Qt OpenGL 屏幕坐标至世界坐标转化失败帮助

QOpenGLWidget 中求解屏幕坐标到世界坐标的变换不正确。

顶点着色器代码如下：

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
 
void main()
{
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}

initializeGL()代码如下：

void MyGLWidget::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();                // 初始化OpenGL函数

    mShader = new QOpenGLShaderProgram();
    if (!mShader->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Vertex, ":/vertex.vert")) {     //添加并编译顶点着色器
        qDebug() << "ERROR:" << mShader->log();     //如果编译出错,打印报错信息
    }
    if (!mShader->addShaderFromSourceFile(QOpenGLShader::Fragment, ":/fragment.frag")) {   //添加并编译片段着色器
        qDebug() << "ERROR:" << mShader->log();     //如果编译出错,打印报错信息
    }
    if (!mShader->link()) {                            //链接着色器
        qDebug() << "ERROR:" << mShader->log();     //如果链接出错,打印报错信息
    }

    mVao = new QOpenGLVertexArrayObject();
    mVbo = new QOpenGLBuffer(QOpenGLBuffer::Type::VertexBuffer);
    mVao->create();
    mVao->bind();
    mVbo->create();
    mVbo->bind();

    // 将顶点数据分配到VBO中 pra1-顶点数据 pra2-字节长度
    mVbo->allocate(vertices.data(), sizeof(float)*vertices.size());
    
    mShader->setAttributeBuffer(0, GL_FLOAT, 0, 3, sizeof(GLfloat) * 3);
    mShader->enableAttributeArray(0);

    mVbo->release();
    mVao->release();
}

paintGL()代码如下：

glClearColor(0.0f, 0.2f, 0.0f, 1.0f);                    // 清除颜色信息
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);        // 清除缓存/深度数据
    
    mShader->bind();

    // 模型矩阵 局部空间->世界空间
    QMatrix4x4 model;
    model.rotate(0, QVector3D(1.0f, 0.0f, 0.0f));
    mShader->setUniformValue("model", model);
    qDebug() << "Model = " << model;

    // 观察矩阵 世界空间->观察空间
    QMatrix4x4 view;
    view.translate(cameraPos);
    //view.lookAt(cameraPos, cameraTarget, cameraUp);
    mShader->setUniformValue("view", view);
    qDebug() << "view = " << view;

    // 投影矩阵 观察空间->裁剪空间 重要作用：将（x,y）->(-1,1)
    QMatrix4x4 projection;
    projection.ortho(clipXArea.first, clipXArea.second, clipYArea.first, clipYArea.second, 1, -1);
    mShader->setUniformValue("projection", projection);
    qDebug() << "Projection = " << projection;

    glViewport(0, 0, width(), height()); // 本应该放在resizeGL()中，但是在Qt中测试，在resizeGL中无效，故写在这里

    mVao->bind();

    glPointSize(10.0f);
    glDrawArrays(GL_POINTS, 0, 3);                        // 画点云 pra1-图元类型 pra2-从数组的哪个位置开始绘制 pra3-绘制数量

    mShader->release();
    mVao->release();
}

根据屏幕坐标获取世界坐标的实现函数如下：

QPoint MyGLWidget::getOriginPos(const QPoint & pos)
{
    #pragma region 自己逆乘

    // 原理 屏幕坐标 = port * projection * view * model * 原始坐标 （注意是左乘）

    // 模型矩阵 局部空间->世界空间
    QMatrix4x4 model;
    model.rotate(0, QVector3D(1.0f, 0.0f, 0.0f));

    // 观察矩阵 世界空间->观察空间
    QMatrix4x4 view;
    //view.translate(cameraPos);
    view.lookAt(cameraPos, cameraTarget, cameraUp);
    mShader->setUniformValue("view", view);

    // 投影矩阵 观察空间->投影空间 作用：将（x,y）->(-1,1)
    QMatrix4x4 projection;
    projection.ortho(clipXArea.first, clipXArea.second, clipYArea.first, clipYArea.second, 0, 0);

    // 视口矩阵 投影空间->屏幕空间
    QMatrix4x4 port;
    port.viewport(0, 0, width(), height());
    qDebug() << "port = " << port;
    qDebug() << "width = " << width() << "height = " << height();

    QVector4D posInMat = QVector4D(pos.x(), pos.y(), 0, 1);

    QVector4D retPosInMat = model.inverted() * view.inverted() * projection.inverted() * port.inverted() * posInMat;

    #pragma endregion


    #pragma region 调用glu的glUnproject

    GLdouble modelView[16], projectMat[16];        // 模型矩阵、投影矩阵
    GLint viewPort[4];                            // 视口
    double objx, objy, objz;                    // 获得的世界坐标
    glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, projectMat);
    glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, modelView);
    glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewPort);        // 视口
    gluUnProject(pos.x(), pos.y(), 0, modelView, projectMat, viewPort, &objx, &objy, &objz);
    retPosInMat.setX(objx);
    retPosInMat.setY(objy);

    #pragma endregion 
    

    return QPoint(retPosInMat.x(), retPosInMat.y());
}

void MyGLWidget::mousePressEvent(QMouseEvent * event)
{
    QPoint pos = event->pos();
    QPoint retPos = getOriginPos(pos);

    qDebug() << "pos in disply : " << pos << " its origin pos : " << retPos;
}

测试用的顶点数据如下：

vertices = {
        -400.0f, 400.0f, 0.0f,
         400.0f, 400.0f, 0.0f,
        400.0f, -400.0f, 0.0f
    };

附测试过程截屏：

求解结果一直是错误的，自己暂时找不出原因在哪。寻求大家帮助解惑，感谢感谢~

看了你的代码，请检查以下几部分：

OpenGL将标准化设备坐标转到屏幕坐标的时候，是以glViewport传入的前两个参数为视口原点的，并且这个原点是在视口的左下方，向右为X轴正向，向上为Y轴正项（这与Qt拿到的鼠标坐标相反）；详细可以参考：https://docs.gl/gl3/glViewport
你传入的QPoint中的float类型参数，会被向零取整，导致一定误差，可以用QPointF代替；
为了确定具体错误位置，可以逐个检查每一步变换的矩阵，为了方便计算，其他矩阵设为单位阵。

从你的代码来看感觉问题出在获取世界坐标时的矩阵运算顺序上

你的getOriginPos函数中,矩阵乘法顺序是反的:
model.inverted() * view.inverted() * projection.inverted()

更正矩阵运算顺序:
世界坐标 = 逆投影矩阵 x 逆视图矩阵 x 逆模型矩阵 x 屏幕坐标

【相关推荐】

帮你找了个相似的问题, 你可以看下: https://ask.csdn.net/questions/7673742
除此之外, 这篇博客: Qt中openGL的四个重要事件(initializeGL() resizeGL() paintGL() pdateGL())调用规则中的 paintGL在正常的情况下，只要你移动窗口的位置，就会马上触发paint事件，从而调用paintGL事件处理器。当然，还有窗口在隐藏和显示之间变换时，也会触发paint事件，从而调用paintGL事件处理器。部分也许能够解决你的问题, 你可以仔细阅读以下内容或跳转源博客中阅读:

如果你已经解决了该问题, 非常希望你能够分享一下解决方案, 写成博客, 将相关链接放在评论区, 以帮助更多的人 ^-^

根据你提供的代码和描述，可能出现问题的地方包括以下几个方面：

矩阵运算的顺序和方向： 在计算变换矩阵时，矩阵的乘法顺序和乘法的方向非常重要。在 OpenGL 中，变换矩阵是从右往左乘的，也就是说，变换是从局部空间到世界空间，再到观察空间，最后到裁剪空间。你在获取世界坐标的函数 getOriginPos 中逆乘的顺序应该是：port.inverted() * projection.inverted() * view.inverted() * model.inverted()。
正交投影矩阵设置： 在投影矩阵的 ortho 方法中，你的 zNear 和 zFar 参数都设置为 0，这可能会导致投影矩阵设置有问题。zNear 和 zFar 参数应该设置为一个合理的范围，比如 -1 和 1。
屏幕坐标和窗口大小： 在获取屏幕坐标后，应该根据窗口的实际大小进行调整，以得到正确的世界坐标。
投影矩阵设置： 确保你的投影矩阵设置正确，将场景映射到裁剪空间。
顶点坐标的范围： 确保你的顶点坐标范围在合理的范围内，不要超过裁剪空间的范围。

请检查以上几个方面，逐步排除问题。如果问题仍然存在，你可以通过打印输出或调试工具来查看矩阵运算的结果，以便更好地定位问题所在。同时，确保你的顶点数据在屏幕范围内，且在正确的坐标空间内。

QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系_qopenglwidget坐标转换_Beyond欣的博客-CSDN博客原文QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系前两天看到有人问vtk的坐标系和qt的坐标系不同，之前有用qt实现了下vtk的测量距离和测量角度，其中就用到了QOpenglWidget屏幕坐标系转到vtk世界坐标系。这边记录一下：本身是非计算机专业的本科，计算机视觉更是没有了解过，只记录下自己在工作中利用vtk实现可视化的实际应用经验。我自己大概接触到这么几个坐标系：qt的屏幕坐标系（paintEvent绘制用的）二维的，原_qopenglwidget坐标转换

https://blog.csdn.net/a15005784320/article/details/119711285

OpenGL with QtWidgets：屏幕坐标转世界坐标_opengl 屏幕坐标转世界坐标_龚建波的博客-CSDN博客（本文是LearnOpenGL的学习笔记，教程中文翻译地址https://learnopengl-cn.github.io/（备用地址https://learnopengl-cn.readthedocs.io/zh/latest/），写于 2022-04-04）0.前言在之前的图形绘制操作中，都是将模型顶点坐标转换为屏幕坐标进行显示。但在进行如人机交互时，可能需要将屏幕坐标转换到世界坐标，比如点击物体进行选中，如果采用射线拾取法，就需要将屏幕坐标系的点转到世界坐标系去。1.知识点先复习下顶._opengl 屏幕坐标转世界坐标

https://blog.csdn.net/gongjianbo1992/article/details/123962918