使用 VTK 中的单元定位器来查找最近的点

---

开发环境：

1. Windows 11 家庭中文版
2. Microsoft Visual Studio Community 2019
3. VTK-9.3.0.rc0
4. vtk-example

---

demo解决问题：使用 VTK 中的单元定位器来查找最近的点

关键点：

1. 创建了一个球体数据源，并使用它构建了一个单元定位器（cell locator）。
2. 通过 FindClosestPoint 方法查找了测试点的最近点，并输出了最近点的坐标、到最近点的距离的平方以及包含最近点的单元格的 ID。
3. vtkCellTreeLocator vtkCellLocator的区别是什么?

vtkCellLocator 和 vtkCellTreeLocator 都是 VTK 中用于空间搜索的类，但它们之间存在一些区别。

vtkCellLocator 是 VTK 中用于查找单元格的类，它构建了一个内部的空间数据结构，用于高效地定位数据集中的单元格。它提供了多种方法，如查找距离给定点最近的单元格、查找被一条线穿过的所有单元格等。它适用于一般的空间搜索和相交检测。而 vtkCellTreeLocator 是 vtkCellLocator 的一个特定类型，它使用了一种叫做 "cell tree" 的数据结构来组织数据，以提高空间搜索的效率。相比于普通的 vtkCellLocator，vtkCellTreeLocator 在某些情况下可能具有更快的查询速度，特别是对于大型数据集和高维数据。

因此，可以说 vtkCellTreeLocator 是 vtkCellLocator 的一种优化实现，专门用于处理更复杂的空间搜索情况。当使用VTK进行空间搜索时，例如在三维数据集中查找最近的单元格或执行射线投射，您可以选择使用vtkCellLocator或vtkCellTreeLocator。

举个例子，如果您有一个非常大的三维数据集，比如地质模型或医学图像，您想要在其中执行大量的空间查询操作，那么使用vtkCellTreeLocator可能会比vtkCellLocator更有效率。因为vtkCellTreeLocator使用了一种更高效的数据结构，可以在大型和高维数据集中提供更快的查询速度。

另一方面，如果您的数据集相对较小，或者您只需要进行少量的空间查询操作，那么使用普通的vtkCellLocator可能已经足够满足您的需求。

因此，在选择使用哪种空间搜索类时，您可以根据您的具体应用场景和性能需求来决定。

---

prj name: CellLocator

#include 
#include 
#include 

int main(int, char*[])
{
  vtkNew<vtkSphereSource> sphereSource;
  sphereSource->Update();

  // Create the tree
  vtkNew<vtkCellLocator> cellLocator;
  cellLocator->SetDataSet(sphereSource->GetOutput());
  cellLocator->BuildLocator();

  double testPoint[3] = {2.0, 0.0, 0.0};

  // Find the closest points to TestPoint
  double closestPoint[3];   // the coordinates of the closest point will be
                            // returned here
  double closestPointDist2; // the squared distance to the closest point will be
                            // returned here
  vtkIdType cellId; // the cell id of the cell containing the closest point will
                    // be returned here
  int subId;        // this is rarely used (in triangle strips only, I believe)
  cellLocator->FindClosestPoint(testPoint, closestPoint, cellId, subId,
                                closestPointDist2);

  std::cout << "Coordinates of closest point: " << closestPoint[0] << " "
            << closestPoint[1] << " " << closestPoint[2] << std::endl;
  std::cout << "Squared distance to closest point: " << closestPointDist2
            << std::endl;
  std::cout << "CellId: " << cellId << std::endl;

  return EXIT_SUCCESS;
}

project name: CellTreeLocator

#include 
#include 
#include 
#include 

// Note that:
// vtkCellTreeLocator moved from vtkFiltersGeneral to vtkCommonDataModel in
// VTK commit 4a29e6f7dd9acb460644fe487d2e80aac65f7be9

int main(int, char*[])
{
  vtkNew<vtkSphereSource> sphereSource;
  sphereSource->SetCenter(0.0, 0.0, 0.0);
  sphereSource->SetRadius(1.0);
  sphereSource->Update();

  // Create the tree.
  vtkNew<vtkCellTreeLocator> cellTree;
  cellTree->SetDataSet(sphereSource->GetOutput());
  cellTree->BuildLocator();

  double testInside[3] = {0.5, 0.0, 0.0};
  double testOutside[3] = {10.0, 0.0, 0.0};

  double pcoords[3], weights[3];

  vtkIdType cellId;

  vtkNew<vtkGenericCell> cell;

  int returnValue = EXIT_SUCCESS;

  // Should be inside.
  cellId = cellTree->FindCell(testInside, 0, cell, pcoords, weights);
  if (cellId >= 0)
  {
    std::cout << "First point: in cell " << cellId << std::endl;
  }
  else
  {
    std::cout << "ERROR: Cell was not found but should have been." << std::endl;
    returnValue = EXIT_FAILURE;
  }

  // Should be outside.
  cellId = cellTree->FindCell(testOutside, 0, cell, pcoords, weights);
  if (cellId >= 0)
  {
    std::cout << "ERROR: Found point in cell " << cellId
              << " but it should be outside the domain." << std::endl;
    returnValue = EXIT_FAILURE;
  }
  else
  {
    std::cout << "Second point: outside" << std::endl;
  }

  return returnValue;
}