【VTK】VTK 让小球动起来，在 Windows 上使用 Visual Studio 配合 Qt 构建 VTK

知识不是单独的，一定是成体系的。更多我的个人总结和相关经验可查阅这个专栏：Visual Studio。

本文主要目的是在 Qt 界面中，显示出来使用 VTK 构建的小球，并让小球能够动起来。同时为了方便对比，又添加了一个静态的小球，用来作为参考，方便对比观察动态小球的运动。

先放出来最终效果，如下：

版本环境

• Win 11
• Visual Studio 2022
• Qt 6.2.8_msvs2019_64
• VTK 9.2.6
• 工程名字：A

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工程目标为：假定已经拥有了 x,y,z 坐标，实现当坐标值更改时，就更新 VTK 的小球位置。

工程的实现为：

设定了三个函数：

1. void initVTK(); 用来初始化 VTK 小球对象
2. void updateSpherePosition(double x, double y, double z); 更新小球位置
3. void checkPositionChange(); 检测位置是否变化，位置变了就更新，否则不更新

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void initVTK(); 函数中，主要包含：

• // 创建一个球体源和对应的 mapper
• // 创建一个 actor 来表示小球
• // 创建一个 actor 来表示参照物
• // 创建一个渲染器和窗口来显示小球和参照物
• // 将小球和参照物添加到渲染器中
• // 关联 vtkGenericOpenGLRenderWindow 和 QVTKOpenGLNativeWidget

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void updateSpherePosition(double x, double y, double z); 函数中，主要包含：

• // 使用 vtkActor 的 SetPosition 方法更新位置
• // 重新渲染

在 VTK 中，renderWindow->Render(); 是用来执行渲染过程的命令。每当场景的某个部分需要重新绘制时，例如因为数据或视图的变化，就需要调用这个方法。在本工程的情况中，每当小球的位置发生改变时，都需要重新渲染窗口来更新小球的显示位置。

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void checkPositionChange(); 函数中，主要包含：

• // 定义位置变量
• // TODO: 从你的数据源获取新的 x, y, z 坐标值，并存储在 newX, newY, newZ 中
• // 这里使用了一个 QElapsedTimer 类的 elapsedTimer 变量来记录程序运行时间
• // 判断位置是否变化，如果变化就调用 updateSpherePosition(double x, double y, double z); 函数更新小球位置

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最后，工程的关键，也就是触发的方式，采用的是计时器触发。计时器 timer 每过 50ms，就触发一次 checkPositionChange(); 函数，然后间接调用位置更新函数 updateSpherePosition(double x, double y, double z); 来实现小球位置的更新。

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关于工程的配置和具体的代码如下：

A.ui

ui 界面配置如下，一个 Widget 配置成 QVTKOpenGLNativeWidget。

不知道如和配置可以参考我的这个配置文章：【Visual Studio】在 Windows 上使用 Visual Studio 配合 Qt 构建 VTK。

A.h

// A.h
#pragma once

#include 
#include "ui_A.h"

#include 
#include 
#include 

#include 
#include 

class A : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    A(QWidget* parent = nullptr);
    ~A();

    // 将该函数添加为 public，以便在需要时更新小球位置
    void updateSpherePosition(double x, double y, double z);

private slots:
    void checkPositionChange();  // 添加一个新的槽函数，用于检查坐标变化

private:
    Ui::AClass ui;

    void initVTK();     // 将创建小球的过程抽象为一个单独的函数

    vtkSmartPointer<vtkActor> sphereActor;
    vtkSmartPointer<vtkActor> referenceActor;
    vtkSmartPointer<vtkGenericOpenGLRenderWindow> renderWindow;

    QTimer* timer;
    QElapsedTimer elapsedTimer;     // 定义一个变量来跟踪经过的时间，并使用这个时间来计算圆形路径上的点的坐标。

    double lastX, lastY, lastZ;
};

A.cpp

// A.cpp
#include "A.h"

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

A::A(QWidget* parent)
    : QMainWindow(parent),
    lastX(0), lastY(0), lastZ(0)
{
    ui.setupUi(this);

    // 配置 VTK 的初始设置
    initVTK();

    // 定时器，50ms 更新触发一次 checkPositionChange()
    timer = new QTimer(this);
    connect(timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(checkPositionChange()));
    timer->start(50);

    // 开始记录经过的时间，并使用这个时间来计算圆形路径上的点的坐标
    elapsedTimer.start();
}

A::~A()
{
}

void A::initVTK()
{
    // 创建一个球体源和对应的 mapper
    vtkSmartPointer<vtkSphereSource> sphereSource = vtkSmartPointer<vtkSphereSource>::New();
    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> sphereMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    sphereMapper->SetInputConnection(sphereSource->GetOutputPort());

    // 创建一个 actor 来表示小球
    sphereActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    sphereActor->SetMapper(sphereMapper);

    // 创建一个 actor 来表示参照物
    referenceActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    referenceActor->SetMapper(sphereMapper);
    referenceActor->SetPosition(0, 0, 0);  // 参照物的位置固定在 (0, 0, 0)

    // 创建一个渲染器和窗口来显示小球和参照物
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    renderWindow = vtkSmartPointer<vtkGenericOpenGLRenderWindow>::New();
    renderWindow->AddRenderer(renderer);

    // 将小球和参照物添加到渲染器中
    renderer->AddActor(sphereActor);
    renderer->AddActor(referenceActor);
    renderer->ResetCamera();
    
    // 关联 vtkGenericOpenGLRenderWindow 和 QVTKOpenGLNativeWidget
    ui.qvtkWidget->setRenderWindow(renderWindow);
}

void A::updateSpherePosition(double x, double y, double z) {
    sphereActor->SetPosition(x, y, z);
    renderWindow->Render();
}

void A::checkPositionChange() {
    double newX, newY, newZ;

    // TODO: 从你的数据源获取新的 x, y, z 坐标值，并存储在 newX, newY, newZ 中
    double t = elapsedTimer.elapsed() / 1000.0;  // convert ms to s
    newX = 1 * cos(t);
    newY = 1 * sin(t);
    newZ = 0;

    if (newX != lastX || newY != lastY || newZ != lastZ) 
    {
        updateSpherePosition(newX, newY, newZ);
    }

    lastX = newX;
    lastY = newY;
    lastZ = newZ;
}

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如果出现这个错误：有未经处理的异常：请求了严重的程序退出。

有可能是 VTK 配置的问题，回想下自己配置 VTK 时选择的时 Release 还是 Debug。如果还不知道，可以参考我的这个配置文章：【Visual Studio】在 Windows 上使用 Visual Studio 配合 Qt 构建 VTK。

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Ref.

1. VTK实时变化刷新，动态点显示
2. 【VTK】VTK+QT打开dicom图像并实时显示鼠标座标位置和像素值