三维可视化课程实验TVTK部分.docx

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三维可视化课程实验TVTK部分

TVTK部分

第一节创建一个基本三维对象

1.1CubeSource对象

三维对象变量s包含了构建三维长方体的所有信息

1.2Tvtk库的基本三维对象三维对象说明：

CubeSource立方体三维对象数据源ConeSource圆锥三维对象数据源CylinderSource圆柱三维对象数据源ArcSource圆弧三维对象数据源ArrowSource箭头三维对象数据源示例：

显示一个长方体

第二节TVTK的管线

2.1理解TVTK的管线

TVTK对象说明：

CubeSource通过程序内部计算输出一组描述长方体的数据（PolyData）

PolyDataMapperPolyData通过该映射器将数据映射为图形数据（mapper）

2.2用ivtk工具观察管线

使用ivtk显示立方体的程序：

程序运行结果：

光源

3.1

场景

第三节

Mayavi库的使用

Mayavi库的基本元素

Mayavi.mlab中的部分函数类别及说明：

绘图函数：

barchar、contour3d、contour_surf、flow、imshow、mesh、plot3d、points3d、quiver3d、surf、triangular_mesh

图形控制函：

clf、close、draw、figure、gcf、savefig、screenshot、sync_camera图形修饰函数：

colorbar、scalarbar、xlabel、ylabel、zlabel

相机控制函数：

move、pitch、roll、view、yaw

其他函数：

animate、axes、get_engine、show、set_engine

Mlab管线控制：

Open、set_vtk_src、adddataset、scalar_cut_plane

MayaviAPI中的部分函数类别及说明：

管线基础对象：

Scene、Source、Filter、ModuleManager、Module、PipelineBase、Engine

主视窗和UI对象：

DecoratedScene、MayaviScene、SceneEditor、MlabSceneModel、EngineView、EngineRichView

3.2绘图实例

运行结果：

实例二：

实例二运行结果：

第四节基于Numpy数组的绘图函数

4.1mlab对Numpy建立可视化过程

过程：

1、建立数据源

2、使用Filter（可选）

3、添加可视化模块

3D绘图函数-Points3d中的参数与说明：

OpcityVtk：

对象的整体透明度，该值为float型，默认为1.0；reset_zoom：

对新加入场景数据的放缩进行重置。

默认为True；resolution:

符号的分辨率，如球体的细分数，该值为整型，默认为8；scale_factor:

符号放缩的比例；

scale_mode:

符号的放缩模式，如vector、scalar、none；transparent:

根据标量值确定actor的透明度；vmax:

对colormap放缩的最大值；

vmin:

对colormap放缩的最小值；

4.23D绘图函数-surf

程序代码：

代码运行结果：

3D绘图函数-contour3d函数形式：

contour3d（scalars,⋯）

contour3d（x,y,z，scalars,⋯）网格上的数据用三维数据表示，X，Y，Z是三维坐标

4.3改变物体的外观

程序运行结果：

4.4鼠标选取操作鼠标选取：

on_mouse_pick（callback,type=‘point

Type:

'point','cell'or‘world'Button:

'Left','Middle'or‘RightRemove:

值为True则callbactk函数不起作用

',Button=‘Left',Remove=False）

第五节Mayavi可视化实例实例1：

Dragon绘制

实例运行结果：

实例二：

Canyon地形可视化

1.处理地形数据：

2.渲染地形数据

3.清空内存、创建窗口

程序运行结果：

第六节Traits基础

6.1Trait属性的功能

Trait库为Python对象的属性增加了类型定义功能。

同时还提供了以下功能：

1.初始化：

每个Trait属性都有自己的默认值；

2.验证：

Trait属性有明确的类型定义，满足定义的值才能赋值给属性；

3.代理：

Trait属性值可以代理给其他对象的属性；

4.监听：

Trait属性值发生变化时，运行事先指定的函数；

5.可视化：

拥有Trait属性的对象，可生成编辑Trait属性的界面；

6.2Event和button属性

Event属性功能：

当任何值对Event属性赋值时；不存储属性值，所赋值将会被忽略；如果试图获取属性值会产生异常。

button属性：

具备Event事件处理功能

通过TraitsUI库,自动生成界面中的按钮控件

6.3TraitsUI与Mayavi应用实例

建立mayavi窗口步骤

1、建立从HasTraits继承的类

1.1建立MlabSceneModel场景实例scene

1.2建立View视图

1.3定义__init__函数，生成数据

2、建立类的实例，调用configure_traits（）方法实例：

6.4基于交互控制的Mayavi窗口框架步骤

1、定义从HasTraits继承的类

1.1定义窗口中的变量

1.2定义监听函数、更新视图绘制

1.3定义视图的布局

2、调用configure_traits（）

第七节Scipy

7.1SciPy拟合与优化-optimize

optimize模块提供了许多数值优化算法，可以实现

1.非线性方程组求解

2.数据拟合

3.函数最小值

SciPy插值-interpolate模块提供了许多对数据进行插值运算的函数：

1.B样条曲线插值

2.外推

3.Spline拟合（UnivariateSpline插值运算）

4.二维插值运算等

7.2SciPy线性代数-linalg

Numpy和SciPy都提供了线性代数函数库linalg，SciPy更为全面：

1.解线性方程组

2.最小二乘解

3.特征值和特征向量

4.奇异值分解

7.3Scipy可视化实例---凸包的二维/三维可视化

凸包：

指N维空间中的一个区域，该区域中任意两点之间的线段都完全被包含在该区域之中，二维平面上的凸多边形就是典型的凸包。

程序代码：

写入文件：

程序运行结果：