vtk中关于相机

本文介绍了VTK中的两种相机模型:CameraModel1绕焦点旋转,适用于观察固定场景;CameraModel2绕摄像机位置旋转,适合观察移动场景。还讨论了投影方向及坐标系,并提供了实用的VTK相机操作示例。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

1.CameraModel1-----绕focal point运行(物体不动,相机动)
官方demo:
https://lorensen.github.io/VTKExamples/site/Cxx/Visualization/CameraModel1/

这里写图片描述
方向(下图中x,y,z为屏幕坐标)
这里写图片描述

2.CameraModel2-----绕camera position运动(相机不动,物体动)
官方demo:
https://lorensen.github.io/VTKExamples/site/Cxx/Visualization/CameraModel2/

这里写图片描述

3.GetDirectionOfProjection-----垂直屏幕向里
4.GetViewPlaneNormal-----垂直屏幕向外

dicom坐标系:x->从右到左 y->从前到后 z->从脚到头
vtk坐标系:x->从右到左 y->从后到前 z->从头到脚

几个相机有关的demo

1.将vtkCamera的相关参数保存到文件里及读取文件设置vtkCamera为文件中的状态
https://lorensen.github.io/VTKExamples/site/Cxx/Utilities/SaveSceneToFile/
2.将vtkCamera的相关参数保存到vkDataSet中
https://lorensen.github.io/VTKExamples/site/Cxx/Utilities/SaveSceneToFieldData/
3.监听vtkCamera改变事件
https://lorensen.github.io/VTKExamples/site/Cxx/Utilities/CameraModifiedEvent/

### VTK对象始终面向相机的实现 在VTK中,可以通过设置对象的变换矩阵或使用 `vtkProp3DFollower` 类来实现对象始终面向相机的效果。以下是详细的实现方法: #### 方法一:使用 `vtkProp3DFollower` `vtkProp3DFollower` 是 VTK 提供的一个类,用于确保对象始终面向指定的相机[^1]。通过将对象添加到渲染器时指定相机,可以自动实现面向效果。 ```python import vtk # 创建渲染器和窗口 renderer = vtk.vtkRenderer() render_window = vtk.vtkRenderWindow() render_window.AddRenderer(renderer) render_window_interactor = vtk.vtkRenderWindowInteractor() render_window_interactor.SetRenderWindow(render_window) # 创建一个球体作为示例对象 sphere_source = vtk.vtkSphereSource() sphere_source.Update() mapper = vtk.vtkPolyDataMapper() mapper.SetInputConnection(sphere_source.GetOutputPort()) actor = vtk.vtkActor() actor.SetMapper(mapper) # 使用 vtkProp3DFollower 确保对象始终面向相机 follower = vtk.vtkFollower() follower.SetMapper(mapper) follower.SetCamera(renderer.GetActiveCamera()) # 设置相机 # 添加到渲染器 renderer.AddActor(follower) # 设置相机位置 camera = renderer.GetActiveCamera() camera.SetPosition(0, 0, 5) camera.SetFocalPoint(0, 0, 0) # 渲染和启动交互 render_window.Render() render_window_interactor.Start() ``` #### 方法二:手动调整对象方向 如果需要更灵活的控制,可以通过手动计算对象的方向并应用变换矩阵来实现。这需要定期更新对象的姿态以使其始终面向相机。 ```python import vtk import math # 创建渲染器和窗口 renderer = vtk.vtkRenderer() render_window = vtk.vtkRenderWindow() render_window.AddRenderer(renderer) render_window_interactor = vtk.vtkRenderWindowInteractor() render_window_interactor.SetRenderWindow(render_window) # 创建一个球体作为示例对象 sphere_source = vtk.vtkSphereSource() sphere_source.Update() mapper = vtk.vtkPolyDataMapper() mapper.SetInputConnection(sphere_source.GetOutputPort()) actor = vtk.vtkActor() actor.SetMapper(mapper) # 添加到渲染器 renderer.AddActor(actor) # 设置相机位置 camera = renderer.GetActiveCamera() camera.SetPosition(0, 0, 5) camera.SetFocalPoint(0, 0, 0) # 定义函数更新对象方向 def update_actor_orientation(): camera_position = camera.GetPosition() # 获取相机位置 actor_position = actor.GetCenter() # 获取对象位置 # 计算从对象指向相机的向量 direction_vector = [ camera_position[0] - actor_position[0], camera_position[1] - actor_position[1], camera_position[2] - actor_position[2] ] # 归一化方向向量 magnitude = math.sqrt(direction_vector[0]**2 + direction_vector[1]**2 + direction_vector[2]**2) direction_vector = [direction_vector[0]/magnitude, direction_vector[1]/magnitude, direction_vector[2]/magnitude] # 设置对象的方向 actor.SetOrientation(-math.degrees(math.atan2(direction_vector[0], direction_vector[2])), math.degrees(math.asin(direction_vector[1])), 0) # 添加定时器更新对象方向 def timer_callback(obj, event): update_actor_orientation() render_window.Render() timer_id = render_window_interactor.CreateRepeatingTimer(10) # 每10毫秒触发一次 render_window_interactor.AddObserver('TimerEvent', timer_callback) # 渲染和启动交互 render_window.Render() render_window_interactor.Start() ``` #### 关键点说明 - 使用 `vtkProp3DFollower` 是最简单的方法,适用于大多数场景[^2]。 - 如果需要更复杂的控制(例如对象旋转轴的限制),可以手动计算方向并应用变换矩阵[^3]。 - 在动画场景中,通常需要结合定时器机制定期更新对象的方向[^4]。
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