请问如何用C++实现四维数据可视化?

如题,有一组数据,格式是(x,y,z,T),现在想把这组数据可视化,画一个三维图,坐标为(x,y,z),空间上该点的颜色跟据T来决定。这种在matlab下比较好实现,但在C++下不知如何实现?请各位专家指点。Qt DataVisualization貌似也不支持。

开发环境: Qt6

安装qt6时候要注意勾选datavisualization这个模块,,记得.pro中加入 QT += datavisualization,下面是一个三维数据可视化例子,这里把data换成你自己的数据即可。

#include <QtWidgets>
#include <QtDataVisualization>

using namespace QtDataVisualization;

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);

    Q3DScatter scatter;
    QWidget *container = QWidget::createWindowContainer(&scatter);
    container->setMinimumSize(QSize(800, 600));
    container->setWindowTitle("Data Visualization");

    scatter.setFlags(scatter.flags() ^ Qt::FramelessWindowHint);
    scatter.setShadowQuality(QAbstract3DGraph::ShadowQualityNone);

    QScatter3DSeries *series = new QScatter3DSeries;
    series->setItemLabelFormat(QStringLiteral("@xTitle: @xLabel, @yTitle: @yLabel, @zTitle: @zLabel"));
    series->setMesh(QAbstract3DSeries::MeshSphere);
    series->setMeshSmooth(true);
    series->setMeshSize(0.1);

    // 添加数据点
    QVector<QVector3D> dataPoints;
    QVector<QColor> dataColors;
    // 假设data是你的数据集
    QVector<QVector4D> data = {
        QVector4D(1.0, 2.0, 3.0, 0.5),
        QVector4D(4.0, 5.0, 6.0, 0.8),
        QVector4D(7.0, 8.0, 9.0, 0.3)
    };
    for (const QVector4D &point : data) {
        dataPoints.append(QVector3D(point.x(), point.y(), point.z()));
        // 根据T值设置颜色
        QColor color = QColor::fromHsvF(point.w(), 1.0, 1.0);
        dataColors.append(color);
    }
    series->dataProxy()->addItems(dataPoints);
    series->setBaseColor(QColor(Qt::gray));
    series->setBorderColor(QColor(Qt::black));
    series->setColorStyle(Q3DTheme::ColorStyleRangeGradient);
    series->setGradientPreset(Q3DTheme::GradientPresetSpectrum);
    series->setGradientType(Q3DTheme::GradientTypeObject);
    series->setMultiHighlightColor(QColor(Qt::red));
    series->setSingleHighlightColor(QColor(Qt::blue));
    series->setBaseGradient(QLinearGradient(QPointF(0, 0), QPointF(1, 0)));

    QScatterDataArray dataArray;
    for (int i = 0; i < dataPoints.size(); ++i) {
        QScatterDataItem item;
        item.setPosition(dataPoints[i]);
        item.setColor(dataColors[i]); // 设置点的颜色
        dataArray << item;
    }
    series->dataProxy()->resetArray(dataArray);

    scatter.addSeries(series);

    scatter.axisX()->setTitle("X Axis");
    scatter.axisY()->setTitle("Y Axis");
    scatter.axisZ()->setTitle("Z Axis");

    scatter.show();

    return app.exec();
}

使用Q3DScatter类来创建一个三维散点图。首先创建了一个QScatter3DSeries对象,用于存储数据点和颜色。然后通过迭代数据集,将每个数据点添加到QScatter3DSeries中,并根据T值设置每个点的颜色,最后将QScatter3DSeries添加到Q3DScatter中,并设置坐标轴的标题。

点云+颜色哇..
可以使用opengl 或者 vtk 或者 pcl 库,都可以

【以下回答由 GPT 生成】

我可以帮助你实现这个功能。你可以使用OpenGL来进行四维数据的可视化,并结合Qt来实现图形界面展示。下面是一个基本的思路和步骤:

  1. 创建一个新的Qt Widgets项目,并添加OpenGL模块以及相关的头文件。你可以在.pro文件中添加如下代码: QT += opengl CONFIG += c++11

  2. 在Qt的主窗口类中,创建一个OpenGL窗口来展示你的四维数据。你可以继承QOpenGLWidget类,并重写其paintGL()函数来实现绘制。在函数中,你需要根据你的数据(x, y, z, T)来绘制三维图形,并根据T值来决定点的颜色。

  3. 在OpenGL窗口的initializeGL()函数中,你可以进行OpenGL的初始化设置,如深度测试等。

  4. 在Qt的主窗口类中,创建一个布局,并将OpenGL窗口添加进去。你可以使用QVBoxLayout或其他合适的布局来放置OpenGL窗口。

  5. 在主窗口类的构造函数中,读取你的数据,并传递给OpenGL窗口来进行可视化。

注意:由于你的数据是四维的,需要将其映射到三维坐标上进行绘制。你可以使用一些数据映射的算法,如均匀采样、插值等。

下面是一个简单的示例代码,实现了上述步骤中的关键部分:

#include <QtWidgets>
#include <QOpenGLWidget>
#include <QOpenGLFunctions>

class MyOpenGLWidget : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions
{
public:
    MyOpenGLWidget(QWidget *parent = nullptr) : QOpenGLWidget(parent) {}

protected:
    void initializeGL() override
    {
        initializeOpenGLFunctions();
        glClearColor(0, 0, 0, 1);
        glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    }

    void paintGL() override
    {
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        // 根据你的数据,使用OpenGL绘制三维图形
        // 你可以使用glBegin()、glVertex3f()、glColor3f()等函数来绘制点、线、面等
    }
};

class MyMainWindow : public QWidget
{
public:
    MyMainWindow(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent)
    {
        QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(this);
        MyOpenGLWidget *openGLWidget = new MyOpenGLWidget(this);
        layout->addWidget(openGLWidget);
        setLayout(layout);

        // 读取你的数据,并传递给OpenGL窗口
        // 这里只是示例,实际需要根据你的数据的格式和来源进行读取
        QVector<QVector4D> data; // 这里使用QVector4D作为示例的数据结构
        // ...
        openGLWidget->setData(data);
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);
    MyMainWindow mainWindow;
    mainWindow.show();
    return app.exec();
}

这只是一个简单的示例代码,你还需要根据你的数据格式和具体需求进行修改和完善。希望能帮到你。如果还有其他问题,请随时追问。


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