VTK的ProjectionTransformMatrix和OpenGL的GL_PROJECTION有什么区别？

Question

VTK的ProjectionTransformMatrix和OpenGL的GL_PROJECTION有什么区别？

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我在理解VTK中涉及的变换方面遇到了深刻的问题。OpenGL有相当好的文档，我认为VTK与OpenGL非常相似（在许多方面确实如此）。但是，当涉及到变换时，它似乎完全是另一回事。

这是一个关于OpenGL变换的好文档: http://www.songho.ca/opengl/gl_transform.html OpenGL中的透视投影矩阵是:

enter image description here

我希望看到这个在VTK中的公式是否能够给出VTK的投影矩阵（通过与VTK投影矩阵进行交叉检验）。

相关摄像机和渲染器参数：

camera->SetPosition(0,0,20);
camera->SetFocalPoint(0,0,0);
double crSet[2] = {10, 1000};
renderer->GetActiveCamera()->SetClippingRange(crSet);
double windowSize[2];
renderWindow->SetSize(1280,720);
renderWindowInteractor->GetSize(windowSize);
proj = renderer->GetActiveCamera()->GetProjectionTransformMatrix(windowSize[0]/windowSize[1], crSet[0], crSet[1]);

我得到的这个配置的投影变换矩阵是：

enter image description here

投影矩阵的 (3,3) 和 (3,4) 值（假设按行和列从 1 到 4 进行索引）应分别为 -(f+n)/(f-n) 和 -2*f*n/(f-n)。在我的 VTK 相机设置中，nearz 是 10，farz 是 1000，因此矩阵的 (3,3) 和 (3,4) 位置应分别为 -1.020 和 -20.20。但是实际结果却是 -1010 和 -10000。

我已更改裁剪范围值以查看更改情况，但 (3,3) 位置始终为 nearz+farz, 这对我来说毫无意义。此外，如果有人能解释为什么 (1,1) 和 (2,2) 位置的值为 3.7320，那就太好了。而且当我更改渲染器窗口的大小时，此值并不会改变。这对我来说相当令人困惑。

我在 VTKCamera 类参考文献中看到 GetProjectionTransformMatrix() 返回将相机坐标映射到视口坐标的转换矩阵。 VTK Camera Class Reference 以下是 OpenGL 渲染中涉及的变换的良好描述：

enter image description here

OpenGL投影矩阵是将眼坐标映射到剪裁坐标的矩阵。毫无疑问，OpenGL中的眼坐标与VTK中的相机坐标相同。但是，OpenGL中的剪裁坐标是否与VTK中的视口坐标相同？

我的目标是在VTK中模拟一个已经校准好的真实网络摄像头，以渲染3D模型。

- j1897

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- derhass · Accepted Answer

好的，你提供的文档已经解释了这个问题（我强调）: vtkCamera::GetProjectionTransformMatrix：返回投影变换矩阵，将从相机坐标转换为视口坐标。此方法计算宽高比、近截面和远截面，然后调用更具体的签名GetCompositeProjectionTransformMatrix。使用以下内容： vtkCamera::GetCompositeProjectionTransformMatrix：返回ViewTransform和ProjectionTransform的连接。此变换将世界坐标转换为视口坐标。 "aspect"是视口的宽度/高度，而nearz和farz是映射到近剪裁面和远剪裁面的Z缓冲区值。在视锥体内部的点的视口坐标位于([-1,+1],[-1,+1],[nearz,farz])范围内。请注意，这既不符合OpenGL的窗口空间，也不符合规格化设备空间。如果发现该术语“视口坐标”对此来说不太恰当，但无论如何都是。更让我感到困扰的是，该矩阵实际上并没有转换到那个“视口空间”，而是转换到某个剪辑空间等效。只有进行透视分割后，坐标才会落在上述定义的“视口空间”的范围内。但OpenGL的剪辑坐标和VTK的视口坐标相同吗？所以答案很明确，否定的。但很接近。基本上，该投影矩阵只是将z维度缩放和移位，很容易在这两者之间进行转换。基本上，您只需从VTK的矩阵中取出znear和zfar，并将其放入您上面链接的OpenGL投影矩阵公式中，仅替换这两个矩阵元素即可。