Question

我有一个传感器（跟踪器），它相对于世界坐标的旋转和相对于世界坐标的位置是已知的。我正在使用VTK相机渲染世界的3D模型。

我已经在世界坐标中注册了模型。

基于跟踪器相对于世界坐标的旋转和位置，跟踪器和世界之间的相对位置是已知的。因此，如果我可以重新调整VTK摄像机的位置，使其与渲染的3D模型处于相对于世界的跟踪器相同的相对位置和方向，我将获得与世界对齐的3D模型。

我的直觉说这可以通过改变VTK摄像机的视图向上矢量，视角，焦点和位置来完成。 trackerMat 是一个vtkMatrix，它包含有关世界坐标中跟踪器的旋转和位置的信息。相机是vtkCamera，渲染器是vtkRenderer。

record.x，record.y和record.z 是世界坐标中跟踪器的实时位置。 record.a，record.e和record.r 是跟踪器的方位角，仰角和滚动。基本上这就是我想要做的事情：

vtkSmartPointer<vtkMatrix4> trackerMat = vtkSmartPointer<vtkMatrix4>::New();
vtkSmartPointer<vtkCamera> camera = vtkSmartPointer<vtkCamera>::New();
vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
camera->SetPosition(record.x, record.y, record.z);
camera->SetFocalPoint(f.x, f.y, f.z);
camera->SetViewUp(viewUp.x, viewUp.y, viewUp.z);
camera->SetViewAngle(viewAngle);
renderer->SetActiveCamera(camera);
renderer->GetRenderWindow()->Render();

我尝试将vtkCamera方位角，仰角和滚动设置为与跟踪器相同，但它给出了奇怪的结果

这就是为什么我认为我应该设置焦点，查看向量和视角到vtkCamera而不是角度。 vtkCamera位置可以轻松设置到与跟踪器相同的位置。有没有我可以从 trackerMat 中提取视图向上矢量，焦点和视角？我的renderWindow大小为 1280 * 720

更新我通过将vtkCamera焦点设置到不同位置并查看viewMatrix如何更改来进行了大量试验：

案例1：

camera->SetPosition(0,0,-5);
camera->SetFocalPoint(0,0,0);
vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> viewMat = vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();
viewMat = camera->GetViewTransformMatrix();

在这种情况下，viewMat是：

-1   0   0  0
 0   1   0  0
 0   0   0  -5
 0   0   0   1

案例2：

camera->SetPosition(0,0,-5);
camera->SetFocalPoint(0,0,3);
vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> viewMat = vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();
viewMat = camera->GetViewTransformMatrix();

在这种情况下，viewMat是：

-1   0   0  0
 0   1   0  0
 0   0   0  -5
 0   0   0   1

因此，当焦点仅在z方向上改变时，viewMat将保持相同。有道理。

案例3：

camera->SetPosition(0,0,-5);
camera->SetFocalPoint(3,3,3);
vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> viewMat = vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();
viewMat = camera->GetViewTransformMatrix();

在这种情况下，viewMat是：

-0.936     0      0.351     1.755
-0.116   0.943   -0.310    -1.551
-0.331  -0.331   -0.883    -4.417
   0       0        0          1

如果我将viewMat行索引为0到3，将列索引为0到3，那么我看到的是 viewMat（0,3），viewMat（1,3）和viewMat（2,3）< / strong>并不总是对应于世界坐标中的vtkCamera位置。

投影方向=指向从摄像机位置到焦点方向的单位矢量。似乎 -viewMat（2,0）， - viewMat（2,1）和-viewMat（2,2）始终对应于投影方向。

如果您将查看向量正交化，使其始终垂直于投影方向：

camera->OrthogonaliseViewUp();

然后可以看出 -viewMat（1,0）， - viewMat（1,1）和-viewMat（1,2）始终对应于vtkCamera的viewUp向量。

据我所知，平移向量 viewMat（0,3），viewMat（1,3）和viewMat（2,3），应该以相机坐标为您的世界起源。但在vtk中似乎并非如此。

Answer 1

转换矩阵本质上是从原点空间看到的目标空间的基本向量。所以您感兴趣的信息可以在视图矩阵中使用，左上3×3子矩阵是精确的，每行或每列（取决于您想要的映射;在正交矩阵中 - 和上部左3×3的视图应该是正交的，转置是反的，所以行是与列的倒数）。

请注意，在视图转换中没有“焦点”这样的东西，只有方向Right，Up和View。但这正是你所需要的。

我们如何从视图变换矩阵中提取视图向量，视角和焦点？

1 个答案: