VTK 的可视化方法：流线、流管、流面、流带

2024-05-03 09:52
文章标签 方法 可视化 vtk 流线 流管 流面 流带

本文主要是介绍VTK 的可视化方法：流线、流管、流面、流带，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

VTK 的可视化方法：流线、流管、流面、流带

  • VTK 的可视化方法：流线、流管、流面、流带
    • 三种相似的可视化方法
    • 流线生成使用的类
    • 实例：单一流线
    • 实例：流管
    • 实例：多条流线
    • 实例：流面
    • 实例：流带
    • 完整代码

VTK 的可视化方法：流线、流管、流面、流带

2维流线示例：

在这里插入图片描述

本文章主要讲解3维的流线、流管、流面、流带的构造方法。

三种相似的可视化方法

  1. 流线（Streamlines）：每个点速度切线方向连成的线。
  2. 迹线（Pathlines）：粒子实际的轨迹线。
  3. 脉线（Streaklines）：连续时刻出发的粒子在某一时刻的连线。

流线生成使用的类

  • vtkRungeKutta4：四阶龙格库塔 (Runge-Kutta) 求解微分。
  • vtkStreamTracer：通过整合矢量场生成流线。

实例：单一流线

完整代码：

#include "VTKStreamline.h"#include <vtkConeSource.h>
#include <vtkMultiBlockPLOT3DReader.h>
#include <vtkDataSet.h>
#include <vtkMultiBlockDataSet.h>
#include <vtkRungeKutta4.h>
#include <vtkStreamTracer.h>
#include <vtkDataArray.h>
#include <vtkPointData.h>
#include <vtkShrinkPolyData.h>
#include <vtkStructuredGridGeometryFilter.h>
#include <vtkStructuredGridOutlineFilter.h>
#include <vtkContourFilter.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>VTKStreamline::VTKStreamline(QWidget* parent): QMainWindow(parent)
{ui.setupUi(this);_pVTKWidget = new QVTKOpenGLNativeWidget();this->setCentralWidget(_pVTKWidget);// this->showMaximized();// 1. generate data// vtkSmartPointer<vtkConeSource> cone = vtkSmartPointer<vtkConeSource>::New();// or, read data// vtkMultiBlockPLOT3DReader 是一个读取器对象，用于读取 PLOT3D 格式的文件并在输出时生成结构化网格vtkSmartPointer<vtkMultiBlockPLOT3DReader> plot3dReader = vtkSmartPointer<vtkMultiBlockPLOT3DReader>::New();plot3dReader->SetXYZFileName("combxyz.bin");plot3dReader->SetQFileName("combq.bin");plot3dReader->SetScalarFunctionNumber(100);plot3dReader->SetVectorFunctionNumber(202);qDebug() << plot3dReader->GetOutput()->GetNumberOfBlocks(); // 0// 反向更新管线plot3dReader->Update();qDebug() << plot3dReader->GetOutput()->GetNumberOfBlocks(); // 1vtkDataSet* plot3dOutput = (vtkDataSet*)(plot3dReader->GetOutput()->GetBlock(0));// 四阶龙格库塔 (Runge-Kutta) 求解微分vtkSmartPointer<vtkRungeKutta4> integ = vtkSmartPointer<vtkRungeKutta4>::New();// 通过整合矢量场生成流线vtkSmartPointer<vtkStreamTracer> streamer = vtkSmartPointer<vtkStreamTracer>::New();streamer->SetIntegrator(integ);streamer->SetInputData(plot3dOutput);streamer->SetStartPosition(15, 5, 32);streamer->SetMaximumPropagation(100);streamer->SetInitialIntegreationStep(0.1);streamer->SetIntegreationDirectionToBackward();// 2. filter// 产生结构化栅格边界的一个线轮廓vtkSmartPointer<vtkStructuredGridOutlineFilter> outline = vtkSmartPointer<vtkStructuredGridOutlineFilter>::New();outline->SetInputData(plot3dOutput);// 3. mappervtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> outlineMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> singleMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();singleMapper->SetScalarRange(plot3dOutput->GetPointData()->GetScalars()->GetRange());// 4. actorvtkSmartPointer<vtkActor> outlineActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();vtkSmartPointer<vtkActor> singleActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();// 5. renderervtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();renderer->SetBackground(0.3, 0.6, 0.3); // Background Color: Green// 6. connectoutlineMapper->SetInputConnection(outline->GetOutputPort());singleMapper->SetInputConnection(streamer->GetOutputPort());outlineActor->SetMapper(outlineMapper);singleActor->SetMapper(singleMapper);renderer->AddActor(outlineActor);renderer->AddActor(singleActor);this->_pVTKWidget->renderWindow()->AddRenderer(renderer);this->_pVTKWidget->renderWindow()->Render();
}VTKStreamline::~VTKStreamline()
{}

运行效果：

在这里插入图片描述

实例：流管

我们再加上一个过滤器，把流线变成流管：

	vtkSmartPointer<vtkTubeFilter> streamTube = vtkSmartPointer<vtkTubeFilter>::New();streamTube->SetInputConnection(streamer->GetOutputPort());streamTube->SetRadius(0.06);streamTube->SetNumberOfSides(12);

流管实际上是用一个圆柱面包裹住流线，流线依旧存在。这样的显示效果会更好一点：

在这里插入图片描述

实例：多条流线

在之前的代码中，新增：

	vtkSmartPointer<vtkLineSource> seeds = vtkSmartPointer<vtkLineSource>::New();// 设置线段的端点seeds->SetPoint1(15, -5, 32);seeds->SetPoint2(15, 5, 32);seeds->SetResolution(21);	vtkSmartPointer<vtkStreamTracer> streamer2 = vtkSmartPointer<vtkStreamTracer>::New();streamer2->SetIntegrator(integ);streamer2->SetInputData(plot3dOutput);// streamer2->SetStartPosition(15, 5, 32);streamer2->SetMaximumPropagation(100);streamer2->SetInitialIntegreationStep(0.1);streamer2->SetIntegreationDirectionToBackward();streamer2->SetSourceConnection(seeds->GetOutputPort());vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> multipleMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();multipleMapper->SetScalarRange(plot3dOutput->GetPointData()->GetScalars()->GetRange());vtkSmartPointer<vtkActor> multipleActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();multipleMapper->SetInputConnection(streamer2->GetOutputPort());multipleActor->SetMapper(multipleMapper);renderer->AddActor(multipleActor);

在这里插入图片描述

实例：流面

新增一个过滤器 vtkRuledSurfaceFilter，把多条流线合并成一个流面：

	vtkSmartPointer<vtkRuledSurfaceFilter> scalarSurface = vtkSmartPointer<vtkRuledSurfaceFilter>::New();scalarSurface->SetInputConnection(streamer2->GetOutputPort());// 设置生成方法scalarSurface->SetRuledModeToPointWalk();// multipleMapper->SetInputConnection(streamer2->GetOutputPort());multipleMapper->SetInputConnection(scalarSurface->GetOutputPort());

运行结果：

在这里插入图片描述

实例：流带

流带其实是按每条流线拓展而成的一条条带状的面，比起流面，更能便于展示走势。

我们只需要在前面的代码中新增一行代码：

	vtkSmartPointer<vtkRuledSurfaceFilter> scalarSurface = vtkSmartPointer<vtkRuledSurfaceFilter>::New();scalarSurface->SetInputConnection(streamer2->GetOutputPort());// 设置生成方法scalarSurface->SetRuledModeToPointWalk();scalarSurface->SetOnRatio(2); // 新增代码

运行结果：

在这里插入图片描述

完整代码

#include "VTKStreamline.h"#include <vtkConeSource.h>
#include <vtkLineSource.h>
#include <vtkMultiBlockPLOT3DReader.h>
#include <vtkDataSet.h>
#include <vtkMultiBlockDataSet.h>
#include <vtkRungeKutta4.h>
#include <vtkStreamTracer.h>
#include <vtkTubeFilter.h>
#include <vtkDataArray.h>
#include <vtkPointData.h>
#include <vtkShrinkPolyData.h>
#include <vtkStructuredGridGeometryFilter.h>
#include <vtkStructuredGridOutlineFilter.h>
#include <vtkContourFilter.h>
#include <vtkRuledSurfaceFilter.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>VTKStreamline::VTKStreamline(QWidget* parent): QMainWindow(parent)
{ui.setupUi(this);_pVTKWidget = new QVTKOpenGLNativeWidget();this->setCentralWidget(_pVTKWidget);// this->showMaximized();// 1. generate datavtkSmartPointer<vtkLineSource> seeds = vtkSmartPointer<vtkLineSource>::New();// 设置线段的端点seeds->SetPoint1(15, -5, 32);seeds->SetPoint2(15, 5, 32);seeds->SetResolution(21);// or, read data// vtkMultiBlockPLOT3DReader 是一个读取器对象，用于读取 PLOT3D 格式的文件并在输出时生成结构化网格vtkSmartPointer<vtkMultiBlockPLOT3DReader> plot3dReader = vtkSmartPointer<vtkMultiBlockPLOT3DReader>::New();plot3dReader->SetXYZFileName("combxyz.bin");plot3dReader->SetQFileName("combq.bin");plot3dReader->SetScalarFunctionNumber(100);plot3dReader->SetVectorFunctionNumber(202);qDebug() << plot3dReader->GetOutput()->GetNumberOfBlocks(); // 0// 反向更新管线plot3dReader->Update();qDebug() << plot3dReader->GetOutput()->GetNumberOfBlocks(); // 1vtkDataSet* plot3dOutput = (vtkDataSet*)(plot3dReader->GetOutput()->GetBlock(0));// 四阶龙格库塔 (Runge-Kutta) 求解微分vtkSmartPointer<vtkRungeKutta4> integ = vtkSmartPointer<vtkRungeKutta4>::New();// 通过整合矢量场生成流线vtkSmartPointer<vtkStreamTracer> streamer = vtkSmartPointer<vtkStreamTracer>::New();streamer->SetIntegrator(integ);streamer->SetInputData(plot3dOutput);streamer->SetStartPosition(15, 5, 32);streamer->SetMaximumPropagation(100);streamer->SetInitialIntegreationStep(0.1);streamer->SetIntegreationDirectionToBackward();vtkSmartPointer<vtkStreamTracer> streamer2 = vtkSmartPointer<vtkStreamTracer>::New();streamer2->SetIntegrator(integ);streamer2->SetInputData(plot3dOutput);// streamer2->SetStartPosition(15, 5, 32);streamer2->SetMaximumPropagation(100);streamer2->SetInitialIntegreationStep(0.1);streamer2->SetIntegreationDirectionToBackward();streamer2->SetSourceConnection(seeds->GetOutputPort());// 2. filter// 产生结构化栅格边界的一个线轮廓vtkSmartPointer<vtkStructuredGridOutlineFilter> outline = vtkSmartPointer<vtkStructuredGridOutlineFilter>::New();outline->SetInputData(plot3dOutput);vtkSmartPointer<vtkTubeFilter> streamTube = vtkSmartPointer<vtkTubeFilter>::New();streamTube->SetInputConnection(streamer->GetOutputPort());streamTube->SetRadius(0.06);streamTube->SetNumberOfSides(12);vtkSmartPointer<vtkRuledSurfaceFilter> scalarSurface = vtkSmartPointer<vtkRuledSurfaceFilter>::New();scalarSurface->SetInputConnection(streamer2->GetOutputPort());// 设置生成方法scalarSurface->SetRuledModeToPointWalk();scalarSurface->SetOnRatio(2);// 3. mappervtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> outlineMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> singleMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();singleMapper->SetScalarRange(plot3dOutput->GetPointData()->GetScalars()->GetRange());vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> multipleMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();multipleMapper->SetScalarRange(plot3dOutput->GetPointData()->GetScalars()->GetRange());// 4. actorvtkSmartPointer<vtkActor> outlineActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();vtkSmartPointer<vtkActor> singleActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();vtkSmartPointer<vtkActor> multipleActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();// 5. renderervtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();renderer->SetBackground(0.3, 0.6, 0.3); // Background Color: Green// 6. connectoutlineMapper->SetInputConnection(outline->GetOutputPort());singleMapper->SetInputConnection(streamTube->GetOutputPort());// multipleMapper->SetInputConnection(streamer2->GetOutputPort());multipleMapper->SetInputConnection(scalarSurface->GetOutputPort());outlineActor->SetMapper(outlineMapper);singleActor->SetMapper(singleMapper);multipleActor->SetMapper(multipleMapper);renderer->AddActor(outlineActor);renderer->AddActor(singleActor);renderer->AddActor(multipleActor);this->_pVTKWidget->renderWindow()->AddRenderer(renderer);this->_pVTKWidget->renderWindow()->Render();
}VTKStreamline::~VTKStreamline()
{}

这篇关于VTK 的可视化方法：流线、流管、流面、流带的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/956462。

相关文章

Python清空Word段落样式的三种方法

Python清空Word段落样式的三种方法

《Python清空Word段落样式的三种方法》：本文主要介绍如何用python-docx库清空Word段落样式,提供三种方法：设置为Normal样式、清除直接格式、创建新Normal样式,注意需重... 目录方法一：直接设置段落样式为"Normal"方法二：清除所有直接格式设置方法三：创建新的Normal样
阅读更多...
在Linux系统上连接GitHub的方法步骤(适用2025年)

在Linux系统上连接GitHub的方法步骤(适用2025年)

《在Linux系统上连接GitHub的方法步骤(适用2025年)》在2025年,使用Linux系统连接GitHub的推荐方式是通过SSH(SecureShell)协议进行身份验证,这种方式不仅安全,还... 目录步骤一：检查并安装 Git步骤二：生成 SSH 密钥步骤三：将 SSH 公钥添加到 github
阅读更多...
把Python列表中的元素移动到开头的三种方法

把Python列表中的元素移动到开头的三种方法

《把Python列表中的元素移动到开头的三种方法》在Python编程中,我们经常需要对列表（list）进行操作,有时,我们希望将列表中的某个元素移动到最前面,使其成为第一项,本文给大家介绍了把Pyth... 目录一、查找删除插入法1. 找到元素的索引2. 移除元素3. 插入到列表开头二、使用列表切片（Lis
阅读更多...
Python安装Pandas库的两种方法

Python安装Pandas库的两种方法

《Python安装Pandas库的两种方法》本文介绍了三种安装PythonPandas库的方法,通过cmd命令行安装并解决版本冲突,手动下载whl文件安装,更换国内镜像源加速下载,最后建议用pipli... 目录方法一：cmd命令行执行pip install pandas方法二：找到pandas下载库，然后
阅读更多...
Linux系统中查询JDK安装目录的几种常用方法

Linux系统中查询JDK安装目录的几种常用方法

《Linux系统中查询JDK安装目录的几种常用方法》：本文主要介绍Linux系统中查询JDK安装目录的几种常用方法,方法分别是通过update-alternatives、Java命令、环境变量及目... 目录方法 1：通过update-alternatives查询（推荐）方法 2：检查所有已安装的 JDK方
阅读更多...
SQL Server安装时候没有中文选项的解决方法

SQL Server安装时候没有中文选项的解决方法

《SQLServer安装时候没有中文选项的解决方法》用户安装SQLServer时界面全英文,无中文选项,通过修改安装设置中的国家或地区为中文中国,重启安装程序后界面恢复中文,解决了问题,对SQLSe... 你是不是在安装SQL Server时候发现安装界面和别人不同，并且无论如何都没有中文选项？这个问题也
阅读更多...
Java Thread中join方法使用举例详解

Java Thread中join方法使用举例详解

《JavaThread中join方法使用举例详解》JavaThread中join()方法主要是让调用改方法的thread完成run方法里面的东西后,在执行join()方法后面的代码,这篇文章主要介绍... 目录前言1.join()方法的定义和作用2.join()方法的三个重载版本3.join()方法的工作原
阅读更多...
在MySQL中实现冷热数据分离的方法及使用场景底层原理解析

在MySQL中实现冷热数据分离的方法及使用场景底层原理解析

《在MySQL中实现冷热数据分离的方法及使用场景底层原理解析》MySQL冷热数据分离通过分表/分区策略、数据归档和索引优化,将频繁访问的热数据与冷数据分开存储,提升查询效率并降低存储成本,适用于高并发... 目录实现冷热数据分离1. 分表策略2. 使用分区表3. 数据归档与迁移在mysql中实现冷热数据分
阅读更多...
Spring Boot从main方法到内嵌Tomcat的全过程(自动化流程)

Spring Boot从main方法到内嵌Tomcat的全过程(自动化流程)

《SpringBoot从main方法到内嵌Tomcat的全过程(自动化流程)》SpringBoot启动始于main方法,创建SpringApplication实例,初始化上下文,准备环境,刷新容器并... 目录1. 入口：main方法2. SpringApplication初始化2.1 构造阶段3. 运行阶
阅读更多...
Olingo分析和实践之ODataImpl详细分析(重要方法详解)

Olingo分析和实践之ODataImpl详细分析(重要方法详解)

《Olingo分析和实践之ODataImpl详细分析(重要方法详解)》ODataImpl.java是ApacheOlingoOData框架的核心工厂类,负责创建序列化器、反序列化器和处理器等组件,... 目录概述主要职责类结构与继承关系核心功能分析1. 序列化器管理2. 反序列化器管理3. 处理器管理重要方
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2