3.1可视化数据的基本特点
（1）离散性
（2）数据具有规则或者不规则的结构（结构化与非结构化）
（3）数据具有维度
3.2 数据对象和数据集
3.2.1 vtkDataObject
VTK中，数据一般以数据对象（Data Object，类vtkDataObjiect）的形式表现,这是VTK里可视化数据最常用的表达形式。数据对象是数据的集合，数据对象表现的数据是可以被可视化管线处理的数据，只有当数据对象被组织成一种结构后，才能被VTK提供的可视化算法所处理。
3.2.2 vtkDataSet
将数据对象组织成一种结构并且赋予相应的属性值，就形成了数据集（Dataset）
vtkDataSet由两部分组成，即组织结构以及与组织结构相关联的属性数据
vtkDataSet的组织结构由拓扑结构和集合结构两部分组成。拓扑结构描述了对象的构成形式，几何结构描述了对象的空间位置关系。
点数据所定义的一系列座标点构成了vtkDataSet数据集的几何结构；点数据的连接形成单元数据，由单元数据形成了数据集的拓扑结构。
/****************************************************/
/* Examples/Chap03/3.2_TrianglePoints.cpp */
/****************************************************/
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkPolyDataWriter.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
// 创建点数据
vtkSmartPointer<vtkPoints> points =
vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();
points->InsertNextPoint(1.0, 0.0, 0.0);
points->InsertNextPoint(0.0, 0.0, 0.0);
points->InsertNextPoint(0.0, 1.0, 0.0);
// 创建vtkPolyData类型数据，vtkPolyData派生自vtkPointSet
// vtkPointSet是vtkDataSet子类，即vtkPolyData是一种数据集
vtkSmartPointer<vtkPolyData> polyData =
vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();
// 将创建的点数据加入到vtkPolyData数据里
polyData->SetPoints(points);
//将vtkPolyData类型的数据写入到一个vtk文件，保存位置是工程当前目录
vtkSmartPointer<vtkPolyDataWriter> writer =
vtkSmartPointer<vtkPolyDataWriter>::New();
writer->SetFileName("triangle.vtk");
writer->SetInputData(polyData);
writer->Write();
return 0;
}
/****************************************************/
/* Examples/Chap03/3.2_TriangleVertices.cpp */
/****************************************************/
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkCellArray.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkPolyDataWriter.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
// 创建点座标
double X[3] = { 1.0, 0.0, 0.0 };
double Y[3] = { 0.0, 0.0, 0.0 };
double Z[3] = { 0.0, 1.0, 0.0 };
// 创建点数据以及在每个点座标上加入顶点（Vertex）类型的单元
// vtkPointSet是vtkDataSet子类，即vtkPolyData是一种数据集
vtkSmartPointer<vtkPoints> points =
vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();
vtkSmartPointer<vtkCellArray> vertices =
vtkSmartPointer<vtkCellArray>::New();
for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i)
{
// 定义用于存储点索引的中间变量，vtkIdType就相当于int long等类型
vtkIdType pid[1];
// 把每个点座标加入vtkPoints中，InsertNextPoints()返回加入的点的索引号
// 下面需要使用这个索引号来创建顶点类型的单元
pid[0] = points->InsertNextPoint(X[i], Y[i], Z[i]);
// 在每个座标点上分别创建一个顶点，顶点是单元（Cell）里的一种类型
vertices->InsertNextCell(1, pid);
}
// 创建vtkPolyData对象
vtkSmartPointer<vtkPolyData> polyData =
vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();
// 指定数据集的几何结构（由points指定）以及数据集的拓扑结构（由vertices指定）
polyData->SetPoints(points);
polyData->SetVerts(vertices);
//将生成的数据集写入到TriangleVerts.vtk文件，保存位置是工程当前目录
vtkSmartPointer<vtkPolyDataWriter> writer =
vtkSmartPointer<vtkPolyDataWriter>::New();
writer->SetFileName("TriangleVerts.vtk");
writer->SetInputData(polyData);
writer->Write();
return 0;
}
/****************************************************/
/* Examples/Chap03/3.2_TriangleGeometryLines.cpp */
/****************************************************/
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkLine.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkPolyDataWriter.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
// 创建三个座标点
vtkSmartPointer<vtkPoints> points =
vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();
points->InsertNextPoint(1.0, 0.0, 0.0); // 返回第一个点的ID：0
points->InsertNextPoint(0.0, 0.0, 0.0); // 返回第一个点的ID：1
points->InsertNextPoint(0.0, 1.0, 0.0); // 返回第一个点的ID：2
// 每两个座标点之间分别创建一条线
// SetId()的第一个参数是线段的端点ID，第二个参数是连接的点ID
vtkSmartPointer<vtkLine> line0 =
vtkSmartPointer<vtkLine>::New();
line0->GetPointIds()->SetId(0, 0);
line0->GetPointIds()->SetId(1,1);
vtkSmartPointer<vtkLine> line1 =
vtkSmartPointer<vtkLine>::New();
line1->GetPointIds()->SetId(0, 1);
line1->GetPointIds()->SetId(1, 2);
vtkSmartPointer<vtkLine> line2 =
vtkSmartPointer<vtkLine>::New();
line2->GetPointIds()->SetId(0, 2);
line2->GetPointIds()->SetId(1, 0);
// 创建单元数组，用于存储以上创建的线段
vtkSmartPointer<vtkCellArray> lines =
vtkSmartPointer<vtkCellArray>::New();
lines->InsertNextCell(line0);
lines->InsertNextCell(line1);
lines->InsertNextCell(line2);
// 创建vtkPolyData对象
vtkSmartPointer<vtkPolyData> polyData =
vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();
// 指定数据集的几何结构（由points指定）以及数据集的拓扑结构（由lines指定）
polyData->SetPoints(points);
polyData->SetVerts(lines);
//将生成的数据集写入到TriangleVerts.vtk文件，保存位置是工程当前目录
vtkSmartPointer<vtkPolyDataWriter> writer =
vtkSmartPointer<vtkPolyDataWriter>::New();
writer->SetFileName("TriangleLines.vtk");
writer->SetInputData(polyData);
writer->Write();
return 0;
}
3.3 单元类型
数据集由一个或多个单元组成，VTK支持线性和非线性类型的单元。一系列有序的点按指定类型连接所定义的结构就是单元，单元是VTK可视化系统的基础。
这些顺序连接的点定义了单元的拓扑结构，而点的座标定义了单元的几何结构。
单元是由单元的类型（如六面体）和构成单元的顶点列表两部分构成的
3.3.1 线性单元
单元类型的线性与非线性的划分主要是以插值函数为依据的，对于线性单元，采用的是线性或者常量插值函数。
VTK单元的类型定义在vtkCellType.h文件里，线性单元类型如下：
1）VTK_VERTEX。顶点
2）VTK_POLY_VERTEX。多顶点
3）VTK_LINE。直线
4）VTK_POLY_LINE。折线
5）VTK_TRIANGLE 三角形
5）VTK_TRIANGLE_STRIP 三角形条带
7）VTK_QUAD。四边形，二维的基本类型
8）VTK_PIXEL。二维的基本类型
9）VTK_POLYGON。多边形，二维的基本类型
10）VTK_TETRA。四面体，三维的基本类型
11）VTK_HEXAHEDRON。六面体，三维的基本类型
12）VTK_VOXEL。三维的基本类型
13）VTK_WEDGE。契形，三维的基本类型
14）VTK_PYRAMID 。角椎体
15)VTK_PENTAGONAL_PRISM 。五棱柱
16)VTK_HEXAGONAL_PRISM。六角柱
3.3.2 非线性单元
3.4 属性数据
属性数据是与数据集的组织结构相关联的信息。
组织结构包括几何结构和拓扑结构，几何结构由点数据定义，拓扑结构由单元数据定义。
属性数据通常是与数据集的点数据或者单元数据相关联，但有时属性数据也可能与组成单元的某些成分相关联，如单元数据的某条边或某个面。
属性数据主要用于描述数据集的属性特征，对数据集的可视化实质上就是对属性数据的可视化。
VTK中，用vtkPointData类和vtkCellData类表达数据集属性，他们是类vtkDataSetAttributes（vtkDataSetAttributes派生自vtkFieldData）的子类,构成数据集的每个点（或单元）和属性数据之间存在一对一的关系。
3.4.1 标量数据
/****************************************************/
/* Examples/Chap03/3.4_VTKConceptScalars.cpp */
/****************************************************/
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkDoubleArray.h>
#include <vtkPolyData.h>
int main(int , char* [])
{
// 创建点集数据：包含两个座标点
vtkSmartPointer<vtkPoints> points =
vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();
points->InsertNextPoint(0, 0, 0); // 返回第一个点的ID：0
points->InsertNextPoint(1, 0, 0); // 返回第一个点的ID：1
// 创建多边形数据
vtkSmartPointer<vtkPolyData> polyData =
vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();
polyData->SetPoints(points);
// 准备加入点数据的标量值，两个标量值分别为1和2
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> weights =
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray>::New();
weights->SetNumberOfValues(2);
weights->SetValue(0, 1);
weights->SetValue(1, 2);
// 先获取多边形数据的点数据指针，然后设置该点数据的标量属性值
polyData->GetPointData->SetScalars(weights);
// 输出索引号为0的点标量值
double weight = vtkDoubleArray::SafeDownCast(
polyData->GetPointData->GetScalars())->GetValue(0);
std::cout << "double weight:" << weight << std::endl;
return 0;
}
GetPointData->SetScalars()
3.4.2 矢量数据
与物理学的矢量概念一样，VTK的矢量数据也是指既有大小也有方向的量。
3.4.3 纹理座标
3.4.4 张量数据
3.5 不同类型的数据集
3.5.1 vtkImageData
vtkImageData类型的数据是按规则排列在矩形方格中的点和单元的集合
如果数据集的点和单元排列在平面（二维）上，则称此数据集为像素映射、位图或图像；如果排列在层叠面（三维）上，则称为体。
3.5.2 vtkPolyData
多边形数据集vtkPolyData由顶点、多顶点、线、折线和三角形条带等单元构成，多边形数据是不规则结构的，并且多边形数据集的单元在拓扑维度上有多种类型。
3.5.3 vtkRectilinearGrid
3.5.4 vtkStructuredGrid
3.5.5 vtkUnstructuredGrid
3.5.6 vtkUnstructuredPoints
3.6 数据的存储与表达
3.6.1 vtkDataArray
VTK中的内存分配采用连续内存，可以快速的创建、删除和遍历，称之为数据数组（Data Array）,用类vtkDataArray实现。
vtkDataArray及其子类是建立VTK数据对象的基础。以vtkPolyData为例，该类由几何数据（vtkPoints）、拓扑数据（vtkCellArray）和属性数据(vtkPointData、vtkCellData和vtkFieldData)组成，而这些数据是通过数据数组(vtkDataArray)的形式存储。
3.6.2 数据对象的表达
VTK里的数据对象是作为vtkDataArray的数组（即数据数组的数组）实现的。
