可视化软件包的选择

Open GL是Open Graphics Lib的缩写，是一套三维图形处理库，被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准。Open GL被设计成独立于硬件、独立于操作系统的，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，针对专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。Open-GL提供了直观的编程环境、用户应用程序和操作系统的接口，以及一系列图形变换函数、外部设备访问函数和三维图形单元，开发者可以用这些函数来建立三维模型和三维实时交互，大大简化了三维图形程序的设计工作。虽然Open GL功能强大，但是它也仅仅是一个图形库，它为建模提供了一些基本的图元表示及连接方法，并能够帮助用户较简单地实现绘制过程。但是对于数据场可视化来说，特别是针对地质体复杂的结构、各种参数的分布情况的表达、海量数据的处理及较高的交互性要求来说，如果使用Open GL从底层开始开发，就面临着开发难度大、周期长的问题。

TGS公司的Open Inventor是应用最广泛的面向对象和交互式开发的3D图形API，支持C++和Java等开发语言。新版的Open Inventor充分利用了技术优势，更好地满足了广大用户的需要。Open Inventor采用全组件式构架，支持快速应用程序设计，它已经成为一个功能强大的3D可视化图形显示系统。开发人员在利用Open Inventor做应用程序设计时，既可以选择C++，也可以选择Java，并且应用程序具有可以在多个不同平台上运行的灵活性，这使得Open Inventor成为开发交互式、面向对象3D应用程序的快速、灵活和高性能的API。Open Inventor是功能强大的面向对象开发工具包，包括450多个类和直接可用的程序接口，支持快速原型设计及图形应用程序开发，使开发者只要基于底层API开发的1/10时间就可以开发出高性能和高稳定性的产品，但不提供源代码，只能在原有基础上进行扩展。

目前已经被广泛使用的三维重建工具Visualization Tool Kit(VTK)是一种基于Open GL的开放源代码，用于3D图形学、图像处理及可视化的一种工具。它的优势表现在以下方面:①VTK利用了流行的面向对象技术，可以直接用C+ +、TCL、Java或Python编写代码，可以在Windows、UNIX等操作系统下运作;②集计算机图形、图像处理和可视化于一体，容纳了图像和可视化领域内的上百种算法，如包括数量、向量、张量等的可视化算法和包括多边形缩减、造型和曲面三角形等高级建模技术;③VTK是一个目标库，并且可以开发自己的库函数;④VTK充分利用了编译语言和解释性语言的优势，使其不仅应用起来极为灵活和方便，而且保证了应用程序的开发效率和运行的高效性。

VTK采用模块化的面向对象的技术，将基本功能用类包装，系统结构简单，用户可以很容易在很短时间内学习和掌握VTK，同时对VTK的维护、扩充也很简单。在VTK类库中，将许多常用的图形操作、图像处理算法封装成不同的类，非常易于理解和调用。它也将数据可视化算法封装成一系列定义清晰的、易于扩展的类，便于人们研究、使用、扩展。VTK类库中将底层的图像、图形处理算法和数据的绘制进行了明确划分，使人们可以非常容易地增加自己的绘制引擎(图7-1)。

图7-1 VTK的可视化模型

为此，本书采用以面向对象技术搭建源码开放的三维可视化类库VTK作为辅助工具，主要应用VTK的一些数据处理能力和可视化算法。