一、利用VTK渲染模型

1.1 VTK渲染模型流程：

① 模型数据导入

    # 获取一个Cone(圆锥)模型  cone = vtkConeSource()

② 数据通过Mapper转换为几何图元

    # 创建一个MapperconeMapper = vtkPolyDataMapper()# 将vtkConeSource实例放入这个MapperconeMapper.SetInputConnection(cone.GetOutputPort())

③ 几何图元通过vtkActor转换为实体

    # 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor.SetMapper(coneMapper)

④ 通过vtkRenderer渲染这个实体

 # 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)

⑤ 渲染好的实体在vtkRenderWindow上显示

 # 通过vtkRenderWindow()创建一个窗口，用来接收Renderer渲染器。renWin = vtkRenderWindow()# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)

给出官网教程的地址：https://kitware.github.io/vtk-examples/site/Python/Tutorial/Tutorial_Step1/https://kitware.github.io/vtk-examples/site/Python/Tutorial/Tutorial_Step1/

1.2 VTK渲染模型代码：

import sys
import vtk
from vtkmodules_vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules_vtkFiltersSources import vtkConeSource
from vtkmodules_vtkRenderingCore import vtkPolyDataMapper, vtkActor, vtkRenderer, vtkRenderWindowdef main(argv):# 第一步，创建vtkNamedColors，为对象和背景选择颜色colors = vtkNamedColors()# 创建vtkConeSource实例cone = vtkConeSource()cone.SetHeight(5.0)cone.SetRadius(1.0)cone.SetResolution(10)# 创建一个MapperconeMapper = vtkPolyDataMapper()# 将vtkConeSource实例放入这个MapperconeMapper.SetInputConnection(cone.GetOutputPort())# 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor.SetMapper(coneMapper)# 为这个Actor设置颜色coneActor.GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d("red"))# 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)# 为这个渲染器设置背景颜色ren1.SetBackground(colors.GetColor3d('pink'))# 通过vtkRenderWindow()创建一个窗口，用来接收Renderer渲染器。renWin = vtkRenderWindow()# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)# 设置窗口大小renWin.SetSize(300, 300)# 设置窗口名称renWin.SetWindowName('Hello_World')for i in range(0, 360):# 渲染图片renWin.Render()# 调用摄像机，一度一度旋转视角ren1.GetActiveCamera().Azimuth(1)if __name__ == '__main__':main(sys.argv)

程序运行结果：渲染一个管道，旋转360度后，程序结束渲染。

二、监听VTK模型

VTK 使用命令/观察者设计模式。也就是说，观察者监视任何vtkObject（或子类）可能对其自身调用的特定事件。例如，vtkRenderer在开始渲染时调用“StartEvent”。这里我们添加一个观察者，当观察到这个事件时调用一个命令。

① 简单的来说，就是通过Renderer自带的AddObserver('StartEvent', mo1)函数，监测，一旦发生事件‘StartEvent’(Renderer开始渲染)就调用mo1。

    # mo1绑定渲染器ren1mo1 = vtkMyCallback(ren1)# vtkRenderer在开始渲染时调用“StartEvent”。# 这里我们添加一个观察者，当观察到这个事件时调用一个命令，打印当前摄影机位置。ren1.AddObserver('StartEvent', mo1)

② 回调函数

# 设置回调函数
class vtkMyCallback(object):# 实例化def __init__(self, renderer):self.renderer = renderer# 调用时打印当前摄影机位置def __call__(self, caller, ev):position = self.renderer.GetActiveCamera().GetPosition()print('({:5.2f}, {:5.2f}, {:5.2f})'.format(*position))

③ 整体代码

import sys
import vtk
from vtkmodules_vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules_vtkFiltersSources import vtkConeSource
from vtkmodules_vtkRenderingCore import vtkPolyDataMapper, vtkActor, vtkRenderer, vtkRenderWindowdef main(argv):# 第一步，创建vtkNamedColors，为对象和背景选择颜色colors = vtkNamedColors()# 创建vtkConeSource实例cone = vtkConeSource()cone.SetHeight(5.0)cone.SetRadius(1.0)cone.SetResolution(10)# 创建一个MapperconeMapper = vtkPolyDataMapper()# 将vtkConeSource实例放入这个MapperconeMapper.SetInputConnection(cone.GetOutputPort())# 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor.SetMapper(coneMapper)# 为这个Actor设置颜色coneActor.GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d("red"))# 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)# 为这个渲染器设置背景颜色ren1.SetBackground(colors.GetColor3d('pink'))# 通过vtkRenderWindow()创建一个窗口，用来接收Renderer渲染器。renWin = vtkRenderWindow()# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)# 设置窗口大小renWin.SetSize(300, 300)# 设置窗口名称renWin.SetWindowName('Hello_World')# mo1绑定渲染器ren1mo1 = vtkMyCallback(ren1)# vtkRenderer在开始渲染时调用“StartEvent”。# 这里我们添加一个观察者，当观察到这个事件时调用一个命令，打印当前摄影机位置。ren1.AddObserver('StartEvent', mo1)for i in range(0, 360):# 渲染图片renWin.Render()# 调用摄像机，一度一度旋转视角ren1.GetActiveCamera().Azimuth(1)
# 设置回调函数
class vtkMyCallback(object):# 实例化def __init__(self, renderer):self.renderer = renderer# 调用时打印当前摄影机位置def __call__(self, caller, ev):position = self.renderer.GetActiveCamera().GetPosition()print('({:5.2f}, {:5.2f}, {:5.2f})'.format(*position))if __name__ == '__main__':main(sys.argv)

三、VTK多个渲染器对模型进行渲染

① VTK创建多个渲染器对模型进行渲染，其实就是通过vtkRenderer()创建多个Renderer再把这些Renderer注册到窗口里即可。

    # 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)# 再创建一个渲染器，用来显示我们创建的Actorren2 = vtkRenderer()ren2.AddActor(coneActor)# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)renWin.AddRenderer(ren2)

② 这里需要注意的是，需要通过SetViewport()设置Renderer相对于窗口的大小和位置。

【以视窗左下角为原点构建坐标系，用两个点绘制出相应的视窗】

比如：SetViewport(0，0，0.5，1)代表如下图所示，左边的粉色部分。

前两个（0，0）代表着相对于左下角的坐标位置。后两个（0.5，1）代表相对于右上角的坐标位置。

SetViewport(0.2，0.6，0.5，1)

③ 整体代码：

import sys
import vtk
from vtkmodules_vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules_vtkFiltersSources import vtkConeSource
from vtkmodules_vtkRenderingCore import vtkPolyDataMapper, vtkActor, vtkRenderer, vtkRenderWindowdef main(argv):# 第一步，创建vtkNamedColors，为对象和背景选择颜色colors = vtkNamedColors()# 创建vtkConeSource实例cone = vtkConeSource()cone.SetHeight(5.0)cone.SetRadius(1.0)cone.SetResolution(10)# 创建一个MapperconeMapper = vtkPolyDataMapper()# 将vtkConeSource实例放入这个MapperconeMapper.SetInputConnection(cone.GetOutputPort())# 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor.SetMapper(coneMapper)# 为这个Actor设置颜色coneActor.GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d("red"))# 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)# 为这个渲染器设置背景颜色ren1.SetBackground(colors.GetColor3d('pink'))# setViewport设定视窗大小在窗口的相对位置# 前两个参数为视窗的左上角相对位置# 后两个参数为视窗右下角的相对位置ren1.SetViewport(0.0, 0.0, 0.5, 1.0)# 再创建一个渲染器，用来显示我们创建的Actorren2 = vtkRenderer()ren2.AddActor(coneActor)ren2.SetBackground(colors.GetColor3d('yellow'))ren2.SetViewport(0.5, 0.0, 1.0, 1.0)# 通过vtkRenderWindow()创建一个窗口，用来接收Renderer渲染器。renWin = vtkRenderWindow()# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)renWin.AddRenderer(ren2)# 设置窗口大小renWin.SetSize(300, 300)# 设置窗口名称renWin.SetWindowName('Hello_World')for i in range(0, 360):# 渲染图片renWin.Render()# 调用摄像机，一度一度旋转视角ren1.GetActiveCamera().Azimuth(1)if __name__ == '__main__':main(sys.argv)

四、VTK对多个模型进行渲染，并操作物体属性

① VTK创建多个模型，可以通过创建多个vtkActor实现。

    # 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 创建第二个ActorconeActor2 = vtkActor()# 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将两个Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)ren1.AddActor(coneActor2)

② 对于vtkActor属性的赋值操作，可以通过vtkProperty()实现

    # 创建一个vtkProperty(),通过property设置Actor参数property = vtkProperty()property.SetColor(colors.GetColor3d("red"))property.SetDiffuse(0.7)property.SetSpecular(0.4)property.SetSpecularPower(20)# property放入ActorconeActor2.SetProperty(property)

③ 可以通个SetPosition()设置vtkActor位置。

    # 控制位置coneActor2.SetPosition(0, 0, 5)

④ 整体代码

import sys
import vtk
from vtkmodules_vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules_vtkFiltersSources import vtkConeSource
from vtkmodules_vtkRenderingCore import vtkPolyDataMapper, vtkActor, vtkRenderer, vtkRenderWindow, vtkPropertydef main(argv):# 第一步，创建vtkNamedColors，为对象和背景选择颜色colors = vtkNamedColors()# 创建vtkConeSource实例cone = vtkConeSource()cone.SetHeight(5.0)cone.SetRadius(1.0)cone.SetResolution(10)# 创建一个MapperconeMapper = vtkPolyDataMapper()# 将vtkConeSource实例放入这个MapperconeMapper.SetInputConnection(cone.GetOutputPort())# 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor.SetMapper(coneMapper)# 为这个Actor设置颜色# https://www.fontke.com/tool/pickrgb/# (45,224,167)为其RGB值，这里需要除以255归一化。coneActor.GetProperty().SetColor(45/255, 224/255, 167/255)# 设置漫反射，漫反射系数(Diffuse): 光线照射到物体材质上，经过漫反射后形成的光线强度, 越大时，物体偏亮coneActor.GetProperty().SetDiffuse(1)# 设定反射色，光线照射到物体材质上，经过镜面反射后形成的光线强度coneActor.GetProperty().SetSpecular(0.4)# 镜面指数(Specular Power): 取值范围是0---128，该值越小，表示材质越是粗糙，当点光源发射的光线照射到上面时，可以产生较大的亮点，# 该值越大，表示材质越是类似于镜面，光源照射到上面后会产生较小的亮点；coneActor.GetProperty().SetSpecularPower(20)# 创建第二个ActorconeActor2 = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor2.SetMapper(coneMapper)# 创建一个vtkProperty(),通过property设置Actor参数property = vtkProperty()property.SetColor(colors.GetColor3d("red"))property.SetDiffuse(0.7)property.SetSpecular(0.4)property.SetSpecularPower(20)# property放入ActorconeActor2.SetProperty(property)# 控制位置coneActor2.SetPosition(0, 0, 5)# 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将两个Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)ren1.AddActor(coneActor2)# 为这个渲染器设置背景颜色ren1.SetBackground(colors.GetColor3d('pink'))# 通过vtkRenderWindow()创建一个窗口，用来接收Renderer渲染器。renWin = vtkRenderWindow()# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)# 设置窗口大小renWin.SetSize(300, 300)# 设置窗口名称renWin.SetWindowName('Hello_World')for i in range(0, 360):# 渲染图片renWin.Render()# 调用摄像机，一度一度旋转视角ren1.GetActiveCamera().Azimuth(1)if __name__ == '__main__':main(sys.argv)

五、与渲染模型的交互

① 渲染模型的交互主要通过两种方式，移动摄像机的方式和移动模型的方式。

② 主要流程为：

（1）创建一个监听器，监听鼠标键盘事件，并设置要监听的窗口

  iren = vtkRenderWindowInteractor()iren.SetRenderWindow(renWin)

（2）设置交互形式，通过SetInteractorStyle转换相应的鼠标键盘操作。

    # 通过修改相机来改变观察角度和物体大小# vtkInteractorStyleTrackballActor：通过改变actor来改变物体的位置和大小。style = vtkInteractorStyleTrackballCamera()# 选择监听方式iren.SetInteractorStyle(style)

（3）初始化和启动

    # 初始化和启动。# 退出键盘e# 鼠标滚轮调整大小、按住鼠标右键调整远近、按住鼠标左键调整角度。iren.Initialize()iren.Start()

④ 整体代码

import sys
import vtk
from vtkmodules_vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules_vtkFiltersSources import vtkConeSource
from vtkmodules_vtkInteractionStyle import vtkInteractorStyleTrackballCamera
from vtkmodules_vtkRenderingCore import vtkPolyDataMapper, vtkActor, vtkRenderer, vtkRenderWindow, vtkProperty, \vtkRenderWindowInteractordef main(argv):# 第一步，创建vtkNamedColors，为对象和背景选择颜色colors = vtkNamedColors()# 创建vtkConeSource实例cone = vtkConeSource()cone.SetHeight(5.0)cone.SetRadius(1.0)cone.SetResolution(10)# 创建一个MapperconeMapper = vtkPolyDataMapper()# 将vtkConeSource实例放入这个MapperconeMapper.SetInputConnection(cone.GetOutputPort())# 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor.SetMapper(coneMapper)# 为这个Actor设置颜色# https://www.fontke.com/tool/pickrgb/# (45,224,167)为其RGB值，这里需要除以255归一化。coneActor.GetProperty().SetColor(45/255, 224/255, 167/255)# 设置漫反射，漫反射系数(Diffuse): 光线照射到物体材质上，经过漫反射后形成的光线强度, 越大时，物体偏亮coneActor.GetProperty().SetDiffuse(1)# 设定反射色，光线照射到物体材质上，经过镜面反射后形成的光线强度coneActor.GetProperty().SetSpecular(0.4)# 镜面指数(Specular Power): 取值范围是0---128，该值越小，表示材质越是粗糙，当点光源发射的光线照射到上面时，可以产生较大的亮点，# 该值越大，表示材质越是类似于镜面，光源照射到上面后会产生较小的亮点；coneActor.GetProperty().SetSpecularPower(20)# 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)# 为这个渲染器设置背景颜色ren1.SetBackground(colors.GetColor3d('pink'))# 通过vtkRenderWindow()创建一个窗口，用来接收Renderer渲染器。renWin = vtkRenderWindow()# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)# 设置窗口大小renWin.SetSize(300, 300)# 设置窗口名称renWin.SetWindowName('Hello_World')# vtkRenderWindowInteractor()监听键盘、鼠标等事件。iren = vtkRenderWindowInteractor()# 设置要监听的窗口iren.SetRenderWindow(renWin)# vtkInteractorStyleTrackballCamera# 通过修改相机来改变观察角度和物体大小# vtkInteractorStyleTrackballActor：通过改变actor来改变物体的位置和大小。style = vtkInteractorStyleTrackballCamera()# 选择监听方式iren.SetInteractorStyle(style)# 初始化# 退出键盘e# 鼠标滚轮调整大小、按住鼠标右键调整远近、按住鼠标左键调整角度。# 按住鼠标中键，可以拖动模型iren.Initialize()# 事件循环iren.Start()if __name__ == '__main__':main(sys.argv)

六、VTK模型的拉伸变换

① 3D组件设置

    # vtkBoxWidget()是一个正交六面体3D控件。# 这个3D小部件定义了一个区域，# 该区域由一个内表面角度为90度（正交面）的任意定向六面体表示。# 该对象创建了7个可在其上进行鼠标移动和操作的控制柄。# 此外，还显示了一个边界框轮廓，可以选择其“面”进行对象旋转或缩放。boxWidget = vtkBoxWidget()boxWidget.SetInteractor(iren)# 设置这个3D控件的大小，这里设置为模型的1.25倍boxWidget.SetPlaceFactor(1.25)# 设置边界框轮廓颜色boxWidget.GetOutlineProperty().SetColor(colors.GetColor3d('Gold'))

② 监听相应Actor

 # 3d模型Actor选择boxWidget.SetProp3D(coneActor)# 放置部件boxWidget.PlaceWidget()# 回调函数callback = vtkMyCallback()# 鼠标移动的时候调用，这个回调函数boxWidget.AddObserver('InteractionEvent', callback)# 可以通过按i选择是否显示这个组件。boxWidget.On()

③ 回调函数

class vtkMyCallback(object):def __call__(self, caller, ev):t = vtkTransform()widget = callerwidget.GetTransform(t)widget.GetProp3D().SetUserTransform(t)

④ 整体代码

import sys
import vtk
from vtkmodules_vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules_vtkCommonTransforms import vtkTransform
from vtkmodules_vtkFiltersSources import vtkConeSource
from vtkmodules_vtkInteractionStyle import vtkInteractorStyleTrackballCamera
from vtkmodules_vtkInteractionWidgets import vtkBoxWidget
from vtkmodules_vtkRenderingCore import vtkPolyDataMapper, vtkActor, vtkRenderer, vtkRenderWindow, vtkProperty, \vtkRenderWindowInteractordef main(argv):# 第一步，创建vtkNamedColors，为对象和背景选择颜色colors = vtkNamedColors()# 创建vtkConeSource实例cone = vtkConeSource()cone.SetHeight(5.0)cone.SetRadius(1.0)cone.SetResolution(10)# 创建一个MapperconeMapper = vtkPolyDataMapper()# 将vtkConeSource实例放入这个MapperconeMapper.SetInputConnection(cone.GetOutputPort())# 创建一个vtkActorconeActor = vtkActor()# 将之前创建的Mapper放入这个Actor中coneActor.SetMapper(coneMapper)# 为这个Actor设置颜色# https://www.fontke.com/tool/pickrgb/# (45,224,167)为其RGB值，这里需要除以255归一化。coneActor.GetProperty().SetColor(45/255, 224/255, 167/255)# 设置漫反射，漫反射系数(Diffuse): 光线照射到物体材质上，经过漫反射后形成的光线强度, 越大时，物体偏亮coneActor.GetProperty().SetDiffuse(1)# 设定反射色，光线照射到物体材质上，经过镜面反射后形成的光线强度coneActor.GetProperty().SetSpecular(0.4)# 镜面指数(Specular Power): 取值范围是0---128，该值越小，表示材质越是粗糙，当点光源发射的光线照射到上面时，可以产生较大的亮点，# 该值越大，表示材质越是类似于镜面，光源照射到上面后会产生较小的亮点；coneActor.GetProperty().SetSpecularPower(20)# 创建一个渲染器Renderer,用来显示我们创建的Actorren1 = vtkRenderer()# 将Actor放进这个渲染器Renderer中ren1.AddActor(coneActor)# 为这个渲染器设置背景颜色ren1.SetBackground(colors.GetColor3d('pink'))# 通过vtkRenderWindow()创建一个窗口，用来接收Renderer渲染器。renWin = vtkRenderWindow()# 将创建的Renderer渲染器放进这个窗口里renWin.AddRenderer(ren1)# 设置窗口大小renWin.SetSize(300, 300)# 设置窗口名称renWin.SetWindowName('Hello_World')# vtkRenderWindowInteractor()监听键盘、鼠标等事件。iren = vtkRenderWindowInteractor()# 设置要监听的窗口iren.SetRenderWindow(renWin)# vtkInteractorStyleTrackballCamera# 通过修改相机来改变观察角度和物体大小# vtkInteractorStyleTrackballActor：通过改变actor来改变物体的位置和大小。style = vtkInteractorStyleTrackballCamera()# 选择监听方式iren.SetInteractorStyle(style)# vtkBoxWidget()是一个正交六面体3D控件。# 这个3D小部件定义了一个区域，# 该区域由一个内表面角度为90度（正交面）的任意定向六面体表示。# 该对象创建了7个可在其上进行鼠标移动和操作的控制柄。# 此外，还显示了一个边界框轮廓，可以选择其“面”进行对象旋转或缩放。boxWidget = vtkBoxWidget()boxWidget.SetInteractor(iren)# 设置这个3D控件的大小，这里设置为模型的1.25倍boxWidget.SetPlaceFactor(1.25)# 设置边界框轮廓颜色boxWidget.GetOutlineProperty().SetColor(colors.GetColor3d('Gold'))# 小部件的典型用法是使用StartInteractionEvent、InteractionEvent和EndInteractionEvent事件。# 在鼠标移动时调用InteractionEvent；# 另外两个事件分别称为“按下按钮”和“按下按钮”（左键或右键）。# 3d模型Actor选择boxWidget.SetProp3D(coneActor)# 放置部件boxWidget.PlaceWidget()# 回调函数callback = vtkMyCallback()# 鼠标移动的时候调用，这个回调函数boxWidget.AddObserver('InteractionEvent', callback)# 可以通过按i选择是否显示这个组件。boxWidget.On()# 初始化和启动。# 退出键盘e# 鼠标滚轮调整大小、按住鼠标右键调整远近、按住鼠标左键调整角度。iren.Initialize()iren.Start()class vtkMyCallback(object):def __call__(self, caller, ev):t = vtkTransform()widget = callerwidget.GetTransform(t)widget.GetProp3D().SetUserTransform(t)if __name__ == '__main__':main(sys.argv)

七、总结

啊啊啊啊啊啊，最烦的就是这种没中文文档，然后资料又少的东西了

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VTK+Python学习 ① 官方教程学习：渲染模型，监听模型事件，多个渲染视窗，渲染多个模型，与渲染模型交互，模型拉伸变换

一、利用VTK渲染模型

1.1 VTK渲染模型流程：

1.2 VTK渲染模型代码：

二、监听VTK模型

三、VTK多个渲染器对模型进行渲染

四、VTK对多个模型进行渲染，并操作物体属性

五、与渲染模型的交互

六、VTK模型的拉伸变换

七、总结

VTK+Python学习 ① 官方教程学习：渲染模型，监听模型事件，多个渲染视窗，渲染多个模型，与渲染模型交互，模型拉伸变换相关推荐

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