C#+VTK三维开发:快速生成大量球体Sphere的三种方法(之二)

在C#中通过引用vtk的.net版本,也就是ActiViz.net,可以实现桌面三维应用程序开发,比如下面这个博主开发的类似谷歌地球的小应用。在此开发过程中,遇到了各种各样的问题,现在分享给大家。

后面的博客里,博主会上传源代码,请持续关注本人的博客!!

阅读本篇博客前,请务必先阅读 C#三维桌面应用程序开发(基于vtk,也就是ActiViz.net)经验分享系列:快速生成大量球体Sphere的三种方法(之一)

在上一篇文章中,每个球体都是一个vtkActor,这非常不好,又浪费内存,浏览起来又非常卡顿。现在介绍第二种方法,就是不管要生成多少个球体,都只生成一个vtkActor,而把所有的球体的vtkPolyData都集成为一个,这个思路非常棒!其实可以应用于任何几何体。

先上代码,这是生成单个球的vtkPolyData的代码!

        /// <summary>
        /// 生成单个球的polydata
        /// </summary>
        /// <param name="radius"></param>
        /// <param name="position"></param>
        /// <param name="hasColor"></param>
        /// <param name="color"></param>
        /// <returns></returns>
        public static vtkPolyData CreateSpherePolyData(double radius, X3DVertex position, bool hasColor, Color color)
        {
            if (SphereSource == null) UpdateSphereSource(SphereFace);

            vtkTransform transform = vtkTransform.New();
            transform.Translate(position.x, position.y, position.z); // 将球体平移到position
            transform.Scale(radius, radius, radius); // 将球体放大radius倍

            // 创建 vtkTransformPolyDataFilter 来应用变换
            vtkTransformPolyDataFilter transformFilter = vtkTransformPolyDataFilter.New();
            transformFilter.SetInputConnection(SphereSource.GetOutputPort());
            transformFilter.SetTransform(transform);
            transformFilter.Update();

            vtkPolyData pd= transformFilter.GetOutput();
            return pd;
        }

接下去,我们来生成大量的球

       /// <summary>
        /// 生成多个球的聚合actor,数量有限制,大概几万个
        /// </summary>
        /// <param name="color"></param>
        /// <param name="positions"></param>
        /// <param name="radius"></param>
        /// <returns></returns>
        public static vtkActor CreateManySpheresActor(Color color, List<X3DVertex> positions, double radius)
        {
            vtkAppendPolyData appendFilter = vtkAppendPolyData.New();
            for (int i = 0; i < positions.Count; i++)
            {
                appendFilter.AddInputData(CreateSpherePolyData(radius, positions[i], false, X3DTools.NoUseColor));
            }
            appendFilter.Update();
            // 创建 Mapper 和 Actor
            vtkPolyDataMapper mapper = vtkPolyDataMapper.New();
            mapper.SetInputData(appendFilter.GetOutput());

            return BuildActor(mapper, color);
        }

看到了,这里面的关键对象是vtkAppendPolyData,它不断的Append polydata,最后赋给一个mapper和actor!

这就有点厉害了!

用这种方法,可以非常快速的生成大量的球,但也有一点,就是大概只能生成几万个,再多的可能也就不太行了,当然,毕竟在实际应用中几万个也差不多了!

对了,这里面的X3DVertex是个自定义的对象,就是三维坐标而已!

这就是第二种方法,第三种方法可以突破几万个点的限制,可以绘制上千万个点!

敬请期待!!!

### C# 开发全景图相机功能的实现 在 C#开发全景图相机功能可以通过多种方式实现,其中最常用的是利用 OpenCVSharp 库完成图像处理和拼接任务。以下是具体的技术细节以及示例代码。 #### 1. 使用 OpenCVSharp 进行图像拼接 OpenCVSharp 是 OpenCV 的 C# 封装库,支持丰富的图像处理功能,包括图像拼接。其核心原理涉及特征检测、匹配、估计单应矩阵 (Homography) 和最终的图像融合[^1]。 下面是使用 OpenCVSharp 实现基本图像拼接的示例代码: ```csharp using System; using OpenCvSharp; class Program { static void Main(string[] args) { // 加载两张待拼接的图像 Mat img1 = Cv2.ImRead("image1.jpg"); Mat img2 = Cv2.ImRead("image2.jpg"); // 初始化 Stitcher 对象 using var stitcher = new Stitcher(); // 执行拼接操作 Stitcher.Status status = stitcher.Stitch(new[] { img1, img2 }, out Mat result); if (status != Stitcher.Status.Ok) { Console.WriteLine("Stitching failed."); return; } // 显示结果并保存 Cv2.ImShow("Result", result); Cv2.WaitKey(0); Cv2.ImWrite("panorama.jpg", result); } } ``` 此代码片段展示了如何加载两幅图像并通过 `Stitcher` 类执行自动拼接。 --- #### 2. 结合 VTK 实现视图变换 如果需要进一步增强用户体验,比如允许用户调整视角,则可以引入 Visualization Toolkit (VTK),这是一个用于科学可视化的强大工具包。通过设置相机的位置和焦点,能够模拟不同角度下的全景查看效果[^2]。 以下是一个简单的 VTK 示例代码,展示如何配置虚拟摄像机以提供交互式体验: ```csharp // 引入必要的命名空间 using Kitware.VTK; public class VtkCameraExample { public static void Run() { // 创建渲染窗口及其内部组件 vtkRenderer renderer = vtkRenderer.New(); vtkRenderWindow renderWindow = vtkRenderWindow.New(); renderWindow.AddRenderer(renderer); // 定义一个球体作为演示对象 vtkSphereSource sphere = vtkSphereSource.New(); sphere.Update(); // 添加几何数据到场景中 vtkPolyDataMapper mapper = vtkPolyDataMapper.New(); mapper.SetInputConnection(sphere.GetOutputPort()); vtkActor actor = vtkActor.New(); actor.SetMapper(mapper); renderer.AddActor(actor); // 配置摄像头参数 vtkCamera camera = renderer.GetActiveCamera(); camera.SetPosition(0, 0, 5); // 初始位置 camera.SetFocalPoint(0, 0, 0); // 焦点中心 camera.SetViewUp(0, 1, 0); // 向上方向向量 // 渲染循环控制逻辑省略... } } ``` 这段代码定义了一个三维环境中的简单物体,并设置了初始观察条件[^2]。 --- #### 3. Unity 中的相机切换机制扩展至全景应用 对于更加复杂的项目需求,Unity 提供了一种直观的方法来管理多个摄像机之间的切换行为。虽然原生并不直接支持全景摄影,但借助插件或者自定义脚本也可以轻松达成目的[^3]。 例如,我们可以编写一段类似的脚本来动态更新当前活动摄像机所显示的内容范围,从而形成连续过渡的效果。 --- #### 4. 基于 OpenGL ES 的 VR 全景浏览方案移植可能性分析 尽管原始资料提到的是移动端平台上的解决方案[^4],但由于 .NET Core 支持跨平台特性,理论上我们同样可以在桌面端尝试复刻此类功能。不过需要注意的是,这可能涉及到额外的学习成本和技术挑战,尤其是当目标硬件架构存在差异时。 --- ### 总结 综上所述,推荐优先考虑采用 **OpenCVSharp** 来快速搭建基础框架;而对于高级定制化需求,则可探索集成其他第三方类库(如 VTK 或 MonoGame)。当然实际开发过程中还需综合考量性能指标等因素再做定夺。
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