VTK是一個基於面向物件的開源三維繪圖軟體包，和其它的的三維繪圖引擎如OSG、OGRE不同之處在於，VTK視覺化物件主要是各種資料，更加註重對資料分析處理後的視覺化，視覺化的內容是人們無法直接感受到的東西，如地質構造、地層分佈、礦床分佈、三維空間應力場的狀態變化等等，而OSG、OGRE是基於場景的視覺化，更強調視覺感官的感受，所以OSG主要應用於虛擬現實領域，而VTK主要應用於科學計算視覺化領域，本教程主要介紹VTK的視覺化應用。

       VTK的視覺化設計是基於管線流的設計模式，將要處理的資料作為流動介質在管線中流動，不同的階段對資料有不同的處理方式，VTK的視覺化管線主要由圖形模型和視覺化模型組成，如下圖所示：

 視覺化模型主要對資料進行處理，生成可被繪製的幾何體，而圖形模型主要對生成的幾何體進行繪製，在VTK的視覺化管線中所包含的物件一般包括：源物件、過濾器物件（可選）、對映器物件、Props物件、繪製器物件、繪製視窗，其中 源物件、過濾器物件（可選）、對映器物件 、繪製器物件、繪製視窗為處理物件， Props物件為資料物件，對映器物件是視覺化模型和圖形模型的介面。

     有了視覺化管線，VTK的視覺化過程就可以用資料在視覺化管線流動的過程來描述（資料在管線中流動過程中，被管線不同的物件處理，最終以圖形的方式表現資料資訊），VTK的視覺化管線具有如下特點：

1、變換

資料從原始的形式變換成圖元的形式，最終以圖形的形式顯示。

2、表現

用VTK內部定義的資料結構描述資料，形成資料集，用圖形的方式表現資料。

3、是基於面向物件的

       用面向物件的觀點描述視覺化管線，表現是資料物件，變換是處理物件。

      下面我們對VTK視覺化管線的各個物件分別介紹，在視覺化管線中，按對資料處理方式的不同，分為資料物件和處理物件，其中資料物件主要作用是表現資料資訊，並對錶現的資訊進行維護（建立、訪問、刪除），處理物件主要是對輸入的資料進行處理後生成輸出新的資料，處理物件主要包括：

1、源物件

       資料生成的源頭，資料來源主要包括從磁碟讀取資料檔案，如VTK所支援的各種格式檔案生成資料來源物件，這種源物件被稱為讀源物件，或者利用數學方法生成源物件，如利用多個四邊形構建一個圓柱體，這種物件被稱為程式源物件。

2、過濾器物件

      對源物件進行處理，生成新的資料集輸出。

3、對映器物件

     對映器物件主要作用是將視覺化模型生成的資料轉換到圖形模型進行繪製，或者以磁碟檔案的形式進行輸出。

以上對VTK視覺化管線做了一個簡單的介紹，下面通過一個示例程式來說明資料是如何在視覺化管線中流動的。

#include "stdafx.h"
#include "vtkCamera.h"
#include "vtkGenericRenderWindowInteractor.h"
#include "vtkInteractorStyleJoystickCamera.h"
#include "vtkInteractorStyleTrackballCamera.h"
#include "vtkLODActor.h"
#include "vtkLight.h"
#include "vtkPolyData.h"
#include "vtkPolyDataMapper.h"
#include "vtkPropPicker.h"
#include "vtkProperty.h"
#include "vtkRenderWindow.h"
#include "vtkRenderer.h"
#include "vtkSTLReader.h"
#include "vtkShrinkPolyData.h"
 

int main( int argc, char *argv[] ) {
  /建立繪製器物件
   vtkRenderer *ren1 = vtkRenderer::New();
  /設定相機
   ren1->GetActiveCamera()->SetClippingRange(0.294421 , 29.4421);
   ren1->GetActiveCamera()->SetDistance(7.94348);
   ren1->GetActiveCamera()->SetFocalPoint(-66.9367 , -49.4539 , 258.453);
   ren1->GetActiveCamera()->SetPosition(-67.8091 , -57.3489 , 258.377);
   ren1->GetActiveCamera()->SetViewAngle(20);
   ren1->GetActiveCamera()->SetViewUp(-0.82718 , 0.0860684 , 0.555306);
   ren1->GetActiveCamera()->SetParallelProjection(0);
   ren1->GetActiveCamera()->SetUseHorizontalViewAngle(0);
   ren1->SetBackground(0.1 , 0.2 , 0.4);
   ren1->SetLightFollowCamera(1);
  /建立繪製視窗
   vtkRenderWindow *renWin = vtkRenderWindow::New();
   renWin->AddRenderer(ren1);
   renWin->SetSize(1134 , 624);
  /建立互動器
   vtkRenderWindowInteractor *iren = vtkRenderWindowInteractor::New();
   iren->SetRenderWindow(renWin);
   iren->SetLightFollowCamera(1);
  /讀源物件讀取stl資料檔案
   vtkSTLReader *part = vtkSTLReader::New();
   part->SetOutput(part->GetOutput());
   part->SetFileName("42400-IDGH.stl");
  /建立過濾器物件，該物件將輸入資料集的每個單元向單元質心收縮
  /將會導致相鄰單元之間出現裂縫
   vtkShrinkPolyData *shrink = vtkShrinkPolyData::New();
  /將源物件和過濾器連線
   shrink->SetInput((vtkPolyData *) part->GetOutput());
  /設定收縮係數，如果為1，不收縮
   shrink->SetShrinkFactor(0.9);
  /建立對映器物件
   vtkPolyDataMapper *partMapper = vtkPolyDataMapper::New();
   partMapper->SetInput((vtkPolyData *) shrink->GetOutput());
   partMapper->SetNumberOfPieces(1);
   partMapper->SetScalarRange(0 , 1);
   partMapper->SetColorMode(0);
   partMapper->SetResolveCoincidentTopology(0);
   partMapper->SetScalarMode(0);
   partMapper->SetImmediateModeRendering(0);
   partMapper->SetScalarVisibility(1);
   partMapper->SetUseLookupTableScalarRange(0);
  /建立Props物件(Actor)
   vtkLODActor *partActor = vtkLODActor::New();
   partActor->SetMapper(partMapper);
   partActor->GetProperty()->SetAmbientColor(0.8275 , 0.8275 , 0.8275);
   partActor->GetProperty()->SetColor(0.8275 , 0.8275 , 0.8275);
   partActor->GetProperty()->SetDiffuseColor(0.8275 , 0.8275 , 0.8275);
   partActor->GetProperty()->SetOpacity(1);
   partActor->GetProperty()->SetInterpolation(1);
   partActor->GetProperty()->SetRepresentation(2);
   partActor->GetProperty()->SetBackfaceCulling(0);
   partActor->GetProperty()->SetEdgeVisibility(0);
   partActor->GetProperty()->SetFrontfaceCulling(0);
   partActor->SetOrigin(0 , 0 , 0);
   partActor->SetPosition(0 , 0 , 0);
   partActor->SetScale(1 , 1 , 1);
   partActor->SetVisibility(1);
  /將Actor物件新增到繪製器中
   ren1->AddActor( partActor );
  /繪製
   ren1->ResetCamera();
   ren1->ResetCameraClippingRange();
   renWin->Render();
   iren->Initialize();
   iren->Start();
  /刪除物件
   iren->Delete();
   part->Delete();
   partActor->Delete();
   partMapper->Delete();
   ren1->Delete();
   renWin->Delete();
   shrink->Delete();
   return 0;
}