第05章 09 使用Lookup绘制地形数据高程着色图

在VTK（Visualization Toolkit）中，可以使用颜色查找表（Lookup Table，简称LUT）来根据高程数据对地形进行着色。以下是一个示例代码，展示了如何使用VTK和C++来读取地形数据，并使用颜色查找表根据高程进行着色。

示例代码

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkDEMReader.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkDataSetMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkColorTransferFunction.h>
#include <vtkLookupTable.h>
#include <vtkProperty.h>
#include <vtkCamera.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2)
    {
        std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <DEMFileName>" << std::endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 读取DEM数据
    vtkSmartPointer<vtkDEMReader> reader = vtkSmartPointer<vtkDEMReader>::New();
    reader->SetFileName(argv[1]);
    reader->Update();

    // 获取ImageData
    vtkSmartPointer<vtkImageData> imageData = reader->GetOutput();

    // 创建颜色查找表
    vtkSmartPointer<vtkLookupTable> lookupTable = vtkSmartPointer<vtkLookupTable>::New();
    lookupTable->SetTableRange(imageData->GetScalarRange());
    lookupTable->SetNumberOfTableValues(256);
    lookupTable->Build();

    // 设置颜色映射，例如从低到高依次为蓝色到绿色到黄色到红色
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
        double value = lookupTable->GetTableValue(i)[0];
        double h = (value - lookupTable->GetTableRange()[0]) / (lookupTable->GetTableRange()[1] - lookupTable->GetTableRange()[0]);
        double r, g, b;
        if (h < 0.25)
        {
            r = 0.0;
            g = 4 * h;
            b = 1.0;
        }
        else if (h < 0.5)
        {
            r = 0.0;
            g = 1.0;
            b = 1.0 - 4 * (h - 0.25);
        }
        else if (h < 0.75)
        {
            r = 4 * (h - 0.5);
            g = 1.0;
            b = 0.0;
        }
        else
        {
            r = 1.0;
            g = 1.0 - 4 * (h - 0.75);
            b = 0.0;
        }
        lookupTable->SetTableValue(i, r, g, b, 1.0);
    }

    // 创建几何表示
    double bounds[6];
    imageData->GetBounds(bounds);
    double dx = (bounds[1] - bounds[0]) / imageData->GetDimensions()[0];
    double dy = (bounds[3] - bounds[2]) / imageData->GetDimensions()[1];

    vtkSmartPointer<vtkImageDataGeometryFilter> geometryFilter = vtkSmartPointer<vtkImageDataGeometryFilter>::New();
    geometryFilter->SetInputData(imageData);
    geometryFilter->Update();

    // 创建mapper和actor
    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    mapper->SetInputConnection(geometryFilter->GetOutputPort());
    mapper->SetLookupTable(lookupTable);
    mapper->SetScalarRange(imageData->GetScalarRange());

    vtkSmartPointer<vtkActor> actor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    actor->SetMapper(mapper);

    // 创建renderer, renderWindow, interactor
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    renderer->AddActor(actor);
    renderer->SetBackground(0.1, 0.2, 0.4);

    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    renderWindow->AddRenderer(renderer);
    renderWindow->SetSize(800, 600);

    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> interactor = vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    interactor->SetRenderWindow(renderWindow);

    // 设置相机
    renderer->GetActiveCamera()->SetPosition(0, 0, 1);
    renderer->GetActiveCamera()->SetFocalPoint(0, 0, 0);
    renderer->GetActiveCamera()->SetViewUp(0, 1, 0);
    renderer->ResetCamera();

    // 开始渲染和交互
    renderWindow->Render();
    interactor->Start();

    return EXIT_SUCCESS;
}

代码说明

1. 读取DEM数据 ：使用 vtkDEMReader 读取地形数据文件（如DEM文件）。
2. 创建颜色查找表 ：使用 vtkLookupTable 创建一个颜色查找表，根据高程数据的范围设置颜色映射。
3. 设置颜色映射：通过循环设置查找表的每个条目的颜色，实现从低到高的颜色渐变。
4. 创建几何表示 ：使用 vtkImageDataGeometryFilter 将ImageData转换为PolyData，以便进行渲染。
5. 创建mapper和actor ：使用 vtkPolyDataMapper 映射PolyData，并将颜色查找表应用到mapper上。
6. 设置渲染器、渲染窗口和交互器：创建渲染器、渲染窗口和交互器，并设置相机视角。
7. 渲染和交互：渲染窗口并启动交互循环。

编译和运行

确保你已经安装了VTK库，并正确配置了开发环境。编译和运行代码时，需要提供DEM数据文件作为命令行参数。

g++ -std=c++11 -o terrain_rendering terrain_rendering.cpp -lvtkCommonCore -lvtkCommonDataModel -lvtkIOImage -lvtkRenderingCore -lvtkRenderingOpenGL2 -lvtkInteractionStyle
./terrain_rendering /path/to/dem/file

注意事项

• 需要根据具体的DEM文件格式选择合适的读取器，例如 vtkDEMReader 适用于某些DEM格式。
• 颜色映射可以根据需求自定义，这里示例中使用了从蓝色到绿色到黄色到红色的渐变。
• 根据数据的大小和复杂度，可能需要调整渲染设置以获得更好的性能和视觉效果。