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Potree点云查看指南

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在本文中，我们将探讨 Potree 的功能，这是一个为大型点云量身定制的基于 WebGL 的开源查看器。 Potree 以其高显示速度而脱颖而出，使其成为处理大量点云数据集的绝佳选择。 我们的重点将是 Potree 提供的多样化导航和显示选项。

请注意，Potree 转换器的安装和使用已在我们之前的文章 (1, 2) 中介绍过。 为了确保良好的性能，使用支持 WebGL 的浏览器（例如 Chrome、Firefox、Safari 或 Edge）至关重要。 此外，Potree 的兼容性还扩展到平板电脑和移动设备，为访问数据提供了灵活性。

如果你遇到任何问题，请随时尝试其他浏览器或探索 Potree 桌面版本，根据我的经验，我发现它可以提供令人满意的结果。

1、介绍

如果你还没有点云并希望获取点云，我建议使用 Geotiles 获取来自荷兰的数据，使用 LiDAR HD 获取来自法国的数据，或者使用 3DE 程序获取来自美国的数据。 这些来源提供了可用于你的项目的有价值的点云数据。 但是，如果你已经拥有自己的数据，那就更好了，因为它允许你使用根据你的需求定制的熟悉的数据集。 你还可以仅在浏览器中操作一些 Potree 示例（Entwine 和 Potree）。

在本演示中，我在法国蒙彼利埃下载了 4 个 LiDAR HD 图块，然后将它们导入到 Potree Desktop 中。

法国蒙彼利埃市上空的 4 块 LiDAR HD @LiDAR HD

访问 Potree 界面后，你会注意到在生成 Potree 文件期间指定的默认设置。 这些文件由数据文件、HTML 和脚本组成，由 Web 服务器或 Web 浏览器解释。 要访问 Potree 工具，只需单击通常位于屏幕左上角的按钮，打开包含各种选项的菜单来探索和分析点云数据。

Potree 的部分（外观、工具、场景、滤镜）提供以下功能：

  • 定义点云的视觉方面。
  • 优化显示性能（标准、高质量）。
  • 选择导航模式来探索数据。
  • 执行测量（距离、轮廓、切片等）。
  • 创建动画。
Potree 的菜单有不同的部分

在详细了解 Potree 菜单中的每个窗口之前，了解该窗口中的每个项目都是完全可自定义的非常重要。

Potree 菜单的顶行提供对基本链接的快速访问，包括 Potree 网站、GitHub 存储库和版本号（当前为 1.8.0）。 此外，它还提供在 EN-FR-DE-JP-ES-SE-ZH-IT 之间切换的语言选项。

单击某个部分可展开其内容，从而允许您访问所需的功能。 “外观”和“场景”部分控制点云的视觉方面。 虽然“外观”部分中的属性全局适用，但“场景”属性单独特定于每个场景（点云）。

在“场景”部分中，用户可以打开/关闭各个点云场景，从而实现特定数据集的无缝导航和分析。

在下面的示例中，我们同时加载多个点云，但是，允许我们单独为每个云着色：

使用不同样式渲染的 4 个独立点云（强度、分类和高程）

2、外观

在 Potree 查看器的“外观”部分，你可以个性化点云（全部）的视觉表示。 本节包含一系列选项。

它包括调整选项：

  • 点预算：此参数允许用户设置考虑显示的点数，影响屏幕上的点密度。 虽然它不是影响点密度的唯一因素，但调整点预算有助于优化细节级别以实现高效可视化。 最大值设置为 1000 万，但可以在代码中调整。
  • 视野：它决定了从观看者的角度可见的场景范围。 最佳 FoV 设置为 60。
  • Eye Dome 照明：通过启用 Eye Dome 照明，你可以受益于增强的着色计算方法，该方法可以锐化边缘，提高深度感。 可以通过调整“半径”和“强度”之间的权衡来管理由眼罩照明引起的变暗效果。 该工具在处理未着色的点云时非常有用，如下一个示例所示：
没有 EDL 的相同点云（左）和有 EDL 的点云（右），半径和强度参数影响边缘阴影@ULB 的程度
  • 背景：设置背景样式（天空盒、渐变、黑色、白色或无）。 你甚至可以使用个人图像来个性化背景。
  • Splat 质量：标准质量和高质量之间的设定点方面。 顾名思义，高质量选项在视觉上更加真实：
  • 最小节点大小：此设置定义八叉树节点的大小。 Potree 采用基于八叉树数据结构的创新点存储技术。 这种结构将空间细分为不同大小的立方体，每个立方体都有特定的细节级别。 当你在点云中导航时，Potree 会根据相机和目标位置动态加载和显示立方体，甚至可以优化大量点云的性能（你可能已经注意到）。 通过调整此参数，你可以控制这些立方体的大小和显示的细节级别。 较小的节点大小可提供更高的细节，从而提供更复杂的数据视图。 另一方面，如果遇到性能问题，增加“最小节点大小”值可以通过显示更少的立方体来提高渲染速度，特别是对于密集的点云。 但是，请注意不要将其与“积分预算”混淆，即使它也会影响积分数量。
最小节点大小 = 1000（较低细节 = 大节点）
最小节点大小 = 20（更高细节 == 小节点）
  • Box：选中时，显示八叉树的立方体结构。 此功能直观地说明了点云如何组织成不同大小的分层立方体。 通过启用“框”显示，你可以深入了解八叉树的划分和层次结构，从而增强对数据组织的理解。
八叉树的立方体结构@Potree
  • 锁定：冻结节点大小视图。 启用“锁定”选项后，无论缩放或导航，节点大小都保持不变。 此功能可确保点云的详细程度在整个探索过程中保持一致，从而提供稳定且受控的可视化体验。
用户视角

在此示例中，我放大了该窗口，然后检查了锁定，并且还以详细程度显示了点云，以便您可以了解 potree 的工作原理。 用户的视野得到了很好的显示（细节水平较高），但相机看不到的其余部分的细节水平较低。

渲染后的点云是什么样的

3、工具

在“工具”部分下，Potree 提供了多种功能来支持数据探索和分析。 “测量”部分提供了直接在点云内精确测量距离、角度、面积和体积的基本工具。 此外，剖面工具允许提取和可视化高程剖面，有助于全面了解数据中的地形和结构。

在“裁剪”部分，你可以使用裁剪工具剪切点云，有效地隔离和聚焦特定的感兴趣区域。 此功能增强了对点云内详细部分的检查，提高了数据解释和探索效率。

“导航”部分提供了多种导航模式和视图切换（左、右、前、后、上、下），因此你可以轻松地从多个角度导航和检查数据。 此外，此部分允许你在透视和正交相机投影之间切换。

在下图中，我们使用了从 Sketchfab（此处）以 LAS 格式下载的点云。 你还可以在查看器 potree（此处）中使用 OpenHeritage3D 提供的版本。

点、距离和角度测量

测量长度：

垂直高度测量

面积和圆测量：

面积和圆测量

体积测量：

体积测量

标注添加：

进行测量后，可以在 Potree 的“场景 >> 测量”部分找到它们。 从那里，可以根据需要灵活地管理测量。 可以使用底部的红色 X 图标删除特定测量值，或以 JSON、DXF 或 Potree 格式全局导出它们。

在下图中，“轮廓”工具非常方便，不仅提供即时高程轮廓可视化，还提供将点导出为 CSV (2D) 或 DXF (2D) 文件或 DXF 或 LAS 中的点云的选项 格式。 这有利于与 CAD/BIM 软件的无缝数据交换，增强跨不同平台的互操作性。

请注意，还可以指定在轮廓内捕获点所考虑的宽度，以便进行集中和精确的分析。 可以轻松启用或禁用先前测量的显示，以实现整洁的可视化（只需取消选中复选框即可）。

轮廓提取（法国蒙彼利埃激光雷达高清点云）
  • 裁剪：允许你精确控制显示点云的哪些部分，或者仅突出显示，如下例所示。

Potree 中的裁剪允许用户专注于点云数据中感兴趣的特定区域。 通过定义剪辑体积，可以通过显示体积内的点（剪辑内部）或排除其外部的点（剪辑外部）来关注特定的感兴趣区域。

剪裁结果，外部（左）和内部（右）（LiDAR HD 点云，法国蒙彼利埃）
  • 导航：Potree提供多种导航模式，为您提供对3D点云可视化的灵活直观的控制。
    Aucun 替代文字图像

地球控制：将鼠标悬停在点云上并左键单击以移动，或右键单击以旋转模型。 初始单击点处会出现一个彩色圆圈，代表旋转中心。 缩放是使用鼠标滚轮实现的。

飞行控制：左键单击控制飞行方向，使用键盘方向键向前或向后移动。 右键单击与移动相结合可以平移视图。 在此模式下，鼠标滚轮用于加速或减速移动。

直升机控制：与飞行控制比较相似。

轨道：左键单击，围绕当前中心进行 3D 旋转（可以通过双击点云的一个点来调整中心，单击右键 = 平移

全范围：缩放扩展到点云范围； 6. Cube：显示视图立方体； 7. 指南针：用于定向； 8. 创建相机动画。

测量模型时，正交投影通常很有用。 透视模式 (10) 用于可视化和呈现点云和网格。

速度：您可以根据需要加速/减速。

4、场景

场景部分包含不同的对象。

  • 点云：场景可以由一个或多个点云组成。
  • 标注：这里进行标注管理。
  • 其他：在这里可以找到摄像机和目标位置。
  • 矢量：此功能允许在场景中包含和管理矢量数据。
  • 图像：可以将图像（定向和地理参考或非定向）合并到场景中。

如果类别中有多个对象，则会出现一个三角形指示符，使你可以轻松展开和滚动列表。 当选择一个对象时，其属性变得可见，提供每种对象类型特有的特定详细信息。

4.1 点云

在 Potree 中，点云属性在定义其视觉方面起着至关重要的作用。 您可以控制多种显示设置，包括点大小、点大小选项（固定、衰减或自适应）、形状（方形、圆形、抛物面）和不透明度。 这些设置允许微调点云的外观以满足特定的可视化需求。

点云的“属性”小节允许你选择着色样式：

  • RGB：真彩色，如果点云是彩色的。
  • RGB 和高程：按高程在 RGB 和色带之间混合。
  • 颜色：仅一种颜色 RGB（例如红色、黄色、白色...）
  • 海拔：按海拔的颜色渐变。 您可以使用不同的坡道样式。
  • 强度：按强度（灰度）划分的颜色渐变，仅在 LiDAR 点云中可用，无摄影测量。
  • 强度梯度：强度色带
  • 分类：是否对点云进行分类。
  • Return number：信号返回次数（通常只有LIDAR数据）
  • 详细程度：详细程度
  • 复合：您可以混合以上所有内容。
  • GPS时间、指数...等

Potree 的最新版本支持根据 ASPRS 规范存储在 LAS 文件中的所有属性。 如果您的点云包含附加属性，它甚至允许您添加附加属性。 我们举一个例子，如果您的点云包含树标识符，那么您将用不同的颜色显示树。 其他属性（例如细节级别）不会在转换时出现，而是根据相机的视野即时计算。

使用锁定以细节级别渲染点云以查看 FoV 的外部部分。

你可能已经注意到，我们只操纵点云。 但是，其他类型的数据（例如定向图像、矢量数据和网格）可以添加到 Potree 查看器中。 由于这需要自定义查看器，因此必须将这些数据添加到 HTML 页面。 这就是我们将在接下来的几篇文章中讨论的内容。

原文链接：A Complete Guide to Potree's Interface Functionalities

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