在Opencascade项目中使用VTK可视化窗口

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项目场景：

实现IGES文件、点云文件(.txt、.pcd)、STL文件的读取显示、STL模型及点云模型在三维空间中的旋转（这里使用的是使用旋转矩阵）。

将该这些功能集成到QT中。

问题描述：

问题一

有关三维模型文件读取不成功的可能问题：
VTK进行IGES文件读取及显示遇到的文件路径不正确问题的解决方法

问题二

在窗口中进行交互操作时并不是我们常用的交互方式。
常用方式：
鼠标左键按住不动拖动旋转
鼠标右键按住不动拖动移动
鼠标滚轮对模型进行放大

问题三

在将VS中的代码移植到QT Creator中时，因为在VS中添加四个初始化操作，在VS中如果不添加会出现：

Error: no override found for ‘vtkRenderWindow’.
Error: no override found for ‘vtkRenderer’.
Error: no override found for ‘vtkPolyDataMapper’.

这三个错误。

问题四

在我将PCL中的VTK8.1换成我自己编译的VTK8.2后（因为想使用QVTKWidgetPlugin），构建工程的时候报错：

ImmediateModeRenderingOff 不是vtkMapper的成员

原因分析：

问题二

没有添加渲染窗口交互操作的样式导致

问题三

寻找合适的位置放置四个初始化代码

解决方案：

问题二

添加如下代码：

	vtkInteractorStyleTrackballCamera *style =
		vtkInteractorStyleTrackballCamera::New();

	renderWindowInteractor->SetInteractorStyle(style);

问题三

在QT工程文件中的mainwindow.cpp文件中添加如下代码：
在这里插入图片描述
同时在.cpp文件最前面添加头文件

#include <vtkAutoInit.h>

问题四

直接双击报错的位置，自动寻找到报错的行数，然后将那几行注释掉即可。

VS全部代码

//#define WNT
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <vector>


#include <gp_Circ.hxx>
#include <gp_Elips.hxx>
#include <gp_Sphere.hxx>

#include <Poly_Polygon3D.hxx>
#include <Poly_Triangulation.hxx>

#include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
#include <TopTools_HSequenceOfShape.hxx>

#include <BRepBuilderAPI_MakeVertex.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeEdge.hxx>

#include <IGESControl_Controller.hxx>
#include <IGESControl_Writer.hxx>
#include <IGESControl_Reader.hxx>

#include <TopoDS_Edge.hxx>
#include <TopoDS_Face.hxx>
#include <TopoDS.hxx>

#include <BRep_Tool.hxx>
#include <BRepMesh.hxx>
#include <BRepMesh_IncrementalMesh.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeEdge.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeFace.hxx>

#include <BRepAdaptor_Curve.hxx>
#include <GCPnts_TangentialDeflection.hxx>
#include <TopExp_Explorer.hxx>
#include <Standard_TypeDef.hxx>


//vtk lib
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkCellArray.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkAutoInit.h>
//VTK显示坐标轴
#include <vtkAxesActor.h>
#include <vtkLineSource.h>
#include <vtkAxis.h>
#include <vtkAxes.h>
#include <vtkConeSource.h>
#include <vtkCaptionActor2D.h>

#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkInteractorStyleTrackball.h>  
#include <vtkInteractorStyleTrackballCamera.h>  
#include <vtkProperty.h>
#include <vtkTriangle.h>
#include <vtkSTLReader.h>

//进行旋转操作所需的头文件
//vtkTransform, vtkTransformFilter, vtkMatrix4x4
#include <vtkTransform.h>
#include <vtkTransformFilter.h>
#include <vtkMatrix4x4.h>

VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2);
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType);
VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingVolumeOpenGL2);

Standard_Integer ReadIGES(const Standard_CString& aFileName,
	Handle(TopTools_HSequenceOfShape)& aHSequenceOfShape)
{
   
   

	IGESControl_Reader Reader;

	Standard_Integer status = Reader.ReadFile(aFileName);

	if (status != IFSelect_RetDone)
	{
   
   
		return status;
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VTK教程（7）：VTK渲染窗口
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08-01 3047
在VTK中，渲染窗口（RenderWindow）是一个用于呈现可视化结果的窗口，它提供了一个用于显示渲染器（Renderer）内容的图形界面。渲染窗口是VTK可视化应用程序的主要显示区域，它可以包含一个或多个渲染器，每个渲染器可以包含一个或多个演员（Actor）。启动渲染循环： 通过Render()方法可以触发渲染窗口的渲染过程，将渲染结果显示在屏幕上。渲染窗口是VTK中用于显示可视化结果的重要组件，通过合理配置渲染器、演员和交互器，可以实现各种类型的VTK可视化应用程序。
OpenCASCADE和VTK低级API集成
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08-25 317
本篇文章将介绍如何在OpenCASCADE和VTK中使用低级API实现3D模型的可视化。我们将使用OpenCASCADE来创建几何体并进行操作，然后通过VTK来渲染这些模型。上述代码将我们在OpenCASCADE中创建的立方体转化为VTK的PolyData对象，并使用VTK渲染出来。希望这篇文章能够帮助您理解如何在OpenCASCADE和VTK中使用低级API实现3D模型的可视化。上述代码创建了一个10x20x30的立方体，并列举了其中每个顶点的坐标。OpenCASCADE和VTK低级API集成。
VTK系列教程三：项目实战介绍
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OpenCASCADE 解析stp文件，并使用VTK显示
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04-08 713
四，或者加载stp 文件，网格化后读取点和面片信息， 直接构造成vtk所需格式。三，加载stp文件，转成stl 并保存。之后vtk加载stl文件。cmake 引用头文件，库文件（静态库）一，occt 编译。二，occt 库引用。
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06-14 1027
VTK嵌入qt；opencascade对象在VTK中渲染
msvc编译opencascade和vtk
turbolove的博客
05-06 789
编译完成之后将INSTALL设置成活动项目生成，然后将install-debug中的文件拷贝到install-release下。之后同样的生成一份debug版本的，然后我们会在install-debug和install-release中得到对应的库。这个时候我们就在vs中打开的程序，先生成release版本，右击ALL_BUILD 点击生成。点击generate之后等待完成，点击open project。下面的操作都不截图，对vs不熟悉的可能会难受一点。执行这里的build和install。
解析DXF文件，并使用VTK绘制
最新发布
11-04
<think>我们被要求解析DXF文件并使用VTK进行绘制。首先需要明确步骤： 1. 解析DXF文件：DXF是AutoCAD绘图交换文件格式，包含2D或3D图形数据。 2. 将解析后的数据转换为VTK能够处理的数据结构（如vtkPolyData）。 3. 使用VTK进行可视化。 然而，VTK本身并不直接支持DXF文件的解析。因此，我们需要借助第三方库来解析DXF文件，然后将解析得到的几何数据转换为VTK的网格数据。 可能的解决方案： 方案一：使用Python库（如ezdxf）解析DXF，然后将数据转换为VTK可用的格式。 方案二：使用其他工具将DXF转换为VTK支持的格式（如STL、OBJ等），再用VTK读取转换后的文件。 由于问题要求使用VTK绘制，并且希望直接解析DXF，这里我们采用方案一，使用ezdxf库（一个用于读写DXF文件的Python库）来解析DXF，然后将解析结果转换为vtkPolyData。 步骤如下： 1. 安装ezdxf和vtk。 2. 使用ezdxf读取DXF文件，遍历其中的实体（直线、圆、圆弧、多段线等）。 3. 将每个实体转换为VTK中相应的几何图元（例如，直线转换为vtkLine，多边形转换为vtkPolyLine等），并添加到vtkPolyData中。 4. 使用VTK的渲染器和窗口进行可视化。 注意：DXF文件可能包含多种实体类型，我们需要分别处理。以下以处理直线（LINE）、圆（CIRCLE）、圆弧（ARC）和多段线（POLYLINE）为例。 具体步骤代码示例： 首先，安装必要的包： ```bash pip install ezdxf vtk ``` 然后，编写Python代码： ``` 说明：由于DXF中圆的表示和VTK中圆的表示不同，VTK中没有直接对应圆的图元，通常我们用多边形逼近圆。同样，圆弧也需要用多边形线段逼近。 下面是一个简化的示例代码，仅处理直线和多段线（包括多段线中的直线段），并忽略了圆和圆弧（但给出了如何逼近圆和圆弧的提示）： ``` import ezdxf import vtk from vtk.util import numpy_support def create_line_actor(points, color=[1.0, 0.0, 0.0]): # 创建一条直线 polyLine = vtk.vtkPolyLine() polyLine.GetPointIds().SetNumberOfIds(len(points)) for i in range(len(points)): polyLine.GetPointId(i, i) # 创建CellArray，并添加上面的线 cells = vtk.vtkCellArray() cells.InsertNextCell(polyLine) # 创建vtkPolyData polyData = vtk.vtkPolyData() # 创建vtkPoints并设置点 vtk_points = vtk.vtkPoints() vtk_points.SetData(numpy_support.numpy_to_vtk(points)) polyData.SetPoints(vtk_points) polyData.SetLines(cells) # 创建mapper mapper = vtk.vtkPolyDataMapper() mapper.SetInputData(polyData) # 创建actor actor = vtk.vtkActor() actor.SetMapper(mapper) actor.GetProperty().SetColor(color) return actor def main(): # 读取DXF文件 doc = ezdxf.readfile("example.dxf") msp = doc.modelspace() # 创建渲染器 renderer = vtk.vtkRenderer() renderer.SetBackground(0.1, 0.2, 0.4) # 遍历所有实体 for entity in msp: # 处理直线 if entity.dxftype() == 'LINE': start = entity.dxf.start end = entity.dxf.end points = [(start[0], start[1], start[2]), (end[0], end[1], end[2])] actor = create_line_actor(points, [1,0,0]) renderer.AddActor(actor) # 处理多段线（LWPOLYLINE或POLYLINE） elif entity.dxftype() in ['LWPOLYLINE', 'POLYLINE']: points = [] # 对于LWPOLYLINE，点存储在entity中 if entity.dxftype() == 'LWPOLYLINE': for point in entity.get_points(): points.append((point[0], point[1], 0)) # LWPOLYLINE是2D的，z=0 else: # POLYLINE # 对于POLYLINE，点存储在顶点中 points = [vertex.dxf.location for vertex in entity.vertices] # 将点转换为坐标列表 points = [p for p in points] # 注意：多段线可能是闭合的，但这里我们简单地将其视为折线 actor = create_line_actor(points, [0,1,0]) renderer.AddActor(actor) # 圆和圆弧的处理需要离散化（用线段逼近），这里省略，但原理类似 # 创建渲染窗口 renderWindow = vtk.vtkRenderWindow() renderWindow.AddRenderer(renderer) renderWindow.SetSize(800, 600) # 创建交互器 renderWindowInteractor = vtk.vtkRenderWindowInteractor() renderWindowInteractor.SetRenderWindow(renderWindow) renderWindowInteractor.Initialize() renderWindow.Render() renderWindowInteractor.Start() if __name__ == "__main__": main() ``` 注意：上述代码仅处理了直线和多段线，对于圆、圆弧等复杂曲线，我们需要进行离散化（用多个小直线段来逼近）。ezdxf提供了将圆和圆弧转换为多段线的方法，例如使用`ezdxf.render.linetyper.render_linetypes`或使用`flattening`方法（将曲线离散为直线段）。 另外，对于三维多段线（POLYLINE）需要注意z坐标。 如果需要处理圆和圆弧，可以参考以下方法： 对于圆： - 使用`ezdxf.math.arc_to_edges`将圆或圆弧离散为多条边（直线段）。 - 然后按照多段线的方式处理。 示例： ``` from ezdxf.math import arc_to_edges from ezdxf.math import ConstructionArc # 假设有一个圆（实体） if entity.dxftype() == 'CIRCLE': center = entity.dxf.center radius = entity.dxf.radius # 创建一个ConstructionArc对象，表示整个圆（角度0到360度） arc = ConstructionArc(center, radius, 0, 360) # 将圆离散为多个线段（例如每10度一个段） edges = arc_to_edges(arc, 10) # 第二个参数是角度步长（度） # edges是多个Edge对象，每个Edge是一条直线段 for edge in edges: # 每条边有两个点：起点和终点 start = edge.start end = edge.end points = [start, end] actor = create_line_actor(points, [0,0,1]) renderer.AddActor(actor) ``` 同理，对于ARC实体，只需用它的属性（中心、半径、起始角、终止角）创建ConstructionArc。 需要注意的是，离散的步长会影响显示效果和性能，需要根据实际情况调整。 最后，将上述代码整合，即可实现对DXF文件中多种实体的可视化。 由于DXF文件格式复杂，实体类型众多，上述代码仅作为入门示例，实际应用中可能需要处理更多实体类型（如文本、块、插入等）以及图层、线型等属性。 另外，也可以考虑使用其他库，如dxfgrabber（另一个DXF解析库）或使用OCC（OpenCASCADE）的DXF转换工具。 但使用ezdxf是Python中一个轻量级且功能齐全的选择。 因此，总结步骤： 1. 安装ezdxf和vtk。 2. 使用ezdxf解析DXF文件。 3. 将解析得到的几何实体转换为VTK中的点、线、多边形等图元，并组成vtkPolyData。 4. 使用VTK渲染和显示。 注意：对于复杂的DXF文件，需要考虑性能和内存使用。 另外，也可以将DXF文件转换为其他格式（如STL），然后用VTK读取。比如使用FreeCAD或在线转换工具，但这不在编程实现的范围内。 所以，编程实现的话，上述方法是一个可行的方案。 参考文献： [^1]: VTK的功能概述，包括三维重建和可视化。 [^2]: ADINA导出VTK文件示例，说明VTK在科学可视化中的应用。 相关问题： 1. 如何处理DXF文件中的三维实体？ 2. 如何提高DXF文件在VTK中渲染的性能？ 3. 如何将DXF文件中的图层信息映射到不同的颜色？ </think>### 解析DXF文件并使用VTK绘制的方法 要解析DXF文件并使用VTK进行可视化，需按以下步骤操作： #### 1. **解析DXF文件** DXF是AutoCAD的标准交换格式，需使用专用库解析几何数据： - **推荐库**：Python的`ezdxf`库（轻量级）或`pythonocc-core`（支持3D实体） - 安装：`pip install ezdxf` - 基本解析示例： ```python import ezdxf doc = ezdxf.readfile("input.dxf") modelspace = doc.modelspace() for entity in modelspace: if entity.dxftype() == 'LINE': start, end = entity.dxf.start, entity.dxf.end print(f"直线: ({start}) → ({end})") elif entity.dxftype() == 'CIRCLE': center, radius = entity.dxf.center, entity.dxf.radius print(f"圆: 中心={center}, 半径={radius}") ``` #### 2. **转换几何数据为VTK对象** 将解析的几何数据转换为VTK的`vtkPolyData`： - **直线 → vtkLine** ```python def create_vtk_line(start, end): points = vtk.vtkPoints() points.InsertNextPoint(start) points.InsertNextPoint(end) line = vtk.vtkLine() line.GetPointIds().SetId(0, 0) line.GetPointIds().SetId(1, 1) cells = vtk.vtkCellArray() cells.InsertNextCell(line) polydata = vtk.vtkPolyData() polydata.SetPoints(points) polydata.SetLines(cells) return polydata ``` - **圆 → 离散化为多边形**（VTK无原生圆对象） ```python def create_vtk_circle(center, radius, resolution=30): points = vtk.vtkPoints() polygon = vtk.vtkPolygon() polygon.GetPointIds().SetNumberOfIds(resolution) for i in range(resolution): angle = 2 * np.pi * i / resolution x = center[0] + radius * np.cos(angle) y = center[1] + radius * np.sin(angle) points.InsertNextPoint(x, y, center[2]) polygon.GetPointIds().SetId(i, i) cells = vtk.vtkCellArray() cells.InsertNextCell(polygon) polydata = vtk.vtkPolyData() polydata.SetPoints(points) polydata.SetPolys(cells) return polydata ``` #### 3. **集成VTK可视化** 组合所有实体并渲染： ```python def visualize_dxf(dxf_path): # 解析DXF doc = ezdxf.readfile(dxf_path) modelspace = doc.modelspace() # 创建VTK合集 assembly = vtk.vtkAssembly() # 处理每个实体 for entity in modelspace: if entity.dxftype() == 'LINE': polydata = create_vtk_line(entity.dxf.start, entity.dxf.end) elif entity.dxftype() == 'CIRCLE': polydata = create_vtk_circle(entity.dxf.center, entity.dxf.radius) mapper = vtk.vtkPolyDataMapper() mapper.SetInputData(polydata) actor = vtk.vtkActor() actor.SetMapper(mapper) actor.GetProperty().SetColor(np.random.rand(3)) # 随机颜色 assembly.AddPart(actor) # 渲染 renderer = vtk.vtkRenderer() renderer.AddActor(assembly) renderer.SetBackground(0.2, 0.3, 0.4) window = vtk.vtkRenderWindow() window.AddRenderer(renderer) interactor = vtk.vtkRenderWindowInteractor() interactor.SetRenderWindow(window) interactor.Initialize() window.Render() interactor.Start() ``` #### 4. **高级处理建议** - **3D实体支持**：使用`pythonocc-core`解析拉伸体（EXTRUDED）等3D对象，转换为`vtkPolyData` - **性能优化**：对大型DXF文件使用`vtkAppendPolyData`合并几何体 - **属性映射**：提取DXF的图层/颜色数据，映射到VTK Actor属性 - **备用方案**：通过FreeCAD或在线工具将DXF转换为STL/OBJ格式，再用`vtkSTLReader`读取[^1][^2] > **关键提示**：VTK不直接支持DXF，必须通过中间解析转换。工业级应用建议结合OCCT等几何内核处理复杂实体。
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