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QtDataVisualization使用

news 来源：原创 2025/5/18 21:59:48

Qt Data Visualization 是一个开源的第三方库，它为Qt框架提供了高级的数据可视化功能。这个库允许开发者创建复杂的3D和2D图表，包括但不限于散点图、曲面图、条形图等。它基于Qt 3D模块，因此可以充分利用Qt 3D引擎的强大功能来呈现三维数据。

一、安装

要在你的Qt项目中包含Qt Data Visualization，你首先需要确保你的Qt安装中包含了Qt Data Visualization模块。你可以通过Qt的维护工具（如Qt Maintenance Tool）来安装或更新模块。

安装步骤：

打开Qt Maintenance Tool：
- 如果你使用的是Windows，通常在安装目录下的maintenance文件夹中。
- 在Mac上，通常在/Applications/Qt/目录下。
- 在Linux上，通常在/opt/qtcreator/或你的家目录下的某个Qt文件夹中。
选择“Add or Remove Components”：
- 在维护工具中，选择“Add or Remove Components”选项。
安装Qt Data Visualization：
- 在组件列表中，找到“Qt Data Visualization”模块，并勾选它。
- 根据提示完成安装过程。

二、配置

‌模块引入‌
在 .pro 文件中添加模块依赖：
```
QT += datavisualization
```

‌头文件包含‌
C++ 中需包含头文件：

#include <QtDataVisualization>
using namespace QtDataVisualization;

三、核心类与创建流程

‌选择图表类型‌
- ‌Q3DBars‌：三维柱状图，适用于多组数据对比‌14
- ‌Q3DScatter‌：三维散点图，适合点云或分布数据展示‌23
- ‌Q3DSurface‌：三维曲面图，用于显示连续数据或地形‌23

‌创建图表对象

Q3DBars bars;  // 柱状图
Q3DSurface surface; // 曲面图

‌设置容器窗口‌
不能简单使用QWidget组件作为Q3DBars组件的容器，也就是不能在主窗口上放置一个QWidget组件，然后作为Q3DBars组件的容器，需通过 QWidget::createWindowContainer 将图表嵌入容器：
```
QWidget *container = QWidget::createWindowContainer(&bars);
```
调整窗口标志‌
去除默认的无边框窗口标志以正确显示：
```
bars.setFlags(bars.flags() ^ Qt::FramelessWindowHint);
```

四、数据与系列配置

‌数据序列（Series）‌

‌柱状图‌：使用 QBar3DSeries，通过 dataProxy()->addRow() 添加数据‌

QBar3DSeries *series = new QBar3DSeries;
QBarDataRow *dataRow = new QBarDataRow;
*dataRow << 1.0f << 3.0f << 7.5f;
series->dataProxy()->addRow(dataRow);
bars.addSeries(series);

曲面图‌：使用 QSurface3DSeries，通过 resetArray() 加载数据‌

QSurfaceDataArray *data = new QSurfaceDataArray;
QSurfaceDataRow *row1 = new QSurfaceDataRow;
*row1 << QVector3D(0, 0.1, 0.5) << QVector3D(1, 0.5, 0.5);
data->append(row1);
QSurface3DSeries *series = new QSurface3DSeries;
series->dataProxy()->resetArray(data);
surface.addSeries(series);

‌坐标轴设置

bars.rowAxis()->setRange(0, 4);    // 行轴范围
bars.columnAxis()->setRange(0, 4); // 列轴范围
bars.valueAxis()->setLabelFormat("%.2f"); // 数值轴格式

五、示例代码

1、代码（以曲面图为例）

#include <QApplication>
#include <QtDataVisualization>

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

    // 创建 Q3DSurface 对象
    QtDataVisualization::Q3DSurface surface;
    surface.setFlags(surface.flags() ^ Qt::FramelessWindowHint);  // 移除窗口边框 ‌
    surface.setWidth(800);
    surface.setHeight(600);

    // 创建数据代理和序列
    QtDataVisualization::QSurfaceDataProxy *proxy = new QtDataVisualization::QSurfaceDataProxy();
    QtDataVisualization::QSurface3DSeries *series = new QtDataVisualization::QSurface3DSeries(proxy);
    
    // 配置序列绘制模式
    series->setDrawMode(QtDataVisualization::QSurface3DSeries::DrawSurface);  // 绘制曲面 
    series->setFlatShadingEnabled(true);  // 启用平滑着色

    // 填充数据（示例：2x2 矩阵）
    QtDataVisualization::QSurfaceDataArray *data = new QtDataVisualization::QSurfaceDataArray;
    QtDataVisualization::QSurfaceDataRow *row1 = new QtDataVisualization::QSurfaceDataRow;
    QtDataVisualization::QSurfaceDataRow *row2 = new QtDataVisualization::QSurfaceDataRow;

    *row1 << QVector3D(0, 0, 1) << QVector3D(1, 0, 2);
    *row2 << QVector3D(0, 1, 3) << QVector3D(1, 1, 4);
    data->append(row1);
    data->append(row2);

    // 将数据绑定到代理
    proxy->resetArray(data); 

    // 将序列添加到曲面对象
    surface.addSeries(series);
    surface.show();

    return app.exec();
}

2、代码（3D散点图）

#include <QtDataVisualization>
#include <QApplication>
#include <QSurface3DSeries>
#include <Q3DBars>
#include <QScatter3DSeries>
#include <QScatterDataItem>
#include <QScatterDataProxy>
#include <QRandomGenerator>
 
using namespace QtDataVisualization;
 
int main(int argc, char **argv) {
    QApplication app(argc, argv);
    Q3DBars *graph = new Q3DBars();
    graph->activeTheme()->setType(Q3DTheme::Theme(Q3DTheme::ThemeUberDark));
    graph->activeTheme()->setBackgroundEnabled(false);
    graph->activeTheme()->setGridEnabled(false);
    graph->activeTheme()->setLabelBackgroundEnabled(false);
    graph->activeTheme()->setLabelBorderEnabled(false);
    graph->setShadowQuality(QAbstract3DGraph::ShadowQualityNone);
    graph->scene()->activeCamera()->setCameraPreset(Q3DCamera::CameraPresetFront);
    graph->axisX()->setTitle("X Axis");
    graph->axisY()->setTitle("Y Axis");
    graph->axisZ()->setTitle("Z Axis");
    graph->show();
    return app.exec();
}

五、第三方扩展组件

QtDataVisualization三维图表适合轻量级数据（如千级数据点），复杂场景建议使用 VTK 等专业库‌。
VTK（Visualization Toolkit）是一个开源的、跨平台的三维可视化开发库，用于处理和可视化三维数据。

1、编译

从网址：Download | VTK下载源码编译。

下载 VTK 8.2.0 源码（Windows 选 .zip 格式），解压至本地路径‌
使用 CMake 生成 VS 项目：
- 设置 BUILD_SHARED_LIBS=ON（动态编译）
- 勾选 VTK_GROUP_Qt 以支持 Qt 集成‌
- 指定 CMAKE_INSTALL_PREFIX 为安装路径（如 D:/VTK）
使用 Visual Studio 编译 ALL_BUILD 和 INSTALL 生成库文件‌

2、QT配置

在 .pro 文件中添加 VTK 路径：

INCLUDEPATH += D:/VTK/include/vtk-8.2
LIBS += -LD:/VTK/lib -lvtkCommonCore-8.2 -lvtkRenderingOpenGL2-8.2  # 根据需求添加其他库

将 QVTKOpenGLNativeWidget 控件类提升到 Qt UI 界面中‌，在 Qt Designer 中添加 QWidget，右键选择「提升为」并填写类名 QVTKOpenGLNativeWidget。

3、核心开发步骤

‌1）初始化 VTK 窗口

#include <QVTKOpenGLNativeWidget.h>
#include <vtkSphereSource.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>

QVTKOpenGLNativeWidget *vtkWidget = new QVTKOpenGLNativeWidget(this);
vtkNew<vtkRenderer> renderer;
vtkWidget->renderWindow()->AddRenderer(renderer);

// 创建球体并显示
vtkNew<vtkSphereSource> sphere;
vtkNew<vtkPolyDataMapper> mapper;
mapper->SetInputConnection(sphere->GetOutputPort());
vtkNew<vtkActor> actor;
actor->SetMapper(mapper);
renderer->AddActor(actor);

2）‌加载 STL 模型

#include <vtkSTLReader.h>
vtkNew<vtkSTLReader> reader;
reader->SetFileName("model.stl");
reader->Update();
mapper->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());  // 替换上述球体代码

具体编译与使用步骤参考：VTK 8.2.0编译与配置 - 懒蚂蚁呀不嘿 - 博客园