基于VTK的Qt应用程序开发
1. CMakeLists.txt文件
我们已经知道了VTK工程的管理是用CMake的，而Qt自身有qmake工具，如果对于一些小工程而言，单纯的Qt程序用qmake来构建工程，确实很方便，但如果随着工程复杂度的增加以及工程依赖其他的函数库时，使用CMake来管理工程或许是一个明智的选择。而且随着你对CMake语法的了解，你会发现用CMake来管理工程是一件非常棒的事情。
我们先看看对于单纯的Qt工程，怎么来写CMakeLists.txt脚本文件。
1.1 用CMake来管理Qt工程
官方对于这个话题给出的解释在这里。我们引用一下这篇博文的图，然后给出每句CMakeLists.txt脚本的注释，结合这个图以及脚本的注释，相信你应该能明白了。
#----------------------------------------------
# 下面这两行，没什么好解释的
cmake_minimum_required( VERSION 2.8 )
project( YourProjectName )
#----------------------------------------------
# 下面这两行，也没什么好解释的
find_package( Qt4 REQUIRED )
include( ${QT_USE_FILE} )
#----------------------------------------------
# 程序所有源文件。<TODO:在此处添加源文件>
# 定义变量Project_SRCS，其值为所列的文件列表
SET( Project_SRCS
main.cpp
)
#----------------------------------------------
# 程序所有UI文件。<TODO:在此处添加UI文件>
# 定义变量Project_UIS，其值为所列的文件列表
SET( Project_UIS
YourQtWindows.ui
)
#----------------------------------------------
# 所有包含Q_OBJECT的头文件。<TODO:在此处添加头文件>
# 定义变量Project_MOC_HDRS，其值为所列的文件列表
SET( Project_MOC_HDRS
YourQtProjectFiles.h
)
#-----------------------------------------------
# 通过Qt的uic.exe生成UI文件对应的ui_XXXX.h文件
# 将生成的ui_XXXX.h文件放在变量Project_UIS_H里，
# QT4_WRAP_UI就是干这个事情。
QT4_WRAP_UI( Project_UIS_H ${Project_UIS} )
#-----------------------------------------------
# 通过Qt的moc.exe生成包含Q_OBJECT的头文件对应的
# moc_XXXX.cxx文件，将生成的moc_XXXX.cxx文件放在
# 变量Project_MOC_SRCS里。QT4_WRAP_CPP就是干这个事情。
QT4_WRAP_CPP( Project_MOC_SRCS ${Project_MOC_HDRS} )
#-----------------------------------------------
# Qt的MOC和UIC程序生成的moc_XXXX.cxx和ui_XXXX.h
# 等文件是存放在CMake的“Where to build the binaries"
# 里指定的目录里，所以必须都这些路径包含进来。
INCLUDE_DIRECTORIES( ${Project_SOURCE_DIR}
${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}
)
#-----------------------------------------------
# Qt程序如果有资源文件(*.qrc)，要包含资源文件，
# 然后用Qt的rcc.exe生成相应的qrc_XXXX.cpp文件。
# QT4_ADD_RESOURCES就是干这个事情。
SET( Project_RCCS YourProject.qrc)
QT4_ADD_RESOURCES( Project_RCC_SRCS ${Project_RCCS})
#-----------------------------------------------
# 根据程序的cpp文件、头文件以及中间生成的ui_XXXX.h、
# moc_XXXX.cxx、qrc_XXXX.cxx等生成可执行文件，并链接
# Qt的动态库(Qt的动态库都定义在QT_LIBRARIES变量里了)
ADD_EXECUTABLE( YourProjectName
${Project_SRCS}
${Project_UIS_H}
${Project_MOC_SRCS}
${Project_RCC_SRCS}
)
TARGET_LINK_LIBRARIES ( YourProjectName ${QT_LIBRARIES} )
1.2 用CMake来管理Qt与VTK工程
我们在上面的基础上添加VTK相关的CMake脚本文件，如下：
#----------------------------------------------------------------------------------
cmake_minimum_required( VERSION 2.8 )
project( CombineQtAndVTK )
#----------------------------------------------------------------------------------
find_package( VTK REQUIRED )
find_package( Qt4 REQUIRED )
include( ${VTK_USE_FILE} )
include( ${QT_USE_FILE} )
#----------------------------------------------------------------------------------
SET( PROJECT_SRCS
main.cpp
ProjectMainWindow.cpp
)
SET( PROJECT_UIS
ProjectMainWindow.ui
)
SET( PROJECT_MOC_HDRS
ProjectMainWindow.h
)
#----------------------------------------------------------------------------------
QT4_WRAP_UI( PROJECT_UIS_H
${PROJECT_UIS}
)
QT4_WRAP_CPP( PROJECT_MOC_SRCS
${PROJECT_MOC_HDRS}
)
#----------------------------------------------------------------------------------
INCLUDE_DIRECTORIES( ${PROJECT_SOURCE_DIR}
${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}
${VTK_DIR}
)
ADD_EXECUTABLE( CombineQtAndVTK
${PROJECT_SRCS}
${PROJECT_UIS_H}
${PROJECT_MOC_SRCS}
)
TARGET_LINK_LIBRARIES ( CombineQtAndVTK
${VTK_LIBRARIES}
QVTK
)
以上的脚本除了红色字体标注的跟1.1注释的不太像之外，其他的都一样，不再解释。
1.3 CMake脚本里增加工程环境变量的加载
很多非计算机专业的用户在使用VTK进行编程时，经常会碰到类似下图所示的一些错误。
碰到这样的错误以后，可能很多用户就不知道怎么处理了，其实上面的提示信息已经写得非常清楚了，就是缺少“vtkCommon.dll”文件。但是又有人会说：我的电脑里明明有这个文件存在啊，为什么会找不到呢？
一般的解决方法可能是：
方法一：将缺少的dll文件全部拷贝的工程的Debug或者Release目录下(拷贝的时候要注意你编译的VTK是Debug版本的还是Release版本的，如果拷错的话，又会出现其他不可预知的错误了)。但是这个方法是你每建一个工程，运行工程之前得把缺少的动态库文件又要拷贝过去，如果你不嫌麻烦的话，可以采用。
方法二：将缺少的dll文件全部拷贝到Windows系统的目录下，即C:\Windows\system32或者C:\Windows\system目录下，这个方法是你拷贝一次，以后再基于你拷贝的VTK动态库的工程运行的时候问题都解决了。但它同样有一个问题，假如你电脑里的VTK升级成别的版本，重新编译了一份动态库，或者是同时在你电脑里编译了好几个版本的VTK，这个时候就有点凌乱了。
为什么这两种方法都可以解决问题？原来动态编译的程序在启动的时候，会搜索程序所在的目录以及系统环境变量PATH所列的目录，如果这些目录有该程序需要的动态库时，就加载它们，如果没有，就提示无法加载相应动态库的错误。
可以在工程的CMakeLists.txt文件里添加一些脚本，把系统的PATH环境变量作一些更改，在工程启动之前加载这些环境变量。也就是(在工程的CMakeLists.txt最后添加)：
#-----------------------------------------------------------------------------------
# Construct a list of paths containing runtime directories for project applications on Windows
set(PROJECT_RUNTIME_PATH "${VTK_LIBRARY_DIRS}/@VS_BUILD_TYPE@;
${CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY}/@VS_BUILD_TYPE@"
)
if(QT4_FOUND)
set(PROJECT_RUNTIME_PATH "${PROJECT_RUNTIME_PATH};${QT_LIBRARY_DIR}/../bin")
endif()
include(CreateWindowsBatchScript.cmake)
# If we are under Windows, create two batch files which correctly
# set up the environment for the application and for Visual Studio
if(WIN32)
set(VS_SOLUTION_FILE "${PROJECT_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.sln")
foreach(VS_BUILD_TYPE debug release)
CreateWindowsBatchScript("${CMAKE_SOURCE_DIR}/StartVS.bat.in"
${PROJECT_BINARY_DIR}/StartVS_${VS_BUILD_TYPE}.bat
${VS_BUILD_TYPE})
endforeach()
endif(WIN32)
以上的脚本也不是特别复杂，但提到了两个文件：CreateWindowsBatchScript.cmake以及StartVS.bat.in。这两个文件的内容分别是：
CreateWindowsBatchScript.cmake：
function(CreateWindowsBatchScript in out build_type)
if(VTK_DIR)
set(VTK_BIN_DIR "${VTK_DIR}/bin/${build_type}")
else()
set(VTK_BIN_DIR)
endif()
set(VS_BUILD_TYPE ${build_type})
configure_file(${in} ${out} @ONLY)
# substitute again
configure_file(${out} ${out} @ONLY)
endfunction()
StartVS.bat.in：
@set CL=/D_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE /D_CRT_NONSTDC_NO_DEPRECATE @set LINK=/LARGEADDRESSAWARE PATH=@PROJECT_RUNTIME_PATH@;%PATH% "@VS_SOLUTION_FILE@"
将工程通过CMake的configure->generate以后，即可生成StartVS_debug.bat和StartVS_release.bat两个脚本文件。如果你要编译、运行Debug版本的工程，即双击StartVS_debug.bat文件打开对应的工程，同理，Release版本的也一样。一旦按这种方式打开相应的工程，就不用再担心类似“无法加载***.dll文件”的错误了。如果你的程序还增加了ITK等函数库，也可以照着上面的脚本作相应的修改。
注意：使用时将CreateWindowsBatchScript.cmake和StartVS.bat.in两个文件与工程的CMakeLists.txt放在同一级目录里。即类似下图的目录结构：
2. 用QVTKWidget整合Qt&VTK
Qt与VTK的整合可以使用VTK提供的类QVTKWidget，看这个类名就知道这个类其实就是一个Qt里的Widget (QVTKWidget派生自QWidget)，所以可以把它当作普通的Qt里的Widget来使用，甚至可以在Qt Designer里像Qt的其他标准控件一样拖来拖去。
2.1 在Qt Designer里集成
要实现QVTKWidget在Qt Designer里像Qt的其他标准控件一样拖来拖去，需要把编译生成的QVTKWidgetPlugin.dll/QVTKWidgetPlugin.lib(Release版本)复制到Qt的安装目录里的plugins\designer目录下。完了以后，你会在Qt Designer里面看到如下的控件：
2.2 读入一幅图像，并在Qt界面上显示
接下来，我们来完成一个小功能，就是读入一幅JPG图像，然后在Qt界面上，用VTK来显示。功能非常简单，程序也非常简单。上代码：
ProjectMainWindow.h:
#ifndef Project_MainWindow_H
#define Project_MainWindow_H
#include <QMainWindow>
#include "ui_ProjectMainWindow.h"
#include <vtkSmartPointer.h>
class vtkImageViewer2;
class vtkRenderer;
class ProjectMainWindow : public QMainWindow, public Ui::ProjectMainWindow
{
Q_OBJECT
public:
ProjectMainWindow();
~ProjectMainWindow();
private slots:
//响应打开图像文件的槽函数
void onOpenSlot();
private:
vtkSmartPointer< vtkImageViewer2 > m_pImageViewer;
vtkSmartPointer< vtkRenderer > m_pRenderder;
};
#endif
ProjectMainWindow.cpp:
#include "ProjectMainWindow.h"
#include <QFileDialog>
#include <QDir>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkImageViewer2.h>
#include <QVTKWidget.h>
#include <vtkJPEGReader.h>
#include <vtkImageActor.h>
ProjectMainWindow::ProjectMainWindow()
{
setupUi(this);
m_pImageViewer = vtkSmartPointer< vtkImageViewer2 >::New();
m_pRenderder = vtkSmartPointer< vtkRenderer >::New();
// 设置m_QVTKWidget的渲染器
m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->AddRenderer(m_pRenderder);
//连接打开的信号与相应的槽
connect( m_OpenAction, SIGNAL( triggered() ), this, SLOT( onOpenSlot() ) );
}
ProjectMainWindow::~ProjectMainWindow()
{
}
void ProjectMainWindow::onOpenSlot()
{
QString filter;
filter = "JPEG image file (*.jpg *.jpeg)";
QDir dir;
QString fileName = QFileDialog::getOpenFileName( this,
QString(tr("打开图像")), dir.absolutePath() , filter );
if ( fileName.isEmpty() == true ) return;
// 支持带中文路径的读取
QByteArray ba = fileName.toLocal8Bit();
const char *fileName_str = ba.data();
// 用vtkJPEGReader读取JPG图像
vtkSmartPointer<vtkJPEGReader> reader = vtkSmartPointer<vtkJPEGReader>::New();
reader->SetFileName(fileName_str);
// 将reader的输出作为m_pImageViewer的输入，并设置m_pImageViewer与渲染器m_pRenderer的关联
m_pImageViewer->SetInput(reader->GetOutput());
m_pImageViewer->UpdateDisplayExtent();
m_pImageViewer->SetRenderWindow(m_QVTKWidget->GetRenderWindow());
m_pImageViewer->SetRenderer(m_pRenderder);
m_pImageViewer->SetupInteractor(m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->GetInteractor());
m_pImageViewer->SetSliceOrientationToXY(); //默认就是这个方向的
m_pImageViewer->GetImageActor()->InterpolateOff();
m_pRenderder->ResetCamera();
m_pRenderder->DrawOn();
m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->Render();
}
程序运行结果：
2.3 用vtkEventQtSlotConnect实现VTK事件与Qt槽的连接
类vtkEventQtSlotConnect可以实现VTK的事件与Qt的槽函数的连接，VTK的事件主要在vtkCommand.h文件里定义，包括鼠标单击、鼠标双击、鼠标移动等等，如：
vtkCommand::ProgressEvent
vtkCommand::ErrorEvent
vtkCommand::WarningEvent
vtkCommand::PickEvent
vtkCommand::StartPickEvent
vtkCommand::EndPickEvent
vtkCommand::CharEvent
vtkCommand::KeyPressEvent
vtkCommand::KeyReleaseEvent
vtkCommand::LeftButtonPressEvent
vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent
vtkCommand::MouseMoveEvent
……
具体的代码实现：
private slots:
//响应鼠标移动的消息，实时输出鼠标的当前位置
void updateCoords(vtkObject* obj);
private:
vtkEventQtSlotConnect* m_Connections;
源文件：
//构造函数里：
m_Connections = vtkEventQtSlotConnect::New();
m_Connections->Connect(m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->GetInteractor(),
vtkCommand::MouseMoveEvent,
this,
SLOT(updateCoords(vtkObject*)));
//槽函数的实现
void ProjectMainWindow::updateCoords(vtkObject* obj)
{
// 获取交互器
vtkRenderWindowInteractor* iren = vtkRenderWindowInteractor::SafeDownCast(obj);
// 获取鼠标的当前位置
int event_pos[2];
iren->GetEventPosition(event_pos);
QString str;
str.sprintf("x=%d : y=%d", event_pos[0], event_pos[1]);
m_StatusBar->showMessage(str);
}
示例代码及该博文文档下载地址：http://download.csdn.net/detail/www_doling_net/5137375