1. 相机的核心属性

在 VTK 中，vtkCamera 的核心属性有默认值。如果你不设置这些属性，相机会使用默认值来渲染场景。

1. Position（默认值：(0, 0, 1)）：

   • 默认情况下，相机位于 Z 轴正方向的 (0, 0, 1) 位置。
   • 这是一个距离原点 1 个单位距离的位置。

2. FocalPoint（默认值：(0, 0, 0)）：

   • 默认焦点是原点 (0, 0, 0)，相机默认“看向”原点。

3. ViewUp（默认值：(0, 1, 0)）：

   • 默认“上方向”是 Y 轴正方向 (0, 1, 0)。

4. ViewPlaneNormal（隐式计算）：

   • 默认情况下，ViewPlaneNormal 是从 Position 到 FocalPoint 的单位向量，即 (0, 0, -1)。

2. 相机的常用方法

以下是 VTK 相机中常用方法的详细说明，包括作用、用法，以及默认状态。

（1）位置调整方法

这些方法用于设置或调整相机的位置和焦点。

1. SetPosition(x, y, z)

• 作用：设置相机在 3D 空间中的位置。
• 用法：camera.SetPosition(10, 10, 10) 将相机放置在 (10, 10, 10)。
• 默认状态：如果未设置，相机默认位置为 (0, 0, 1)，位于 Z 轴正方向。

2. SetFocalPoint(x, y, z)

• 作用：设置相机“看向”的焦点。
• 用法：camera.SetFocalPoint(0, 0, 0) 将相机的焦点设置为原点。
• 默认状态：如果未设置，焦点默认为原点 (0, 0, 0)。

3. SetViewUp(x, y, z)

• 作用：设置相机的“上方向”。
• 用法：camera.SetViewUp(0, 1, 0) 设置 Y 轴为“上方向”。
• 默认状态：如果未设置，“上方向”默认为 Y 轴正方向 (0, 1, 0)。

4. Dolly(factor)

• 作用：缩放相机视图，即沿视线方向移动相机。
• 用法：camera.Dolly(2.0) 将相机拉近到焦点的 1/2 距离。
• 默认状态：如果未调用，Dolly 不会影响相机，默认距离由 Position 和 FocalPoint 决定。

5. Zoom(factor)

• 作用：改变相机的视场角（FOV），实现放大/缩小效果。
• 用法：camera.Zoom(1.5) 缩小视场角，放大画面。
• 默认状态：如果未调用，Zoom 默认值为 1.0，即视场角不变。

（2）方向调整方法

这些方法用于旋转相机，调整相机的视线方向。

1. Azimuth(angle)

• 作用：围绕世界坐标系的 Z 轴旋转相机。
• 用法：camera.Azimuth(30) 将相机绕 Z 轴旋转 30°。
• 默认状态：如果未调用，Azimuth 不会改变相机方向。

2. Elevation(angle)

• 作用：围绕相机自身的 X 轴旋转相机。
• 用法：camera.Elevation(45) 将相机绕自身 X 轴旋转 45°。
• 默认状态：如果未调用，Elevation 不会改变相机方向。

3. Roll(angle)

• 作用：围绕相机的视线方向（ViewPlaneNormal）旋转相机。
• 用法：camera.Roll(90) 将相机绕视线方向旋转 90°。
• 默认状态：如果未调用，Roll 不会改变相机的方向。

4. OrthogonalizeViewUp()

• 作用：调整 ViewUp 向量，使其与 ViewPlaneNormal 向量正交。
• 用法：camera.OrthogonalizeViewUp()。
• 默认状态：如果未调用，ViewUp 不会自动正交化，可能因旋转操作导致方向混乱。

5. Yaw(angle) 和 Pitch(angle)

• 作用：类似于 Azimuth() 和 Elevation()，但它们围绕相机自身坐标系的轴旋转。
  • Yaw(angle)：围绕相机自身的 Y 轴旋转。
  • Pitch(angle)：围绕相机自身的 X 轴旋转。
• 用法：

  camera.Yaw(30)    # 绕 Y 轴旋转 30°
  camera.Pitch(45)  # 绕 X 轴旋转 45°
  

• 默认状态：如果未调用，这些旋转操作不会影响相机方向。

（3）其他常用功能

1. ComputeViewPlaneNormal()

• 作用：重新计算视线方向（ViewPlaneNormal）。
• 用法：camera.ComputeViewPlaneNormal()。
• 默认状态：默认情况下，ViewPlaneNormal 会根据 Position 和 FocalPoint 自动计算。

2. SetParallelProjection(state)

• 作用：设置相机为平行投影模式。
• 用法：camera.SetParallelProjection(1) 开启平行投影，0 为透视投影。
• 默认状态：默认情况下，相机使用透视投影模式。

3. SetClippingRange(near, far)

• 作用：设置相机的裁剪范围。
• 用法：camera.SetClippingRange(0.1, 1000)。
• 默认状态：默认裁剪范围为 (0.1, 1000)。

4. ResetCamera()

• 作用：重置相机，使场景中的所有对象都在视野内。
• 用法：renderer.ResetCamera()。
• 默认状态：如果未调用，渲染器不会自动调整相机，可能导致场景不可见。

5. GetViewTransformMatrix()

• 作用：获取相机的视图变换矩阵。
• 用法：matrix = camera.GetViewTransformMatrix()。
• 默认状态：默认情况下，相机的变换矩阵由其位置、焦点和方向自动计算。

旋转相机 -> 视觉效果上旋转三维vr图像

ren.GetActiveCamera().Azimuth(azimuth_angle)  # 水平旋转
ren.GetActiveCamera().Elevation(elevation_angle)  # 垂直旋转
 
ren.GetActiveCamera().OrthogonalizeViewUp()

在使用 Azimuth() 和 Elevation() 进行组合旋转时，相机会围绕不同的轴旋转：

• Azimuth()：围绕世界坐标系的 Z 轴旋转。
• Elevation()：围绕相机自身的 X 轴旋转。

OrthogonalizeViewUp()：确保相机的“上方向”（ViewUp 向量）与相机的视线方向（从相机位置指向焦点的向量）正交

如果不使用OrthogonalizeViewUp()：

这些旋转会改变相机的位置和方向，但不会自动调整 ViewUp。如果多次旋转后，ViewUp 和 ViewPlaneNormal 不再正交，会导致以下问题：

1. 相机方向混乱：相机的“上”方向可能不再符合直觉（例如，图像可能会出现倾斜甚至上下颠倒）。
2. 视角翻转：当 Elevation() 的角度过大时（例如接近 ±90°），ViewUp 可能会与 ViewPlaneNormal 重合或接近重合，导致视角完全翻转。
3. 累积误差：每次旋转都会进一步破坏 ViewUp 和 ViewPlaneNormal 的正交性，导致问题越来越严重。

renWin.Render() 不一定需要反复更新

renWin.Render() 是 VTK 中用于触发渲染窗口更新的关键方法。

eg:，注释掉旋转相机后的renWin.Render()。后续窗口捕获仍能正确捕获到旋转后的图像，并且注释掉renWin.Render()响应速度大幅提升。

A：

旋转相机的代码如下：

ren.GetActiveCamera().Azimuth(azimuth_angle)
ren.GetActiveCamera().Elevation(elevation_angle)
ren.GetActiveCamera().OrthogonalizeViewUp()

这几行代码直接修改了相机的属性（如方位角和俯仰角）。在 VTK 的内部实现中，相机的这些属性是直接作用于渲染器（vtkRenderer）的。也就是说，虽然没有调用 renWin.Render()，相机的状态已经被更新了。

以下代码来捕获窗口内容：

windowToImageFilter.SetInput(renWin)
windowToImageFilter.Update()

关键点：vtkWindowToImageFilter 的行为

• vtkWindowToImageFilter 是一个特殊的过滤器，当你调用 SetInput(renWin) 和 Update() 时，VTK 会在内部确保渲染窗口的内容是最新的。
• 如果渲染窗口的内容过期（例如相机或场景发生了变化），vtkWindowToImageFilter 会自动触发一次隐式的渲染过程，以确保捕获的图像是最新的。
• 因此，即使你没有显式调用 renWin.Render()，vtkWindowToImageFilter.Update() 可能会在后台完成了渲染。