QT:Graphics View的坐标系介绍

在 Qt 的 Graphics View 框架中，存在三种不同的坐标系，分别是 物品坐标系（Item Coordinates）、场景坐标系（Scene Coordinates） 和 视图坐标系（View Coordinates）。这三种坐标系在图形的绘制、定位和交互中起着关键作用，

物品坐标系（Item Coordinates）

定义：物品坐标系是每个 QGraphicsItem 自身的本地坐标系。物品的位置、大小和形状都是基于这个坐标系来定义的。物品坐标系的原点通常位于物品的左上角（对于大多数标准图形项），X 轴向右为正，Y 轴向下为正。
特点：
物品在自身坐标系中的位置是相对固定的，不依赖于其在场景中的位置。
当对物品进行变换（如平移、旋转、缩放）时，这些变换都是在物品坐标系中进行的。

#include <QApplication>
#include <QGraphicsScene>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsRectItem>
#include <QPainter>
#include <QPen>
#include <QFont>// 自定义可绘制坐标系的矩形图形项类
class CoordinateRectItem : public QGraphicsRectItem {
public:CoordinateRectItem(qreal x, qreal y, qreal width, qreal height, QGraphicsItem *parent = nullptr): QGraphicsRectItem(x, y, width, height, parent) {}protected:void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget) override {// 先调用基类的 paint 方法绘制矩形QGraphicsRectItem::paint(painter, option, widget);// 设置画笔和字体QPen pen(Qt::red);painter->setPen(pen);QFont font;font.setPointSize(8);painter->setFont(font);// 绘制 X 轴painter->drawLine(rect().left(), rect().top(), rect().right(), rect().top());// 绘制 X 轴刻度和标签for (int i = 0; i <= rect().width(); i += 20) {painter->drawLine(rect().left() + i, rect().top(), rect().left() + i, rect().top() + 5);painter->drawText(rect().left() + i - 5, rect().top() - 5, QString::number(i));}// 绘制 Y 轴painter->drawLine(rect().left(), rect().top(), rect().left(), rect().bottom());// 绘制 Y 轴刻度和标签for (int i = 0; i <= rect().height(); i += 20) {painter->drawLine(rect().left(), rect().top() + i, rect().left() + 5, rect().top() + i);painter->drawText(rect().left() - 20, rect().top() + i + 5, QString::number(i));}}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);// 创建场景QGraphicsScene scene;// 创建不旋转的矩形图形项CoordinateRectItem *nonRotatedRectItem = new CoordinateRectItem(0, 0, 100, 50);// 设置不旋转矩形的位置，避免与旋转矩形重叠nonRotatedRectItem->setPos(20, 20);// 让 nonRotatedRectItem 也旋转 60 度nonRotatedRectItem->setRotation(60);scene.addItem(nonRotatedRectItem);// 创建不旋转的矩形图形项CoordinateRectItem *nonRotatedRectItem1 = new CoordinateRectItem(0, 0, 100, 50);// 设置不旋转矩形的位置，避免与旋转矩形重叠nonRotatedRectItem1->setPos(20, 20);scene.addItem(nonRotatedRectItem1);// 创建视图QGraphicsView view(&scene);view.setWindowTitle("Two Rotated Rectangles with Coordinates");view.resize(400, 300);view.show();return app.exec();
}

QApplication：用于管理 Qt 应用程序的资源和事件循环。
QGraphicsScene：表示一个图形场景，用于管理和组织 QGraphicsItem 对象。
QGraphicsView：用于显示 QGraphicsScene 中的内容。
QGraphicsRectItem：表示一个矩形图形项。
QPainter：用于在图形项上进行绘制操作。
QPen：用于设置绘制线条的属性，如颜色、宽度等。
QFont：用于设置绘制文本的字体属性。
CoordinateRectItem ：
继承自 QGraphicsRectItem，重写了 paint 方法。
paint 方法的实现步骤如下：
调用基类的 paint 方法绘制矩形。
设置画笔颜色为红色，字体大小为 8 号。
绘制 X 轴和 Y 轴。
以 20 为间隔绘制 X 轴和 Y 轴的刻度，并在刻度旁边绘制对应的坐标值。
创建 QApplication 对象，启动应用程序的事件循环。
创建 QGraphicsScene 对象，用于管理图形项。
创建第一个 CoordinateRectItem 对象 nonRotatedRectItem，设置其位置为 (20, 20)，并将其旋转 60 度，然后添加到场景中。
创建第二个 CoordinateRectItem 对象 nonRotatedRectItem1，设置其位置为 (20, 20)，不进行旋转操作，直接添加到场景中。
创建 QGraphicsView 对象，关联场景，设置窗口标题和大小，最后显示视图。

在一个图形场景中展示两个矩形，其中一个矩形旋转了 60 度，并且每个矩形内部都绘制了物品坐标系的坐标轴、刻度和标签，方便用户观察矩形的旋转效果和物品坐标系的情况。

场景坐标系（Scene Coordinates）

定义：场景坐标系是整个 QGraphicsScene 的全局坐标系。场景中的所有物品都通过其在场景坐标系中的位置来定位。场景坐标系的原点通常位于场景的左上角，X 轴向右为正，Y 轴向下为正。
特点：
场景坐标系是物品坐标系和视图坐标系之间的桥梁，物品在场景中的位置可以通过其在场景坐标系中的坐标来确定。
场景可以包含多个物品，每个物品在场景坐标系中都有唯一的位置。

#include <QApplication>
#include <QGraphicsScene>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsRectItem>
#include <QGraphicsTextItem>
#include <QPainter>
#include <QPen>
#include <QFont>// 自定义用于绘制场景坐标系的图形项
class SceneCoordinateItem : public QGraphicsItem {
public:SceneCoordinateItem(QGraphicsItem *parent = nullptr) : QGraphicsItem(parent) {}// 定义图形项的边界矩形QRectF boundingRect() const override {// 这里简单设置一个较大的边界矩形，以覆盖可能的场景范围return QRectF(-300, -300, 600, 600);}// 绘制场景坐标系void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget) override {Q_UNUSED(option);Q_UNUSED(widget);// 设置画笔QPen pen(Qt::black);pen.setWidth(2);painter->setPen(pen);// 设置字体QFont font;font.setPointSize(10);painter->setFont(font);// 绘制 X 轴painter->drawLine(-1000, 0, 1000, 0);// 绘制 X 轴箭头painter->drawLine(980, 10, 1000, 0);painter->drawLine(980, -10, 1000, 0);// 绘制 X 轴刻度和标签for (int i = -1000; i <= 1000; i += 100) {painter->drawLine(i, -5, i, 5);QString label = QString::number(i);painter->drawText(i - 10, 20, label);}// 绘制 Y 轴painter->drawLine(0, -1000, 0, 1000);// 绘制 Y 轴箭头painter->drawLine(-10, 980, 0, 1000);painter->drawLine(10, 980, 0, 1000);// 绘制 Y 轴刻度和标签for (int i = -1000; i <= 1000; i += 100) {painter->drawLine(-5, i, 5, i);QString label = QString::number(i);painter->drawText(-30, i + 5, label);}}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);QGraphicsScene scene;QGraphicsRectItem *originalRectItem = new QGraphicsRectItem(0, 0, 100, 50);QPointF originalPos = QPointF(50, 50);  // 记录矩形的原始位置originalRectItem->setPos(originalPos);scene.addItem(originalRectItem);// 为原始矩形添加标记QGraphicsTextItem *originalLabel = new QGraphicsTextItem("Original");originalLabel->setPos(originalPos.x(), originalPos.y() - 20);scene.addItem(originalLabel);// 创建旋转后的矩形QGraphicsRectItem *rotatedRectItem = new QGraphicsRectItem(0, 0, 100, 50);// 以场景坐标系原点为中心旋转矩形 90 度// 先将矩形移动到场景原点rotatedRectItem->setPos(0, 0);rotatedRectItem->setRotation(90);// 计算旋转后的位置QTransform transform;transform.rotate(90);QPointF newPos = transform.map(originalPos);rotatedRectItem->setPos(newPos);scene.addItem(rotatedRectItem);// 为旋转后的矩形添加标记QGraphicsTextItem *rotatedLabel = new QGraphicsTextItem("Rotated");rotatedLabel->setPos(newPos.x(), newPos.y() - 20);scene.addItem(rotatedLabel);// 创建并添加场景坐标系图形项SceneCoordinateItem *coordinateItem = new SceneCoordinateItem();scene.addItem(coordinateItem);QGraphicsView view(&scene);view.show();return app.exec();
}

保留原始矩形：
创建 originalRectItem 表示原始矩形，并将其添加到场景中。
使用 QGraphicsTextItem 创建 originalLabel 作为原始矩形的标记，设置其位置在原始矩形上方，并添加到场景中。
创建旋转后的矩形：
创建 rotatedRectItem 作为旋转后的矩形。
对 rotatedRectItem 进行旋转操作，先将其移动到场景原点，旋转 90 度，再计算并设置旋转后的位置。
使用 QGraphicsTextItem 创建 rotatedLabel 作为旋转后矩形的标记，设置其位置在旋转后矩形上方，并添加到场景中。
绘制场景坐标系：
创建 SceneCoordinateItem 对象 coordinateItem 并添加到场景中，用于绘制场景坐标系。
显示视图：
创建 QGraphicsView 对象 view 并关联场景，最后显示视图。

视图坐标系（View Coordinates）

定义：视图坐标系是 QGraphicsView 窗口的坐标系。视图坐标系的原点位于视图窗口的左上角，X 轴向右为正，Y 轴向下为正。视图坐标系的单位是像素。
特点：
视图坐标系用于确定用户在视图窗口中看到的内容，它与场景坐标系之间通过视图的变换矩阵进行映射。
视图可以对场景进行缩放、平移、旋转等操作，这些操作会改变视图坐标系和场景坐标系之间的映射关系。

#include <QApplication>
#include <QGraphicsScene>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsRectItem>
#include <QGraphicsTextItem>
#include <QPainter>
#include <QPen>
#include <QFont>// 自定义用于绘制视图坐标系的图形项
class ViewCoordinateItem : public QGraphicsItem {
public:ViewCoordinateItem(QGraphicsView* view, QGraphicsItem *parent = nullptr) : QGraphicsItem(parent), view(view) {}// 定义图形项的边界矩形QRectF boundingRect() const override {// 根据视图大小设置边界矩形QSize size = view->size();return QRectF(0, 0, size.width(), size.height());}// 绘制视图坐标系void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget) override {Q_UNUSED(option);Q_UNUSED(widget);// 设置画笔QPen pen(Qt::red);pen.setWidth(2);painter->setPen(pen);// 设置字体QFont font;font.setPointSize(10);painter->setFont(font);// 获取视图大小QSize size = view->size();// 绘制 X 轴painter->drawLine(0, size.height() / 2, size.width(), size.height() / 2);// 绘制 X 轴箭头painter->drawLine(size.width() - 20, size.height() / 2 - 10, size.width(), size.height() / 2);painter->drawLine(size.width() - 20, size.height() / 2 + 10, size.width(), size.height() / 2);// 绘制 X 轴刻度和标签for (int i = 0; i <= size.width(); i += 50) {painter->drawLine(i, size.height() / 2 - 5, i, size.height() / 2 + 5);QString label = QString::number(i);painter->drawText(i - 10, size.height() / 2 + 20, label);}// 绘制 Y 轴painter->drawLine(size.width() / 2, 0, size.width() / 2, size.height());// 绘制 Y 轴箭头painter->drawLine(size.width() / 2 - 10, size.height() - 20, size.width() / 2, size.height());painter->drawLine(size.width() / 2 + 10, size.height() - 20, size.width() / 2, size.height());// 绘制 Y 轴刻度和标签for (int i = 0; i <= size.height(); i += 50) {painter->drawLine(size.width() / 2 - 5, i, size.width() / 2 + 5, i);QString label = QString::number(i);painter->drawText(size.width() / 2 - 30, i + 5, label);}}private:QGraphicsView* view;
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);QGraphicsScene scene;// 设置场景范围小于视图，例如设置场景大小为 300x500scene.setSceneRect(0, 0, 300, 500);// 创建原始矩形框QGraphicsRectItem *originalRectItem = new QGraphicsRectItem(10, 10, 100, 50);originalRectItem->setPos(50, 50);scene.addItem(originalRectItem);// 为原始矩形框添加标记QGraphicsTextItem *originalLabel = new QGraphicsTextItem("Original Rect");originalLabel->setPos(originalRectItem->pos().x(), originalRectItem->pos().y() - 20);scene.addItem(originalLabel);// 创建平移后的矩形框QGraphicsRectItem *translatedRectItem = new QGraphicsRectItem(10, 10, 100, 50);// 将矩形框向左平移 120 个单位translatedRectItem->setPos(50 - 120, 50);scene.addItem(translatedRectItem);// 为平移后的矩形框添加标记QGraphicsTextItem *translatedLabel = new QGraphicsTextItem("Translated Rect");translatedLabel->setPos(translatedRectItem->pos().x(), translatedRectItem->pos().y() - 20);scene.addItem(translatedLabel);QGraphicsView view(&scene);// 对视图进行缩放操作view.scale(2.0, 2.0);// 创建并添加视图坐标系图形项ViewCoordinateItem *coordinateItem = new ViewCoordinateItem(&view);scene.addItem(coordinateItem);view.resize(400, 600);view.show();return app.exec();
}

坐标系之间的转换

在 Graphics View 框架中，可以使用以下方法进行坐标系之间的转换：
物品坐标系和场景坐标系之间的转换：
QGraphicsItem::mapToScene(const QPointF &point)：将物品坐标系中的点转换为场景坐标系中的点。
QGraphicsItem::mapFromScene(const QPointF &point)：将场景坐标系中的点转换为物品坐标系中的点。
场景坐标系和视图坐标系之间的转换：
QGraphicsView::mapToScene(const QPoint &point)：将视图坐标系中的点转换为场景坐标系中的点。
QGraphicsView::mapFromScene(const QPointF &point)：将场景坐标系中的点转换为视图坐标系中的点。

QGraphicsItem::mapToScene

#include <QApplication>
#include <QGraphicsScene>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsRectItem>
#include <QGraphicsTextItem>
#include <QDebug>int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);// 创建场景QGraphicsScene scene;// 创建一个矩形图形项QGraphicsRectItem *rectItem = new QGraphicsRectItem(0, 0, 100, 50);// 设置矩形在场景中的位置rectItem->setPos(50, 50);scene.addItem(rectItem);// 在物品坐标系中定义一个点QPointF itemPoint(20, 30);// 将物品坐标系中的点转换为场景坐标系中的点QPointF scenePoint = rectItem->mapToScene(itemPoint);// 输出转换后的场景坐标qDebug() << "Item Coordinate: (" << itemPoint.x() << ", " << itemPoint.y() << ")";qDebug() << "Scene Coordinate: (" << scenePoint.x() << ", " << scenePoint.y() << ")";// 创建一个文本图形项来显示场景坐标QGraphicsTextItem *textItem = new QGraphicsTextItem(QString("Scene Point: (%1, %2)").arg(scenePoint.x()).arg(scenePoint.y()));textItem->setPos(scenePoint);scene.addItem(textItem);// 创建视图QGraphicsView view(&scene);view.show();return app.exec();
}

QGraphicsItem::mapFromScene

#include <QApplication>
#include <QGraphicsScene>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsRectItem>
#include <QGraphicsTextItem>
#include <QDebug>int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);// 创建场景QGraphicsScene scene;// 创建一个矩形图形项QGraphicsRectItem *rectItem = new QGraphicsRectItem(0, 0, 100, 50);// 设置矩形在场景中的位置rectItem->setPos(50, 50);scene.addItem(rectItem);// 在场景坐标系中定义一个点QPointF scenePoint(80, 70);// 将场景坐标系中的点转换为物品坐标系中的点QPointF itemPoint = rectItem->mapFromScene(scenePoint);// 输出转换后的物品坐标qDebug() << "Scene Coordinate: (" << scenePoint.x() << ", " << scenePoint.y() << ")";qDebug() << "Item Coordinate: (" << itemPoint.x() << ", " << itemPoint.y() << ")";// 创建一个文本图形项来显示物品坐标，并将矩形作为其父项QGraphicsTextItem *textItem = new QGraphicsTextItem(QString("Item Point: (%1, %2)").arg(itemPoint.x()).arg(itemPoint.y()), rectItem);textItem->setPos(itemPoint);// 创建视图QGraphicsView view(&scene);view.show();return app.exec();
}

QGraphicsView::mapToScene

#include <QApplication>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsScene>
#include <QMouseEvent>
#include <QDebug>// 自定义的 QGraphicsView 类，用于处理鼠标点击事件
class CustomGraphicsView : public QGraphicsView {
public:CustomGraphicsView(QGraphicsScene *scene, QWidget *parent = nullptr): QGraphicsView(scene, parent) {}protected:// 重写鼠标按下事件处理函数void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override {// 获取鼠标在视图中的位置QPoint viewPos = event->pos();// 使用 mapToScene 函数将视图坐标转换为场景坐标QPointF scenePos = mapToScene(viewPos);qDebug() << "View Position: " << viewPos;qDebug() << "Scene Position: " << scenePos;QGraphicsView::mousePressEvent(event);}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);// 创建一个 QGraphicsSceneQGraphicsScene scene;// 在场景中添加一个矩形，方便可视化scene.addRect(10, 10, 200, 200);// 创建自定义的 QGraphicsView，并将场景设置给它CustomGraphicsView view(&scene);view.setScene(&scene);view.resize(500,500);view.show();return a.exec();
}

#include ：引入 QApplication 类，它是 Qt 应用程序的核心类，负责管理应用程序的资源和事件循环，每个 Qt GUI 应用程序都必须有且仅有一个 QApplication 对象。
#include ：引入 QGraphicsView 类，它是一个用于显示 QGraphicsScene 内容的部件，提供了视图的滚动、缩放等功能。
#include ：引入 QGraphicsScene 类，它是一个用于管理和组织图形项（如矩形、椭圆等）的容器，提供了图形项的添加、删除、查找等操作。
#include ：引入 QMouseEvent 类，它用于处理鼠标事件，例如鼠标按下、释放、移动等。
#include ：引入 QDebug 类，它用于在调试时输出信息，方便开发者查看程序的运行状态。
class CustomGraphicsView : public QGraphicsView 表示 CustomGraphicsView 类继承自 QGraphicsView 类，这样 CustomGraphicsView 就拥有了 QGraphicsView 的所有功能，并且可以对其进行扩展。

void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override 重写了 QGraphicsView 的 mousePressEvent 函数，用于处理鼠标按下事件。
QPoint viewPos = event->pos(); 获取鼠标在视图中的位置，event->pos() 返回一个 QPoint 对象，表示鼠标相对于视图窗口的坐标。
QPointF scenePos = mapToScene(viewPos); 使用 mapToScene 函数将视图坐标转换为场景坐标，mapToScene 是 QGraphicsView 提供的一个成员函数，用于将视图坐标系中的点映射到场景坐标系中。
qDebug() << "View Position: " << viewPos; 和 qDebug() << "Scene Position: " << scenePos; 使用 qDebug 输出鼠标在视图和场景中的坐标，方便调试。
QGraphicsView::mousePressEvent(event); 调用基类的 mousePressEvent 函数，确保基类的默认处理逻辑也能正常执行

QApplication a(argc, argv); 创建一个 QApplication 对象，用于管理应用程序的资源和事件循环。
QGraphicsScene scene; 创建一个 QGraphicsScene 对象，用于管理图形项。
scene.addRect(10, 10, 200, 200); 在场景中添加一个矩形，矩形的左上角坐标为 (10, 10)，宽度为 200，高度为 200，这样可以方便我们可视化场景的内容。
CustomGraphicsView view(&scene); 创建一个 CustomGraphicsView 对象，并将之前创建的 QGraphicsScene 对象的指针传递给它。
view.setScene(&scene); 将 QGraphicsScene 对象设置给 CustomGraphicsView，这样 CustomGraphicsView 就可以显示 QGraphicsScene 中的内容。
view.resize(500,500); 将 CustomGraphicsView 的大小调整为 500x500 像素。
view.show(); 显示 CustomGraphicsView 窗口。
return a.exec(); 启动应用程序的事件循环，程序会一直运行，直到用户关闭窗口或调用 QApplication::quit() 函数。

创建一个带有自定义鼠标点击事件处理的 QGraphicsView 窗口，显示一个 QGraphicsScene 中的矩形，并在鼠标点击时输出鼠标在视图和场景中的坐标。

QGraphicsView::mapFromScene

函数用于将场景坐标系中的点映射到视图坐标系中。

自定义 CustomGraphicsView 类
继承 QGraphicsView：通过继承 QGraphicsView 类，并重写 mouseMoveEvent 函数来处理鼠标移动事件。
mouseMoveEvent 函数：
QPoint viewPos = event->pos();：获取鼠标在视图中的原始位置。
QPointF scenePos = mapToScene(viewPos);：使用 mapToScene 函数将视图坐标转换为场景坐标。
QPoint convertedViewPos = mapFromScene(scenePos);：使用 mapFromScene 函数将场景坐标转换回视图坐标。
使用 qDebug 输出原始视图坐标、场景坐标以及转换后的视图坐标，方便调试查看。
2. main 函数
创建 QApplication 对象，用于管理应用程序的事件循环。
创建 QGraphicsScene 对象，并添加一个矩形到场景中，方便可视化。
创建 CustomGraphicsView 对象，将场景设置给它，并调整大小和显示。
view.setMouseTracking(true);：启用鼠标跟踪，这样即使鼠标按钮未按下，移动鼠标时也会触发 mouseMoveEvent 函数。

#include <QApplication>
#include <QGraphicsView>
#include <QGraphicsScene>
#include <QMouseEvent>
#include <QDebug>// 自定义的 QGraphicsView 类，用于处理鼠标移动事件
class CustomGraphicsView : public QGraphicsView {
public:CustomGraphicsView(QGraphicsScene *scene, QWidget *parent = nullptr): QGraphicsView(scene, parent) {}protected:// 重写鼠标移动事件处理函数void mouseMoveEvent(QMouseEvent *event) override {// 获取鼠标在视图中的位置QPoint viewPos = event->pos();// 使用 mapToScene 函数将视图坐标转换为场景坐标QPointF scenePos = mapToScene(viewPos);// 使用 mapFromScene 函数将场景坐标转换回视图坐标QPoint convertedViewPos = mapFromScene(scenePos);qDebug() << "Original View Position: " << viewPos;qDebug() << "Scene Position: " << scenePos;qDebug() << "Converted View Position: " << convertedViewPos;QGraphicsView::mouseMoveEvent(event);}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);// 创建一个 QGraphicsSceneQGraphicsScene scene;// 在场景中添加一个矩形，方便可视化scene.addRect(10, 10, 200, 200);// 创建自定义的 QGraphicsView，并将场景设置给它CustomGraphicsView view(&scene);view.setScene(&scene);view.resize(500, 500);view.show();// 启用鼠标跟踪，这样才能触发 mouseMoveEventview.setMouseTracking(true);return a.exec();
}

使用 Qt 编译器进行编译和运行。运行程序后，当你移动鼠标时，控制台会输出鼠标在视图和场景中的坐标，以及从场景坐标转换回的视图坐标。