vtk用户指南第一章 VTK简介

最新推荐文章于 2024-09-26 16:36:45 发布

小江江12

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文章标签：信息可视化前端

原文链接：https://vtk.org/wp-content/uploads/2021/08/VTKUsersGuide.pdf

本文档是VTK用户指南，介绍了这个开源的计算机图形和可视化工具包。它详细阐述了如何安装、面向对象的设计、系统概念和学习路径，强调了通过示例和资源快速入门的重要性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

欢迎来到可视化工具包(VTK)用户指南。VTK是一个开源的，面向对象的软件系统，用于计算机图形，可视化和图像处理。尽管VTK庞大而复杂，但一旦您了解了它的基本面向对象设计和实现方法，它就很容易使用。本用户指南的目的是帮助您学习这种方法，并使您熟悉各种重要的VTK课程。

如果你是本指南的老读者，你会注意到我们现在根据版本号而不是VTK的版本号来区分这本书的更新。这是VTK用户指南的第11版。用户指南已出版超过11年，本版本是在VTK成立16年后出版的。虽然在编写本版本时使用的是5.6版本之前不久的VTK版本，但我们相当有信心地说，这里涵盖的几乎所有材料都将在未来的许多版本中有效。在VTK中，向后兼容性是很重要的，尽管可能会添加一些没有在这里记录的新功能，但很少有现有功能发生变化。

VTK是一个大系统。因此，不可能在本指南中完整地记录所有VTK对象及其方法。相反，本指南将向您介绍重要的系统概念，并引导您尽可能快速有效地学习曲线。一旦你掌握了基础知识，我们建议你利用许多可用的资源，包括氧气文档页面(第6页的“文档”)和VTK用户社区(见第6页的“附加资源”)。

可视化工具包是一个开源软件系统。这意味着数十甚至数百位像您一样慷慨的开发人员和用户为代码库做出了贡献。如果您发现VTK是一个有用的工具，我们鼓励您向社区贡献bug修复，算法，想法和/或应用程序。(请参阅第299页的“如何贡献代码”了解更多信息。)您还可以与Kitware等商业公司签订合同，开发和添加新功能和工具。

1.1用户指南组织

本软件指南分为三个部分，每个部分又分为几个独立的章节。第一部分是对VTK的一般介绍，包括-在下一章-如何在计算机上安装可视化工具包的描述。这包括安装预编译的库和可执行文件，或者从源代码编译软件。第1部分还介绍了基本的系统概念，包括系统体系结构的概述，以及用c++、Tcl、Java和Python编程语言构建应用程序的描述。在某些方面，第二部分是用户指南的核心，因为使用了许多示例来说明重要的系统功能。第三部分适用于高级VTK用户。如果您是一名开发人员，第三部分将解释如何创建您自己的类、扩展系统以及各种窗口和GUI系统的接口。第19章包含简化的对象图，提供了VTK对象关系的概述，过滤器的摘要列表，以及用于读取和写入自己数据的VTK文件格式的描述。最后，索引是随机访问用户指南的方便工具。

1.2如何学习VTK

VTK用户分为两大类。第一类是类开发人员，他们用c++创建类。其次，应用程序开发人员使用c++类库来构建交钥匙应用程序。类开发人员必须精通c++，如果您正在扩展或修改VTK，您还必须熟悉VTK的内部结构和设计(第三部分涉及的材料)。应用程序开发人员可能会也可能不会使用c++，因为编译的c++类库已被Tcl, Python, Visual Basic和Java“包装”。但是，作为应用程序开发人员，您必须了解VTK对象的外部接口以及它们之间的关系。

学习如何使用VTK的关键是熟悉它的对象调色板和组合它们的方式。如果您是visualtoolkit的新用户，请首先安装该软件。如果您是类开发人员，则需要下载源代码，然后对其进行编译。应用程序开发人员可能只需要预编译的二进制文件和可执行文件。我们建议您通过研究示例(如果您是应用程序开发人员)然后研究源代码(如果您是类开发人员)来学习系统。首先阅读第3章，它概述了系统中的一些关键概念，然后复习第2部分中的示例。您可能还希望运行与VTK/ examples目录中找到的源代码一起分发的数十个示例。(请参阅VTK/Examples/README.txt文件，了解各个子目录中包含的示例的描述。)在源代码发行版中也有几百个测试，例如在VTK/Graphics/Testing/Tcl和VTK/Graphics/Testing/Cxx中发现的测试，其中大多数是未记录的测试脚本。然而，它们可能有助于了解类在VTK中是如何一起使用的。

1.3软件组织

以下部分描述目录内容，总结每个目录中的软件功能，并定位文档和数据。

获取软件

有两种不同的方式来访问VTK源代码。

1. 可从VTK网站http://www.vtk.org下载;

2.从直接访问CVS源代码存储库(在www.vtk.org上找到指令)。

本用户指南假设您使用的是正式的VTK版本。这本书是针对2009年9月的VTK写的。当我们写这本书的时候，我们同时考虑了VTK 5.4和我们期望在5.6版本中出现的特性。请注意，本文中涉及的主题也将适用于VTK的未来版本。还要注意的是，在过去，VTK的主要版本是用一个主要的数字变化来表示的(即VTK 4.4到VTK 5.0)，这也表明在工具箱的某个地方有一些向后兼容性的破坏。然而，随着更频繁的发布，我们将面临发布VTK 5.10(令人困惑，因为字母数字是在5.2之前，但按时间顺序是在5.8之后)或发布VTK 6.0，向后兼容性没有变化。由于我们很可能会选择发布VTK 6.0而不是VTK 5.10，因此您可以在使用VTK 6.0或更高版本时阅读本书。虽然这里可能没有介绍最新的特性，但本指南中的内容将适用于未来的版本。有关未来版本特定新功能的信息，请参阅VTK邮件列表(http://www.vtk.org/VTK/help/mailing.html)或Kitware Source (http://www.kitware.com/products/thesource.html)，这是Kitware的免费季度开发者通讯。

我们强烈建议您使用VTK 5.4或更高的官方版本。官方版本是稳定的、一致的，并且比当前的CVS存储库经过了更好的测试。但是，如果您必须使用最新版本，请注意VTK质量测试仪表板。可视化工具包使用Kitware软件过程(http://www.kitware.com/solutions/softwareprocess.html)进行了大量测试。在更新CVS存储库之前，请确保指示板为“绿色”，表示代码稳定。如果不是绿色，则可能您的软件更新不稳定。(有关VTK质量仪表盘的更多信息，请参阅第312页的“Kitware的质量软件过程”一节。)

目录结构

要开始您的VTK奥德赛，您首先需要了解VTK的目录结构。即使您正在安装预编译的二进制文件，了解如何浏览代码库以查找示例、代码和文档也是很有帮助的。VTK目录结构组织如下。

•InfoVis—信息可视化类。

•Views——专门用于查看数据的类，包括:过滤器、可视化、交互和选择。

•VTK/CMake -用于跨平台构建的配置文件。

•VTK/Common--核心课程。

•VTK//Examples--记录良好的示例，按主题分组。

•VTK//Filtering-类相关的数据处理在可视化管道。

•VTK/GenericFiltering -将VTK接口到外部仿真包的适配器框架。

•VTK/GeoVis -视图，源，和其他对象在地形可视化有用。

•VTK/Graphics-过滤器，处理3D数据。

•VTK/ guissupport -类使用VTK与MFC和Qt用户界面包。

•VTK/Hybrid -依赖于多个其他目录中的类的复杂类。

•VTK/Imaging-图像处理过滤器。

•VTK/IO -读取和写入数据的类。

•VTK/并行-并行处理支持，如MPI。

•VTK/Rendering 用于渲染。

•VTK//Utilities-支持软件，如expat, png, jpeg, tiff和zlib。“Doxygen”目录包含生成Doxygen文档的脚本和配置程序。

•VTK/VolumeRendering -用于体渲染的类。

•VTK/Widgets - 3D小部件类。

•VTK/Wrapping-支持Tcl, Python和Java包装。

文档

除了本文和The Visualization Toolkit文本(请参阅下一节了解更多信息)之外，您还应该了解其他文档资源。

•Doxygen文档。氧文件是与VTK工作时必不可少的资源。这些广泛的网页详细描述了系统中的每个类和方法。文档还包含继承和协作图、事件调用列表和数据成员。文档大量超链接到其他类和源代码。Doxygen文档可在http://www.vtk.org上在线获得。确保您的源代码版本有正确的文档。

•头文件。每个VTK类都是用。h和。cxx文件实现的。在.h头文件中找到的所有方法都有文档记录，并提供了一种快速查找特定方法文档的方法。(实际上，Doxygen使用头文件来生成输出。)

数据

VTK示例和测试中使用的数据可以从vtk.org的下载区获得，并通过
CVS的访问。关于CVS访问数据存储库的说明也可以在vtk.org上找到。

1.4其他资源

本用户指南只是一种可供您学习可视化工具包的资源。以下是一些在线资源、服务、软件应用程序和出版物的样本，可以帮助您有效地使用这个强大的工具包。

•配套教材可视化工具包面向对象的3D图形方法详细介绍了VTK中使用的许多算法和数据结构。

•The Source是Kitware发布的季度通讯，涵盖了Kitware所有的开源项目。添加到VTK的新功能通常会在源代码中的文章中介绍，过去的问题是关于各种VTK相关主题的文章和教程的宝贵资源。您可以在kitware.com上在线查看源代码，也可以通过邮政邮件订阅接收副本。

•VTK网站vtk.org包含指向许多其他资源的指针，如在线手册页面，维基和常见问题解答，仪表板和错误跟踪器，以及vtkusers邮件列表的可搜索存档(见下文)。特别是，对于新手用户和有经验的开发人员来说，氧气手册页面都是非常宝贵的资源。

•vtkusers邮件列表允许用户和开发人员提出问题并获得答案;发布更新、bug修复和改进;并对制度的完善提出建议。请浏览VTK网站，了解更多有关加入邮寄名单的资料。

•Kitware提供专业培训。开发人员培训课程涵盖Kitware的几个开源项目，包括VTK, ITK, CMake和ParaView，通常每年在纽约北部地区提供两次。此外，Kitware可以将课程带到您的站点，为您的开发团队提供定制培训。请访问Kitware网站或发送电子邮件至courses@kitware.com了解更多信息。

•商业支持和咨询合同可从Kitware获得。这些合同范围从小型支持工作(VTK专家协助您开发应用程序)到大型咨询工作(Kitware根据您的规格开发应用程序)。请访问Kitware网站或发送电子邮件至sales@kitware.com了解更多信息。

•ParaView是一个开源的最终用户应用程序，专注于科学可视化，建立在VTK之上。你可以在ParaView的网站paraview.org找到。使用ParaView是学习VTK的好方法，因为您可以从图形用户界面访问最流行的功能。它也是VTK的一个很好的参考点，因为您可以加载自己的数据，并查看可用的可视化技术以及您应该期望的性能。

•CMake是一个跨平台开发的开源构建环境。虽然基本的VTK用户将需要很少的CMake知识，以便在他们的标准Windows, Linux或Mac OSX平台上成功构建VTK，高级用户可能会发现CMake在他们自己的开发工作中很有用，或者可能需要一些深入的CMake知识，以便将VTK移植到非标准平台。访问CMake网站cmake.org获取更多信息。

•CDash是VTK使用的开源测试平台。您可以在VTK网站上找到VTK测试仪表板的链接(由CDash提供支持)。仪表板显示了在各种平台上夜间和连续测试的结果。在非标准平台上进行构建的开发人员可以将他们自己的测试结果贡献给仪表板。关于Kitware软件过程的更多信息可以在第10.8节中找到。

本书为英文翻译而来，供学习vtk.js的人参考。