSourceData(arrow->GetOutput());
	glyph->SetScaleFactor(0.1);
	glyph->SetVectorModeToUseNormal();
	glyph->Update();
	return glyph->GetOutput();
}

将GenerateNormalsArrow输出的vtkPolyData结果构建成vtkActor便能显示箭头。

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结果

• 起点(0, 0, 0)，朝向(1, 1, 1)，长度20：
  

• 加入坐标系：