基于VTK 的斜拉桥可视化研究

李加顺

（重庆交通大学，重庆400074）

1 VTK 的介绍

VTK 的全称是Visualization Toolkit（可视化工具包），VTK 是一个开源、跨平台、自由获取、支持并处理的图形应用函数库。

VTK 最早出现在《The Visualization Toolkit：An Object-Oriented Approach to 3D Graphics》 一书的附件中，这本书是由Prentice Hall 在1993 年出版的。美国GE 公司的三位研究人员 Ken Martin、Will Schroeder 和Bill Lorensen 开发了VTK 软件。

1998 年，VTK 社区成长迅速，在学术研究及商业应用领域得到了重用（主要都是医学方面的应用）[1]。

2 VTK 的使用方法

先新建一个cpp 文件，再新建一个MakeLists 文件并写上相应的代码，然后使用CMake 产生工程文件（.sln），最后进行编译。

MakeLists 文件的编写示例如下：

3 VTK 的程序界面

3.1 VTK 与Qt 结合

VTK 拥有强大的图形处理能力，但是缺少窗口框架的用户界面，与Qt 结合可建立一个用户界面。

图1

Visual Studio 新建一个项目中，找到Qt 然后创建一个Qt Widgets Application 项目，在设计界面中拖出QVTKWidget 窗口，最后完成界面的实现，如图1 所示。

3.2 界面与功能设计

桥梁结构界面建立可视化模型需要实现以下功能：输入节点、输入截面类型以及参数、输入单元类型、分析步、计算结果、图像的可视化。在Qt 的设计界面中，利用PushButton、ToolButton、Verictical Scroll Bar、Horizontal Scroll Bar 等控件来实现一个界面。

4 功能实现

由Qt 框架的窗口接收模型可视化显示的数据参数并交给VTK 可视化流程最终在窗口上显示。VTK 的可视化管道数据按照如下顺序执行：Source->Filte->PolyData->PolyDataMapper->Actor->Renderer->RenderWindow->RenderWindowInteractor

在VTK 的编译安装过程中可能会遇到一些问题，通过CMake 显示的问题的提示来完成VTK 的编译，并完成Qt 与VTK 的结合，使用Qt 建立一个项目。

4.1 窗口中显示点

创建点的坐标，先New一个points 对象，在用points 去创建几个点。

4.2 窗口中显示线

创建一条线，先New几个line 对象，在用line 去创建几条线。

4.3 将点、线，加入到数据集中

创 建 一 个polyData、mapper、actor、renderer、renderWindow、interactor 对象，再用polyData 来设置点、线，将polyData 传递给mapper 再传递给actor，最终做一个交互；用Visual Studio 执行就可以显示所创建的图形。

4.4 节点及节点标号的显示

先在h 文件中定义一个节点Create_Node，再利用cpp 文件写上相应的显示节点的代码；然后定义一个节点标号Create_Label，利用cpp 文件写上节点标号的代码，最后把节点及节点标号传给actor。部分代码如下：

4.5 线及线标号的显示

vtkSmartPointer Actor_Line_Label;

Actor_Line_Label = Create_Label(L_Label, Label, 0, 1, 0);

5 最终的显示效果