VTK 简介

VTK 简介#

Dash VTK的目标是将VTK/vtk.js可视化集成到Dash框架中。

VTK 代表可视化工具包，用 C++ 编写的流行库，也可以在 Python 中使用，用于科学和医疗领域的数据处理和可视化。通常，VTK 用于可视化来自模拟或传感器（如 LIDAR 扫描仪）的 3D 几何图形。在医疗领域，VTK 通过进行体渲染和/或切片来呈现 3D 图像（即 CT、MRI 等）。

另一方面，Vtk.js 是 VTK 的子集，专注于 JavaScript 世界中的渲染方面。Vtk.js 采用与其大哥 VTK/C++ 相同的架构和对象分解，但使其易于在浏览器内部使用。

Dash VTK 允许用户在服务器端使用 VTK 进行任何数据处理，并提供将可视化推送到客户端的基础设施，以获得更好的体验。Dash VTK 不需要 VTK，但可以无缝地利用它来查看点云、CFD 模拟或任何与 3D 网格或 3D 图像相关的内容。

在 VTK 中，有 3 种主要类型的对象，这些对象是理解其可视化原理的关键。首先是 View，它只是容器，用于显示您想要查看的任何 DataSource 的表现（Representation）。

View#

View 是 3D 视图，可以进行网格的几何渲染或 3D 图像的体渲染。通过配置，该视图可以作为 2D 视图使用，在使用平行投影时阻止旋转交互。View 组件可以通过以下一组属性进行配置。

dash_vtk.View(
  id='vtk-view',
  background=[0, 0, 0],           # RGB 数组由介于 0 和 1 之间的浮点数值组成
  interactorSettings=[...],       # 将鼠标事件绑定到相机动作（旋转、平移、缩放等）
  cameraPosition=[x,y,z],         # 相机最初在 3D 世界中应放置的位置
  cameraViewUp=[dx, dy, dz],      # 作为初始相机视图向上的向量
  cameraParallelProjection=False, # 应该用透视图查看我们的 3D 作品，还是用没有深度感的平面视图
  triggerRender=0,                # 用于在时间戳不同时触发渲染的时间戳
  triggerResetCamera=0,           # 用于在时间戳不同时触发相机重置的时间戳
  # clickInfo,                    # 只读属性，用于检索拾取的表现（representation）id 和拾取(picking )信息
  # hoverInfo                     # 只读属性，用于检索拾取的表现（representation）id 和拾取(picking )信息
)

对于 interactorSettings，期望鼠标事件类型与动作相关联的列表。下面的示例是默认使用的设置：

interactorSettings = [
  {
    button: 1,
    action: 'Rotate',
  }, {
    button: 2,
    action: 'Pan',
  }, {
    button: 3,
    action: 'Zoom',
    scrollEnabled: true,
  }, {
    button: 1,
    action: 'Pan',
    shift: true,
  }, {
    button: 1,
    action: 'Zoom',
    alt: true,
  }, {
    button: 1,
    action: 'ZoomToMouse',
    control: true,
  }, {
    button: 1,
    action: 'Roll',
    alt: true,
    shift: true,
  }
]

鼠标事件可以通过以下一组属性来标识：

  • button: 1/2/3 # 应该按下哪个按钮

  • shift: True/False # Shift键是否按下

  • alt: True/False # Alt键是否按下

  • control: True/False # Ctrl键是否按下

  • scrollEnabled: True/False # 某些动作也可以通过滚动触发

  • dragEnabled: True/False # 主要用于禁用默认的拖动行为

动作可以是以下之一：

  • Pan: 将在垂直于相机的平面上平移对象

  • Zoom: 根据拖动方向将对象拉近或拉远

  • Roll: 将围绕视图方向旋转对象

  • ZoomToMouse: 在保持最初在鼠标下的位置不变的同时进行缩放

Representation#

表现（Representation）负责将 DataSource 转换成可视化的内容，这些内容将在 View 中呈现。

到目前为止，在 dash_vtk 中提供了3种核心类型的 Representation：

  • GeometryRepresentation：几何表现（Representation）将期望是网格，并将其渲染为几何渲染（想象三角形集合）。

  • VolumeRepresentation：体积表现将期望 3D 图像，并使用体渲染技术进行渲染，该技术可以让您透视（雾状物体）。

  • SliceRepresentation：切片表现将期望 3D 图像，并沿着给定轴对其进行切片。 应该将表现放在View的子元素中。

DataSource#

DataSource 可以是许多东西，但主要是能够产生数据的东西。换句话说，它可以是数据集或过滤器，用于处理某些数据并生成新的数据，甚至可以是读取器，用于读取某种输入（文件、URL等）并生成一些数据。任何 DataSource 都可以放在另一个 DataSource 的子元素中，后者将作为过滤器使用，或者简单地传递给 Representation。

在 dash_vtk 中，我们有几个对象属于这个类别。下面的列表为您提供了这些对象的概览。

  • Algorithm：允许您实例化 vtk.js 算法，该算法可以是过滤器（如 vtkWarpScalar）或源（如 vtkLineSource, vtkConeSource, vtkPlaneSource, vtkSphereSource, vtkCylinderSource）。

  • ImageData：到目前为止我们所说的3D图像。这个元素将让您定义组成3D图像的每一个部分。

  • PolyData：一个表面网格（点、三角形等）。这个元素将让您定义网格的各个部分。

  • Reader：与 Algorithm 类似，除了读取器有共同的 API，并且这个元素让您利用这些 API。

  • ShareDataSet：允许您捕获任何 DataSource，并在另一个处理管道或表现中使其可用，而不会复制从服务器发送到客户端的数据。

  • Mesh：类似于 PolyData，除了它有 Python 辅助函数，帮助您将 vtkDataSet 映射到 Mesh 的属性中。

  • Volume：类似于 ImageData，除了它有 Python 辅助函数，帮助您将 vtkImageData 映射到 Volume 的属性中。

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