【VTK】VTK框选表面拾取三角面片——通过观察者命令模式

VTK框选拾取三角面片

最近需要实现拾取三角面片的交互功能，看了官方示例和网友分享，都是使用vtkInteractorStyleRubberBandPick搭配vtkAreaPicker。但是具体实现方法都是选择继承vtkInteractorStyleRubberBandPick的方式，重写里面的方法。我觉得使用观察者命令模式去实现这个功能是更合理便捷的方法。

效果预览

功能说明

通过鼠标框选模型表面的面片，然后利用红色边框显示被框选的三角面片

方法介绍

• 利用vtkInteractorStyleRubberBandPick交互方式实现框选。（通过R键切换交互模式和框选模式）

• 利用vtkAreaPicker收集框选的信息。VTK还提供了vtkCellPicker，但是CellPicker只能选中某个对象，不能框选一个集合。

• 利用观察者命令模式来实现显示被框选面片的逻辑功能。

• 源代码中已经写好详细注释。

源代码

完整代码可以直接编译运行

#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkInteractorStyleRubberBandPick.h>
#include <vtkAreaPicker.h>
#include <vtkCommand.h>
#include <vtkCallbackCommand.h>
#include <vtkExtractPolyDataGeometry.h>
#include <vtkSphereSource.h>
#include <vtkPlanes.h>
#include <vtkDataSetMapper.h>
#include <vtkProperty.h>

/*
* 定义命令：
* 使用vtkInteractorStyleRubberBandPick交互方式时，会自动触发vtkAreaPicker
* 交互时框选的信息会存储在vtkAreaPicker中
* 将vtkAreaPicker的结束拾取事件绑定vtkPickerCallback
* 类似QT中信号与槽的机制
* vtkAreaPicker触发结束拾取信号，然后执行vtkPickerCallback中的Execute函数
*/
class vtkPickerCallback : public vtkCommand
{
public:
	//@brief 定义New函数(固定格式)
	static vtkPickerCallback* New() {return new vtkPickerCallback;}
	//@brief 定义Execute函数(vtkCommand中的Execute为纯虚函数，必须要实现)
	virtual void Execute(vtkObject* caller, unsigned long, void*);
	void SetPolyData(vtkPolyData* input);
	void SetRenderer(vtkRenderer* input);
	
private:
	vtkPolyData* polyData;				//需要处理的几何数据
	vtkRenderer* renderer;				//需要调用的渲染器

	vtkDataSetMapper* mapper;			//用于显示框选面片的mapper
	vtkActor* actor;					//用于显示框选面片的actor
};

int main()
{
	//****************创建球体*****************
	vtkSphereSource* sphere = vtkSphereSource::New();
	sphere->SetThetaResolution(18);
	sphere->SetPhiResolution(18);
	sphere->SetRadius(10);
	sphere->SetCenter(0, 0, 0);
	sphere->Update();

	//****************创建Mapper***************
	vtkPolyDataMapper* mapper = vtkPolyDataMapper::New();
	mapper->SetInputConnection(sphere->GetOutputPort());
	//换成此语句效果一致：mapper->SetInputData(sphere->GetOutput());
	
	//****************创建Actor****************
	vtkActor* actor = vtkActor::New();
	actor->SetMapper(mapper);

	//****************创建渲染器***************
	vtkRenderer* renderer = vtkRenderer::New();
	renderer->AddActor(actor);

	//****************创建渲染窗口*************
	vtkRenderWindow* renderWindow = vtkRenderWindow::New();
	renderWindow->AddRenderer(renderer);
	
	//****************创建交互器***************
	vtkRenderWindowInteractor* renderWindowInteractor = vtkRenderWindowInteractor::New();

	//****************创建交互方式*************
	vtkInteractorStyleRubberBandPick* interactorStyle = vtkInteractorStyleRubberBandPick::New();

	//****************创建拾取回调函数*********
	vtkPickerCallback* callback = vtkPickerCallback::New();
	callback->SetPolyData(sphere->GetOutput());
	callback->SetRenderer(renderer);

	//****************创建区域拾取器***********
	vtkAreaPicker* areaPicker = vtkAreaPicker::New();
	areaPicker->AddObserver(vtkCommand::EndPickEvent, callback);		//为“结束拾取”事件绑定“拾取回调函数”
	
	renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);				//为交互器设置渲染窗口
	renderWindowInteractor->SetInteractorStyle(interactorStyle);		//为交互器设置交互方式
	renderWindowInteractor->SetPicker(areaPicker);						//为交互器设置拾取器

	renderWindowInteractor->Start();

	return 0;
}

void vtkPickerCallback::Execute(vtkObject* caller, unsigned long, void*)
{
	//通过反射获取调用者
	vtkAreaPicker* areaPicker = static_cast<vtkAreaPicker*>(caller);
	//获取框选的视锥体（由六个面组成）
	vtkPlanes* frustum = areaPicker->GetFrustum();
	//提取视锥体内的模型
	vtkExtractPolyDataGeometry* extract = vtkExtractPolyDataGeometry::New();
	extract->SetInputData(polyData);
	extract->SetImplicitFunction(frustum);
	extract->Update();
	//设置actor
	mapper->SetInputConnection(extract->GetOutputPort());
	mapper->ScalarVisibilityOff();
	actor->GetProperty()->SetColor(1, 0, 0);
	actor->GetProperty()->SetPointSize(5);
	actor->GetProperty()->SetRepresentationToWireframe();
	//渲染器加入显示框选的actor
	renderer->AddActor(actor);

}

void vtkPickerCallback::SetPolyData(vtkPolyData* input)
{
	polyData = input;
}

void vtkPickerCallback::SetRenderer(vtkRenderer* input)
{
	renderer = input;
	//初始化用于显示框选面片的mapper和actor
	mapper = vtkDataSetMapper::New();
	actor = vtkActor::New();
	actor->SetMapper(mapper);
}

存在问题

因为算法上是利用框选后生成的视锥体去切割模型然后提取视锥体内的面片，所以会出现将前面和后面的面片都被囊括进来。我在下一篇文章会解决这个问题。 下一篇：VTK框选表面拾取面片——仅选中前表面