Potree开源初探

Potree开源初探

徐景周

一、      简介

    基于Web端的三维模型展示，这里仅介绍Three.js和Potree。

    Three.js 是一款基于WebGL的运行在浏览器中的 3D 开源引擎，用它创建各种三维场景。它类似于Meshlab开源中的VCGLib库，后者是基于OpenGL进行封装的3D开源库，本质是相同的。所以，基于three.js会比较灵活，模型显示不失真。但对初学者来说，学习难度较大。另外，它没有对模型网格存取与显示做什么优化，在模型文件较大时，在浏览器打开时会等待较长时间。

    Potree是一种基于WebGL的点云数据可视化解决方案，包含点云数据转化，以及进行可视化的源码。该解决方案的主要优势在于对点云数据进行了多尺度的管理，在数据传输和可视化上都做了优化。它是一套开源的系统，基于Three.js，由奥地利维也纳理工大学的Harvest4D项目贡献。

    实际应用中，业务三维模型往往比较大(100M以上)，考虑到网络带宽等诸多原素，为了在Web端能快速的展示与操作三维模型。如果选择Three.js，工作量会比较大；选择Potree会相对比较省事，因为它已经在文件分离下载与快速渲染方面已行了很多优化。Potree的主要缺点是基于点云格式显示，存在部分失真情况。所以，下面主要将针对Potree进行重点说明，Three.js内容请大家参考下面网址。

 

二、      软件环境

2.1   Potree

https://github.com/potree/potree

 

2.2   PotreeConverter

https://github.com/potree/PotreeConverter

 

2.3   Potree学习

https://github.com/potree/potree/blob/master/docs/getting_started.md

 

2.4   Three.js

https://github.com/mrdoob/three.js/

 

2.5   Three.js学习

https://threejs.org/examples/

 

三、      要点

3.1   转换

    Potree在Web上展示的点云文件，支持binary，las和laz三种数据格式。所以，对其它的三维模型文件格式（例如：ply），需通过PotreeConverter工具进行转换。

 

    如图一所示，经过命令行形式转换后，会生成下面内容：

• 会生成多个.bin数据文件，每一个大小均在100K左右。这样，Web加载时可以逐漸下载显示，而不是全部下载完后才显示。
• 整体资源打包，并生成一个静态html展示主页，方便浏览。

图一

 

3.2   IO支持

    Potree Converter支持格式：

• 输入格式：las、laz、 binary、ply、xyz和ptx；
• 输出格式：binary、las和laz。

 

3.3   速度

    采用了特殊的点云文件压缩与分割处理，以及逐漸渲染方式，速度还是明显很快的。经本人测试：Potree官网提供的多个demo显示，最长时间为20秒显示完毕，一般性的都是10秒内显示完毕。假设如果是在国内网存取，理论上速度应该更快些。

 

3.4   浏览器支持

    对目前主流的IE、Chrome和FireFox都支持，本人已在Chromev 57.0.2970.0和MicrosoftEdgeHTML 14.14393测试通过。

 

3.5   操作支持

    支持鼠标左键旋转、滚轮缩放、右键平移。另外，还提供强大的属性操作界面，例如：角测量、高度测量、距离测量、面积测量、体积测量、多视角观察等等。除了直接对模型进行编辑修改外，基本上其它功能都有。

 

3.6   中文支持

    如图二所示属性操作界面，目前页面是可以支持中文，但引用的i18next库好象不支持中文，导致中文测试时显示为乱码。

图二

 

 

四、      Web展示效果

    经过在本地搭建web服务器后，进行测试(例如：http://localhost/potree/test.html)。下面是一些Potree在Web上显示效果与Meshlab模型显示的对比，实际上也相当于基于点的模型(点云)文件和原始三维模型(例如：ply)进行比较。

    备注：采用potree converter进行转换时，如果调整某些参数，理论上生成的点云文件应该会更清晰一些。

 

图三

五、      基于Potree的解决方案

    

    思路：在存放三维模型文件的服务器，存在一个后台运行的程序：定时读取新的三维模型文件、调用PotreeConverter控制台程序自动转换模型文件到Potree支持的目录、关闭PotreeConverter控制台程序、将生成Potree目录信息拼接成http网址(例如：http://localhost/potree/test.html，其中localhost将被真实的域名或IP取代)，最后更新到关联数据库中。此后台程序将包装成Service API的形式（例如:RESTful方式）以供调用。当服务层每上传一个模型文件成功后，调用该后台Service API接口来获到生成的网址，将该网址随原客户端信息一起更新到数据库中。这种由服务层直接拉的方式，可避免定时转换问题、动态监测模型文件、以及远程更新数据库的问题。

例如：

PotreeConverter控制台转换命令：

    PotreeConverterD:\MeshLab_Model\20150602112021.ply –o C:\xampp\htdocs\potree –generate-page testCabinet

拼接而成的网址:

http://localhost/potree/testCabinet.html      (本地测试用)

图四

六、      总结

    经过一系列的测试、比较与分析，potree在速度方面已经基本达到要求。显示质量方面略有不足，主要原因是它是基于点云模型作为基础来显示，所以本身模型质量就比不上原始三维模型。不过，整体上看显示效果还是差不多的，作为在浏览器上能快速观看地目的，可以满足此需求。