基于VTK 的斜拉橋可視化研究

李加順

（重慶交通大學，重慶400074）

1 VTK 的介紹

VTK 的全稱是Visualization Toolkit（可視化工具包），VTK 是一個開源、跨平臺、自由獲取、支持并處理的圖形應用函數庫。

VTK 最早出現在《The Visualization Toolkit：An Object-Oriented Approach to 3D Graphics》 一書的附件中，這本書是由Prentice Hall 在1993 年出版的。美國GE 公司的三位研究人員 Ken Martin、Will Schroeder 和Bill Lorensen 開發了VTK 軟件。

1998 年，VTK 社區成長迅速，在學術研究及商業應用領域得到了重用（主要都是醫學方面的應用）[1]。

2 VTK 的使用方法

先新建一個cpp 文件，再新建一個MakeLists 文件并寫上相應的代碼，然后使用CMake 產生工程文件（.sln），最后進行編譯。

MakeLists 文件的編寫示例如下：

3 VTK 的程序界面

3.1 VTK 與Qt 結合

VTK 擁有強大的圖形處理能力，但是缺少窗口框架的用戶界面，與Qt 結合可建立一個用戶界面。

圖1

Visual Studio 新建一個項目中，找到Qt 然后創建一個Qt Widgets Application 項目，在設計界面中拖出QVTKWidget 窗口，最后完成界面的實現，如圖1 所示。

3.2 界面與功能設計

橋梁結構界面建立可視化模型需要實現以下功能：輸入節點、輸入截面類型以及參數、輸入單元類型、分析步、計算結果、圖像的可視化。在Qt 的設計界面中，利用PushButton、ToolButton、Verictical Scroll Bar、Horizontal Scroll Bar 等控件來實現一個界面。

4 功能實現

由Qt 框架的窗口接收模型可視化顯示的數據參數并交給VTK 可視化流程最終在窗口上顯示。VTK 的可視化管道數據按照如下順序執行：Source->Filte->PolyData->PolyDataMapper->Actor->Renderer->RenderWindow->RenderWindowInteractor

在VTK 的編譯安裝過程中可能會遇到一些問題，通過CMake 顯示的問題的提示來完成VTK 的編譯，并完成Qt 與VTK 的結合，使用Qt 建立一個項目。

4.1 窗口中顯示點

創建點的坐標，先New一個points 對象，在用points 去創建幾個點。

4.2 窗口中顯示線

創建一條線，先New幾個line 對象，在用line 去創建幾條線。

4.3 將點、線，加入到數據集中

創 建 一 個polyData、mapper、actor、renderer、renderWindow、interactor 對象，再用polyData 來設置點、線，將polyData 傳遞給mapper 再傳遞給actor，最終做一個交互；用Visual Studio 執行就可以顯示所創建的圖形。

4.4 節點及節點標號的顯示

先在h 文件中定義一個節點Create_Node，再利用cpp 文件寫上相應的顯示節點的代碼；然后定義一個節點標號Create_Label，利用cpp 文件寫上節點標號的代碼，最后把節點及節點標號傳給actor。部分代碼如下：

4.5 線及線標號的顯示

vtkSmartPointer Actor_Line_Label;

Actor_Line_Label = Create_Label(L_Label, Label, 0, 1, 0);

5 最終的顯示效果