VTK 中 3D 图像的显示与渲染逻辑，并附上一些示例代码。
- 数据加载与准备： 首先，需要加载或生成要显示的数据。例如，可以使用
vtkDICOMImageReader从 DICOM 文件加载体数据，或者使用vtkSphereSource生成一个球体作为网格数据。
import vtk
# 从 DICOM 文件加载体数据
reader = vtk.vtkDICOMImageReader()
reader.SetFileName("path_to_dicom_folder")
reader.Update()
# 或者生成球体网格数据
sphereSource = vtk.vtkSphereSource()
sphereSource.Update()
- 创建渲染管线： 渲染管线是一系列的处理步骤，用于将数据转换为最终渲染的图像。这包括几何转换、光照模型、纹理贴图等。
# 创建等值面（isosurface）并添加到渲染管线中
contour = vtk.vtkContourFilter()
contour.SetInputConnection(reader.GetOutputPort())
contour.SetValue(0, 100) # 设置等值面数值
# 添加法向量生成器
normals = vtk.vtkPolyDataNormals()
normals.SetInputConnection(contour.GetOutputPort())
# 设置光照属性
mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
mapper.SetInputConnection(normals.GetOutputPort())
actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)
- 定义渲染窗口与渲染器： 创建渲染窗口，并添加一个渲染器，将演员（actors）添加到渲染器中。
# 创建渲染器
renderer = vtk.vtkRenderer()
renderer.AddActor(actor)
# 创建渲染窗口
renderWindow = vtk.vtkRenderWindow()
renderWindow.AddRenderer(renderer)
# 创建交互器
interactor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
interactor.SetRenderWindow(renderWindow)
# 渲染并启动交互器
renderWindow.Render()
interactor.Start()
- 设置相机视角： 可以通过设置相机的位置、焦点和视角来控制渲染结果的呈现方式。
# 获取相机
camera = renderer.GetActiveCamera()
# 设置相机位置和焦点
camera.SetPosition(0, 0, 200)
camera.SetFocalPoint(0, 0, 0)
# 设置视角
camera.Zoom(1.0)
- 交互操作与用户控制： 使用交互器来启动交互功能，例如旋转、缩放、平移场景，以及选择对象等操作。
# 启动交互器
interactor.Start()
- 执行渲染循环： 渲染循环会持续执行，直到用户关闭窗口或退出程序。
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VTk通过数据流实现变信息为图形数据的。
数据流一般为：source—filter——mapper——actor——render——renderwindow——interactor。
要理解工作原理，首先明确几个类型：
1.vtkSource(数据源) 这个就好比一个剧本里面的角色，让演员知道要演的是什么人物。
数据源有：vtkConeSource，vtkSphereSource,vtkOutlineSource…等等。
它们都继承与vtkPolyDataAlgorithm类，该类用于提供不同的类型的数据源
2.vtkMapper(映射器) 它就像是一个剧本，应该如何塑造角色的装扮
映射器有：vtkDataSetMapper,vtkMultiGroupPolyDataMapper,vtkPolyDataMapper。
它们都继承于vtkMapper类。所有的数据对象都要通过映射器Mapper映射到vtkActor中。
3.vtkActor(演员） 有了剧本，有了角色，得找个真人来演出这个剧本了。
该类继承于vtkProp3D,有4个子类：vtkFollow,vtkLODActor,vtkMesaActor,vtkOpenGLActor.
4.vtkRenderer(渲染器) 这个过程就相当于对演员进行化妆并布置场景；
该类继承于vtkViewport,有2个子类：vtkMesaRender,vtkOpenGLRender.
该类另外一个作用是设置窗口vtkRenderWindow的背景.
5.vtkRenderWindow(窗口) 这个就相当于个舞台 ，把准备好的演员放进去，准备表演了；
该类继承于vtkWindow,有2个子类：vtkMesaWindow,vtkOpenGLWindow.
6.vtkRenderWindowInteractor(窗口交互器) 这个像摄像机，用于捕捉演员的动作，然后传给导演看
该类的继承关系在vtkRenderWindowInteractor文章中已给出。
7.vtkInteractorObserver(观察者) 有点导演的意思，导演通过观看录像后，做出一系列调整
该类的继承关系在vtkRenderWindowInteractor文章中已给出
源Source对象：通过读取文件或重构数据对象产生数据。
过滤器Filter：将输入数据处理后生成新的数据，其中输入或输出数据可以单个，或多个Source object
绘图器Mapper：位于图形模型中，将数据转成图形数据（可由图形引擎渲染）
Writer：是一种Mapper，可以将数据写入文件或输出流中。
1.关于vtk
vtk是一个3D计算机图形学、图象处理及可视化工具包。
2.vtk可处理的数据类型
3.vtk使用流程
数据渲染时的流程：source→filter→mapper→actor→render→renderwindow→interactor
Source(数据源)：各个类型的图像数据。
Filter(过滤器)：对原始数据做一些操作，例如三角化、提取轮廓等。
Mapper(映射器)：把不同的数据类型，转成图形数据。
Actor(演员)：执行渲染mapper的对象。
Render(渲染器)：用于渲染图像。
RenderWindow(窗口)：可以理解成用于成像的一个平面。
Interactor(交互)：用于获取渲染窗口上发生的鼠标，键盘事件，提供了独立于平台的与渲染窗口进行交互的机制
4.相机(camera)
从图可以看出与相机投影相关的因素主要有：
相机位置：即相机所在的位置，用方法vtkCamera.setPosition()设置。
相机焦点：用方法vtkCamera.setFocusPoint()设置，默认的焦点位置在世界坐标系的原点。
朝上方向：即哪个方向为相机朝上的方向。就好比我们直立看东西，方向为头朝上，看到的东西也是直立的，如果我们倒立看某个东西，这时方向为头朝下，看到的东西当然就是倒立的。相机位置、相机焦点和朝上方向三个因素确定了相机的实际方向，即确定相机的视图。
投影方向：相机位置到相机焦点的向量方向即为投影方向。
投影方法：确定Actor是如何映射到像平面的。vtkCamera定义了两种投影方法，一种是正交投影(OrthographicProjection)，也叫平行投影(Parallel Projection)，即进入相机的光线与投影方向是平行的。另一种是透视投影(PerspectiveProjection)，即所有的光线相交于一点。
视角：透视投影时需要指定相机的视角(View Angle)，默认的视角大小为30º，可以用方法vtkCamera.setViewAngle()设置。
前后裁剪平面：裁剪平面与投影方向相交，一般与投影方向也是垂直的。裁剪平面主要用于评估Actor与相机距离的远近，只有在前后裁剪平面之间的Actor才是可见的。裁剪平面的位置可以用方法vtkCamera.setClippingRange()设置。
如果你想获取vtkRenderer里默认的相机，可以用方法vtkRenderer.getActiveCamera()。
5.坐标系
计算机图形学里常用的坐标系统主要有四种，分别是：Model坐标系统、World坐标系统、View坐标系统和Display坐标系统，以及两种表示坐标点的方式：以屏幕像素值为单位和归一化坐标值(各坐标轴取值都为[-1, 1])。它们之间的关系如图所示。
Model坐标系统是定义模型时所采用的坐标系统，通常是局部的笛卡尔坐标系。例如，我们要定义一个表示球体的Actor，一般的做法是将该球体定义在一个柱坐标系统里。使用的比较少。
World坐标系统是放置Actor的三维空间坐标系，Actor其中的一个功能就是负责将模型从Model坐标系统变换到World坐标系统。每一个模型可以定义有自己的Model坐标系统，但World坐标系只有一个，每一个Actor必须通过放缩、旋转、平移等操作将Model坐标系变换到World坐标系。World坐标系同时也是相机和光照所在的坐标系统。
View坐标系统表示的是相机所看见的坐标系统。X、Y、Z轴取值为[-1, 1]，X、Y值表示像平面上的位置，Z值表示到相机的距离。相机负责将World坐标系变换到View坐标系。
Display坐标系统跟View坐标系统类似，但是各坐标轴的取值不是[-1, 1]，而是使用屏幕像素值。屏幕上显示的不同窗口的大小会影响View坐标系的坐标值[-1, 1]到Display坐标系的映射。可以把不同的渲染场景放在同一个窗口进行显示，例如，在一个窗口里，分为左右两个渲染场景，这左右的渲染场景(vtkRenderer)就是不同的视口(Viewport)。例子Viewport演示了把一个窗口分为四个视口，用vtkRenderer.setViewport()来设置视口的范围(取值为[0, 1])。
