qt使用q3dsurface绘制三维曲面图
一. 内容简介
在QT中使用Q3Dsurface绘制三维图。项目需要，而大部分教程都是比较简单的绘制，不能满足需求，本教程将三维数组数据绘制成三维曲面，在绘制三维曲面时，我原本以为是给入数据，然后由框架拟合出曲面，其实不是，本质上是一个一个点连接的，需要按顺序连接好节点，即一行一列连接，否则曲面就会看不出形状。
二. 软件环境
2.1QT 5.14.1
QT编译器采用的是MSVC2017 64bit
2.2文中测试代码
链接：https://pan.baidu.com/s/1fSvwg6eJzUocXh2vg_clkQ?pwd=1234
三.主要流程
3.1pro文件中添加相关组件
3.2搭建三维显示模块
3.3填入相关数据
3.4其他设置
3.5结果展示
3.6点击按钮更改图象数据以及样式
3.7案例补充
3.8三维样式美化
3.9多次绘制三维图，程序闪退问题
四.具体步骤
4.1pro文件中添加相关组件
Q3Dsurface属于datavisualizationd组件，需要添加相应配置
// pro文件添加
QT += datavisualization
// 头文件添加
#include 4.2搭建三维显示模块
// 这个写完，三维的结构就有了
groupBox = new Q3DSurface;
groupBox->axisX()->setTitle("X轴");
groupBox->axisY()->setTitle("Y轴");
groupBox->axisZ()->setTitle("Z轴");
groupBox->axisY()->setRange(-5,10);
groupBox->axisX()->setRange(-11,11);
groupBox->axisZ()->setRange(-11,11);
//将三维图与数据进行绑定
QSurfaceDataProxy * proxy = new QSurfaceDataProxy;
series = new QSurface3DSeries(proxy);
/// 这个就已经将数据和图绑定了，后边更改图数据时候，直接改series即可
groupBox->addSeries(series);
QVBoxLayout* vLayout = new QVBoxLayout();
// 还有这个地方，是将groupBox和vLayout绑定到一起，直接改groupBox,页面里面的三维图也会跟着改变的
vLayout->addWidget(createWindowContainer(groupBox));
ui->widget->setLayout(vLayout);
dataArray = new QSurfaceDataArray;
4.3填入相关数据
这块按照自己的三维数组的数据,x,y,z填入，但是QT三维图轴顺序和正常不一样，需要改下数据顺序。
墨西哥草帽数据
int N = 41;
dataArray->reserve(N);
float x=-10,y,z;
int i,j;
for(i = 1;i <= N;i++){
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(N);
y = -10;
int index = 0;
for(j=1;j<=N;j++){
z=qSqrt(x*x+y*y);
if(z!=0)
z=10*qSin(z)/z;
else
z=10;
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(x,z,y));
y=y+0.5;
}
x=x+0.5;
*dataArray<<newRow;
}
series->dataProxy()->resetArray(dataArray);
感觉qt这个绘图是把opengl做了一个封装的
QSurfaceDataArray * dataArray_p = new QSurfaceDataArray;
//数据
int N = 73;//根据行进行设置
int M =73;//根据列进行设置
// 行列设置不好的话，图像会扭曲
dataArray_p->reserve(N);
int i,j;
for(i = 1;i <= N;i++){
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(M);
int index = 0;
for(j=1;j<=M;j++){
//QT三维图绘制，轴并不是按照x,y,z这个顺序走的，具体怎么走的可以试试，中间是数据常规的z轴
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(i,out_p[i][j],j));
}
*dataArray_p<<newRow;
}
series_p->dataProxy()->resetArray(dataArray_p);
再放一个，数组好像是7272，还是7373，可以试试
dataArray->clear();
content_img->axisY()->setRange(min - min * 0.01, max + max * 0.01);
content_img->axisX()->setRange(0, N + 1 + 1);
content_img->axisZ()->setRange(0, N + 1 + 1);
// 按行列填数据
int NN = N + 1;
dataArray->reserve(NN);
for (int i = 1; i <= NN; i++)
{
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(NN);
int index = 0;
for (int j = 1; j <= NN; j++)
{
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(i, out_h[i][j], j));
}
*dataArray << newRow;
}
// 更新数据
series->dataProxy()->resetArray(dataArray);
ui->bottom_console->appendPlainText(QString("气膜厚度 最大值: %1,最小值: %2.").arg(max).arg(min));
4.4其他设置
设置渐变
QLinearGradient gr;
gr.setColorAt(0.0, QColor(247, 41, 0));
gr.setColorAt(0.25, QColor(212, 168, 0));
gr.setColorAt(0.50, QColor(12, 235, 13));
gr.setColorAt(0.75, QColor(0, 134, 212));
gr.setColorAt(1.0, QColor(174, 15, 245));
content_img->seriesList().at(0)->setBaseGradient(gr);
content_img->seriesList().at(0)->setColorStyle(Q3DTheme::ColorStyleRangeGradient);
设置曲面样式
series_p->setDrawMode(QSurface3DSeries::DrawFlags(2));
如果ui文件更改了，编译却没有更新，重新构建将出问题的这个ui_widget.h备份后删除，并将之前编译产生的release/debug文件夹以及.pro.user文件都删除，然后重新打开qt，清理项目，重新qmake。
4.5结果展示
数据用自己的数据绘制就好，数据不太方便展示，就拿墨西哥草帽展示吧，
这种不全的情况就是范围给小了，设定范围要比值稍微大一点点，就可以了，
groupBox_h_3D->axisY()->setRange(-5,10);
groupBox_h_3D->axisX()->setRange(-11,11);
groupBox_h_3D->axisZ()->setRange(-11,11);
4.6点击按钮更改图象数据以及样式
这个是后加的，头文件加的东西都在上边，下边代码我是写在mainwindow构造函数里面的
groupBox = new Q3DSurface;
groupBox->axisX()->setTitle("X轴");
groupBox->axisY()->setTitle("Y轴");
groupBox->axisZ()->setTitle("Z轴");
groupBox->axisY()->setRange(-5,10);
groupBox->axisX()->setRange(-11,11);
groupBox->axisZ()->setRange(-11,11);
//将三维图与数据进行绑定
QSurfaceDataProxy * proxy = new QSurfaceDataProxy;
series = new QSurface3DSeries(proxy);
groupBox->addSeries(series);
//将三维图在组中显示，布局如果需要的话，在添加一个 #include 执行代码
然后开始写按钮事件，比较简单，看下意思，类比一下就好了
void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
// 这个clear是必写的，写在开头，把dataArray数据清一下，不然很容易程序异常退出，还不好找问题
dataArray->clear();
// 这个地方是更改图的尺寸，就上面说的，已经绑定在一起了，直接改就可以了
groupBox->axisY()->setRange(-5,300);
// 这块的数据就假装换了吧，重新给series换下数据
int N = 41;
dataArray->reserve(N);
float x=-10,y,z;
int i,j;
for(i = 1;i <= N;i++){
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(N);
y = -10;
int index = 0;
for(j=1;j<=N;j++){
z=qSqrt(x*x+y*y);
if(z!=0)
z=10*qSin(z)/z;
else
z=10;
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(x,z,y));
y=y+0.5;
}
x=x+0.5;
*dataArray<<newRow;
}
series->dataProxy()->resetArray(dataArray);
}
执行，然后点击按钮
基本上修改图的数据和结构就没问题了，剩下的就根据需要填数据和更改图的信息了。
4.7案例补充
来自评论区的数据
头文件
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include cpp代码
groupBox = new Q3DSurface;
groupBox->axisX()->setTitle("X轴");
groupBox->axisY()->setTitle("Y轴");
groupBox->axisZ()->setTitle("Z轴");
groupBox->axisY()->setRange(-8,8);
//将三维图与数据进行绑定
QSurfaceDataProxy * proxy = new QSurfaceDataProxy;
series = new QSurface3DSeries(proxy);
groupBox->addSeries(series);
//将三维图在组中显示，布局如果需要的话，在添加一个 #include 结果展示。
4.8三维样式美化
样式就可以直接拿这个拷一下，三维图看着会好看一些，我代码其他地方还在调，就不让我自己的图，样式就和这个差不多，这个图是QT里面的例子，代码也是从里面拿的。
// h表
// 下面是处理 content_img_h
content_img_h = new Q3DSurface;
// 设置阴影的，之前没有这个，没有出图时是有阴影的
content_img_h->setShadowQuality(QAbstract3DGraph::ShadowQualitySoftMedium);
// 主题相关
content_img_h->activeTheme()->setBackgroundEnabled(false);
content_img_h->activeTheme()->setFont(QFont("Times New Roman", 60));
content_img_h->activeTheme()->setLabelBackgroundEnabled(true);
content_img_h->axisY()->setTitle("无量纲膜厚");
// content_img_h->axisY()->setSegmentCount(4);
// content_img_h->axisY()->setSubSegmentCount(3);
// content_img_h->axisY()->setRange(-20.0f, 20.0f);
content_img_h->axisY()->setAutoAdjustRange(true); //自动调整y轴范围
content_img_h->axisY()->setLabelFormat(QString(QStringLiteral("%.3f ") + ""));
content_img_h->axisY()->setLabelAutoRotation(30.0f);
content_img_h->axisY()->setTitleVisible(true); //显示y轴标题
content_img_h->axisY()->setTitleFixed(true); //固定y轴标题位置
content_img_h->axisX()->setTitle("周向");
content_img_h->axisX()->setLabelAutoRotation(30.0f);
content_img_h->axisX()->setTitleVisible(true);
content_img_h->axisX()->setLabelFormat(QString(QStringLiteral("%.0f ")));
content_img_h->axisZ()->setTitle("轴向");
content_img_h->axisZ()->setLabelAutoRotation(30.0f);
content_img_h->axisZ()->setTitleVisible(true);
content_img_h->axisZ()->setLabelFormat(QString(QStringLiteral("%.0f ")));
content_img_h->scene()->activeCamera()->setCameraPosition(-45.0f, 0.0f,0.0f);
content_img_h->scene()->activeCamera()->setZoomLevel(80);
4.9多次绘制三维图，程序闪退问题
多次绘制三维图程序闪退主要是因为这块代码，官方例子里面也是这样写的，里面每次都new一个newRow对象，如果数据量大的话，就是堆内存就不够了。
dataArray->reserve(NN);
for (int i = 1; i <= NN; i++)
{
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(NN);
int index = 0;
for (int j = 1; j <= NN; j++)
{
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(i, out_h[i][j], j));
}
*dataArray << newRow;
}
我一开始是想着直接在下面delete newRow，然后会发现图就什么数据都没有了，因为dataArry中存放的就是newRow的地址，如果释放的话，数据就丢了。dataArry中存的不是地址，而是数据地址的位置，所以不能直接释放
dataArray->reserve(NN);
for (int i = 1; i <= NN; i++)
{
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(NN);
int index = 0;
for (int j = 1; j <= NN; j++)
{
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(i, out_h[i][j], j));
}
*dataArray << newRow;
delete newRow;
}
然后我是在更新完后做的，释放但是会闪退，我觉着可能是因为series->dataProxy()->resetArray(dataArray);是一个异步处理，在处理时候有一部分内存已经被释放了，所以就闪退了。
dataArray->reserve(NN);
for (int i = 1; i <= NN; i++)
{
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(NN);
int index = 0;
for (int j = 1; j <= NN; j++)
{
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(i, out_h[i][j], j));
}
*dataArray << newRow;
}
// 更新数据
series->dataProxy()->resetArray(dataArray);
for (int i = 0; i < dataArray->size(); i++) {
delete dataArray->at(i);
}
解决办法就，每次写数据前，把上次的释放就可以了
// 释放之前申请的内存
for (int i = 0; i < dataArray->size(); i++) {
delete dataArray->at(i);
}
// 清空保存的地址
dataArray->clear();
content_img->axisY()->setRange(min - min * 0.01, max + max * 0.01);
content_img->axisX()->setRange(0, N + 1 + 1);
content_img->axisZ()->setRange(0, N + 1 + 1);
// 按行列填数据
int NN = N + 1;
dataArray->reserve(NN);
for (int i = 1; i <= NN; i++)
{
QSurfaceDataRow *newRow = new QSurfaceDataRow(NN);
int index = 0;
for (int j = 1; j <= NN; j++)
{
(*newRow)[index++].setPosition(QVector3D(i, out_h[i][j], j));
}
*dataArray << newRow;
}
// 更新数据
series->dataProxy()->resetArray(dataArray);