VTK中世界坐标转换为视图坐标的正确实现方法求助

问题原因 #

你的现有代码最后将目标坐标系设置为Display，得到的结果是屏幕像素坐标，和你需要的j、k取值在[-1,1]的标准化视图坐标完全不符，所以结果异常。vtkCoordinate确实没有提供GetComputedViewValue()方法直接返回标准化视图坐标，你可以通过以下两种方案实现转换。

解决方法 #

方案1：直接通过相机变换矩阵计算（最可靠） #

直接从渲染器的相机中获取视图、投影变换矩阵，手动计算得到标准化设备坐标，就是你需要的[j,k,t]：

import numpy as np

# 待转换的世界坐标点
world_point = np.array([x, y, z, 1.0])
# 获取视图变换矩阵（世界坐标转相机坐标）
view_mat = np.array(renderer.GetActiveCamera().GetViewTransformMatrix())
# 获取投影变换矩阵（相机坐标转裁剪坐标）
proj_mat = np.array(renderer.GetActiveCamera().GetProjectionTransformMatrix(renderer.GetTiledAspectRatio(), 0, 1))
# 计算总变换矩阵
total_mat = proj_mat @ view_mat
# 变换到裁剪坐标
clip_point = total_mat @ world_point
# 透视除法得到标准化设备坐标
ndc_point = clip_point / clip_point[3]
# 最终结果：j、k范围[-1,1]，t为深度值
view_coord = ndc_point[:3]

方案2：通过vtkCoordinate间接转换 #

先获取视口坐标（x、y范围[0,1]），再归一化到[-1,1]区间：

coordinate = vtk.vtkCoordinate()
coordinate.SetCoordinateSystemToWorld()
coordinate.SetValue(x, y, z)
# 获取视口坐标，返回值[x,y,z]，x、y范围[0,1]，z为深度值范围[0,1]
viewport_coord = coordinate.GetComputedViewportValue(renderer)
# 转换为要求的坐标范围
j = viewport_coord[0] * 2 - 1
k = viewport_coord[1] * 2 - 1
# 若需要深度t也适配[-1,1]范围，可改为t = viewport_coord[2] * 2 - 1
t = viewport_coord[2]
view_coord = [j, k, t]

注意事项 #

• 两种方案都需要确保renderer已经执行过至少一次Render()操作，否则相机变换矩阵未完成计算，会得到错误结果
• 透视投影场景下方案1返回的t是裁剪空间深度，和方案2的视口深度值线性相关，可根据你的使用需求调整深度范围

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Junda Zhang