QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系
原⽂
QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系qt viewport
前两天看到有⼈问vtk的坐标系和qt的坐标系不同，之前有⽤qt实现了下vtk的测量距离和测量⾓度，其中就⽤到了QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系。这边记录⼀下：
本⾝是⾮计算机专业的本科，计算机视觉更是没有了解过，只记录下⾃⼰在⼯作中利⽤vtk实现可视化的实际应⽤经验。
我⾃⼰⼤概接触到这么⼏个坐标系：
1. qt的屏幕坐标系（paintEvent绘制⽤的）⼆维的，原点在左上
2. vtk的display坐标系 （vtk屏幕绘制的坐标系）⼆维的，原点在左下（右⼿坐标系）
3. vtk的 normalized display坐标系 （display的归⼀化，⽤在：有多个render时屏幕分割、屏幕指⽰控件
vtkOrientationMarkerWidget的位置）
4. vtk相机的 view坐标系 （x，y，z相对相机位置，范围 -1~1 ）
5. vtk的word坐标系 （x，y，z实际位置）
6. vtk的viewport和 normalized viewport。（就是vtk的renderer）
世界坐标、
视图坐标（计算机图形渲染坐标系）
显⽰坐标（显⽰设备上的实际屏幕坐标）
⾓度测量
这个直接测量三个点的⾓度就⾏，不需要转到vtk的坐标系下，⽤qt的屏幕点计算即可
double GeneralAlgorithm::IncludedAngleLine(
QPointF pos1, QPointF pos2, QPointF pos3, QPointF pos4)
{
double k1 =(pos2.y()- pos1.y())/(pos2.x()- pos1.x());
double k2 =(pos4.y()- pos3.y())/(pos4.x()- pos3.x());
return atan(abs((k2 - k1)/(1+ k1 * k2)))*57.29578;
}
距离测量
需要从QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系。
qt的屏幕坐标和vtk的屏幕坐标原点位置⼀个左上⼀个左下，所以y轴需要处理下 1023 - pos1.y()，1024是vtk窗⼝的⼤⼩。
vtk屏幕坐标转vtk空间坐标，如果确定是在焦平⾯上则直接⽤ viewport的 WorldToDisplay即可。
如果有偏移则需要判断是平⾏投影还是透视投影。
其实可以看到很多vtk⾃带的rep和handle都分2d和3d，区别就在于平⾏投影还是透视投影。
翻源码可以看出：
2d（平⾏投影）直接使⽤现成的vtkCoordinate，
3d（平⾏或透视）都是根据ActiveCamera⾃⼰判断，⽐如下边注释的部分
double GeneralAlgorithm::ComputeWorldPosition(
vtkRenderer *ren,double displayPos[],double worldPos[])
{
double fp[4];
ren->GetActiveCamera()->GetFocalPoint(fp);
fp[3]=1.0;
ren->SetWorldPoint(fp);
ren->WorldToDisplay();
ren->GetDisplayPoint(fp);
double tmp[4];
tmp[0]= displayPos[0];
tmp[1]= displayPos[1];
tmp[2]= fp[2];
ren->SetDisplayPoint(tmp);
ren->DisplayToWorld();
ren->GetWorldPoint(tmp);
// 沿观察⽅向从焦平⾯“偏移”平移焦点。（我这⾥测量距离不需要）
//    double Offset = 0.0;
//    double focalPlaneNormal[3];
//    ren->GetActiveCamera()->GetDirectionOfProjection(focalPlaneNormal); //    if (ren->GetActiveCamera()->GetParallelProjection()) {
//        tmp[0] += (focalPlaneNormal[0] * Offset);
//        tmp[1] += (focalPlaneNormal[1] * Offset);
//        tmp[2] += (focalPlaneNormal[2] * Offset);
//    } else {
//        double camPos[3], viewDirection[3];
//        ren->GetActiveCamera()->GetPosition(camPos);
//        viewDirection[0] = tmp[0] - camPos[0];
//        viewDirection[1] = tmp[1] - camPos[1];
//        viewDirection[2] = tmp[2] - camPos[2];
//        vtkMath::Normalize(viewDirection);
//        double costheta = vtkMath::Dot(viewDirection, focalPlaneNormal)
//          / (vtkMath::Norm(viewDirection) * vtkMath::Norm(focalPlaneNormal)); //        if (costheta != 0.0) // 透视投影中0.0不可能
//        {
//            tmp[0] += (viewDirection[0] * Offset / costheta);
//            tmp[1] += (viewDirection[1] * Offset / costheta);
//            tmp[2] += (viewDirection[2] * Offset / costheta);
//        }
//    }
worldPos[0]= tmp[0];
worldPos[1]= tmp[1];
worldPos[2]= tmp[2];
return1;
}
double GeneralAlgorithm::GetDistance(
QPointF pos1, QPointF pos2, vtkRenderer *renderer)
{
double p1[3], p2[3];
double display1[2]{ pos1.x(),1023- pos1.y()},
display2[2]{ pos2.x(),1023- pos2.y()};
ComputeWorldPosition(renderer, display1, p1); ComputeWorldPosition(renderer, display2, p2);
double distance =sqrt(vtkMath::Distance2BetweenPoints(p1, p2));
return distance;
}

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