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Python中vtkUnstructuredGrid类的可视化特性与技巧

发布时间：2023-12-15 09:07:19

vtkUnstructuredGrid类是vtk中的一个类，用于表示非结构化网格数据。它提供了许多可视化特性和技巧，用于展示非结构化网格数据。以下是一些常用的可视化特性和技巧，以及使用例子。

1. 可视化网格

使用vtkUnstructuredGrid类可以创建一个非结构化网格对象。然后可以使用vtkRenderer类和vtkRenderWindow类来可视化该网格。下面的代码展示了如何创建一个简单的非结构化网格，并将其可视化。

import vtk

# 创建一个非结构化网格对象
grid = vtk.vtkUnstructuredGrid()

# 创建点
points = vtk.vtkPoints()
points.InsertNextPoint(0, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 1, 0)
points.InsertNextPoint(0, 1, 0)

# 添加点到网格对象
grid.SetPoints(points)

# 创建四边形单元
quad = vtk.vtkQuad()
quad.GetPointIds().SetId(0, 0)
quad.GetPointIds().SetId(1, 1)
quad.GetPointIds().SetId(2, 2)
quad.GetPointIds().SetId(3, 3)

# 添加单元到网格对象
grid.InsertNextCell(quad.GetCellType(), quad.GetPointIds())

# 可视化网格
renderer = vtk.vtkRenderer()
renderer.AddActor(vtk.vtkActor())
renderer.SetBackground(1, 1, 1)

renderWindow = vtk.vtkRenderWindow()
renderWindow.AddRenderer(renderer)

renderWindowInteractor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
renderWindowInteractor.SetRenderWindow(renderWindow)

renderWindowInteractor.Initialize()
renderWindowInteractor.Start()

2. 可视化单元类型

非结构化网格中的单元类型有多种，包括线段、三角形、四边形、六面体等。可以使用vtkUnstructuredGrid类的GetCellType方法来获取单元的类型，并使用vtkCellTypes类的GetClassName方法将类型转换为字符串。下面的代码展示了如何可视化非结构化网格中的单元类型。

import vtk

# 创建一个非结构化网格对象
grid = vtk.vtkUnstructuredGrid()

# 创建点
points = vtk.vtkPoints()
points.InsertNextPoint(0, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 1, 0)
points.InsertNextPoint(0, 1, 0)

# 添加点到网格对象
grid.SetPoints(points)

# 创建四边形单元
quad = vtk.vtkQuad()
quad.GetPointIds().SetId(0, 0)
quad.GetPointIds().SetId(1, 1)
quad.GetPointIds().SetId(2, 2)
quad.GetPointIds().SetId(3, 3)

# 添加单元到网格对象
grid.InsertNextCell(quad.GetCellType(), quad.GetPointIds())

# 获取单元类型并可视化
cellTypes = vtk.vtkCellTypes()
grid.GetCellTypes(cellTypes)

for i in range(cellTypes.GetNumberOfTypes()):
    cellType = cellTypes.GetCellType(i)
    className = cellTypes.GetClassName(cellType)
    print('Cell type:', className)

# 可视化网格
renderer = vtk.vtkRenderer()
renderer.AddActor(vtk.vtkActor())
renderer.SetBackground(1, 1, 1)

renderWindow = vtk.vtkRenderWindow()
renderWindow.AddRenderer(renderer)

renderWindowInteractor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
renderWindowInteractor.SetRenderWindow(renderWindow)

renderWindowInteractor.Initialize()
renderWindowInteractor.Start()

3. 可视化网格属性

非结构化网格中的每个点和单元都可以有属性，比如标量、矢量等。可以使用vtkUnstructuredGrid类的GetPointData和GetCellData方法获取点和单元的数据，通过vtkUnstructuredGrid类的SetScalars和SetVectors方法将数据添加到网格对象中。下面的代码展示了如何可视化非结构化网格的属性。

import vtk

# 创建一个非结构化网格对象
grid = vtk.vtkUnstructuredGrid()

# 创建点
points = vtk.vtkPoints()
points.InsertNextPoint(0, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 1, 0)
points.InsertNextPoint(0, 1, 0)

# 添加点到网格对象
grid.SetPoints(points)

# 创建四边形单元
quad = vtk.vtkQuad()
quad.GetPointIds().SetId(0, 0)
quad.GetPointIds().SetId(1, 1)
quad.GetPointIds().SetId(2, 2)
quad.GetPointIds().SetId(3, 3)

# 添加单元到网格对象
grid.InsertNextCell(quad.GetCellType(), quad.GetPointIds())

# 创建标量数据
scalars = vtk.vtkFloatArray()
scalars.SetNumberOfComponents(1)
scalars.InsertNextValue(10)
scalars.InsertNextValue(20)
scalars.InsertNextValue(30)
scalars.InsertNextValue(40)

# 添加标量数据到点数据
grid.GetPointData().SetScalars(scalars)

# 创建矢量数据
vectors = vtk.vtkFloatArray()
vectors.SetNumberOfComponents(3)
vectors.InsertNextTuple3(1, 0, 0)
vectors.InsertNextTuple3(0, 1, 0)
vectors.InsertNextTuple3(-1, 0, 0)
vectors.InsertNextTuple3(0, -1, 0)

# 添加矢量数据到单元数据
grid.GetCellData().SetVectors(vectors)

# 可视化网格
mapper = vtk.vtkDataSetMapper()
mapper.SetInputData(grid)

actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)

renderer = vtk.vtkRenderer()
renderer.AddActor(actor)
renderer.SetBackground(1, 1, 1)

renderWindow = vtk.vtkRenderWindow()
renderWindow.AddRenderer(renderer)

renderWindowInteractor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
renderWindowInteractor.SetRenderWindow(renderWindow)

renderWindowInteractor.Initialize()
renderWindowInteractor.Start()

4. 可视化网格轮廓

使用vtkExtractEdges类可以从网格中提取边界轮廓线，并将其可视化。下面的代码展示了如何可视化非结构化网格的轮廓。

import vtk

# 创建一个非结构化网格对象
grid = vtk.vtkUnstructuredGrid()

# 创建点
points = vtk.vtkPoints()
points.InsertNextPoint(0, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 0, 0)
points.InsertNextPoint(1, 1, 0)
points.InsertNextPoint(0, 1, 0)

# 添加点到网格对象
grid.SetPoints(points)

# 创建四边形单元
quad = vtk.vtkQuad()
quad.GetPointIds().SetId(0, 0)
quad.GetPointIds().SetId(1, 1)
quad.GetPointIds().SetId(2, 2)
quad.GetPointIds().SetId(3, 3)

# 添加单元到网格对象
grid.InsertNextCell(quad.GetCellType(), quad.GetPointIds())

# 提取边界轮廓
extractEdges = vtk.vtkExtractEdges()
extractEdges.SetInputData(grid)

# 可视化网格轮廓
mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
mapper.SetInputConnection(extractEdges.GetOutputPort())

actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)

renderer = vtk.vtkRenderer()
renderer.AddActor(actor)
renderer.SetBackground(1, 1, 1)

renderWindow = vtk.vtkRenderWindow()
renderWindow.AddRenderer(renderer)

renderWindowInteractor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
renderWindowInteractor.SetRenderWindow(renderWindow)

renderWindowInteractor.Initialize()
renderWindowInteractor.Start()

总结：

vtkUnstructuredGrid类提供了许多可视化特性和技巧，用于展示非结构化网格数据。这些特性和技巧包括可视化网格、可视化单元类型、可视化网格属性和可视化网格轮廓。使用这些特性和技巧可以方便地对非结构化网格进行可视化分析和展示。以上代码示例展示了如何使用vtkUnstructuredGrid类和其他相关类来实现