基于WebGL的建筑点云模型的渲染系统设计与实现

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1、硕士学位论文基于WebGL的建筑点云模型的渲染系统设计与实现作者姓名王松柏学科专业软件工程指导教师陈泽琳副教授所在学院软件学院论文提交日期2018.5.18ArchitecturalPointcloudModelRenderingSystemBasedonWebGLADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangsongbaiSupervisor：AssociateProfessorChenzelinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP3学校代号：1056

2、1学号：201520134279华南理工大学硕士学位论文基于WebGL的建筑点云模型的渲染系统设计与实现作者姓名：王松柏指导教师姓名、职称：陈泽琳副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：软件工程研究方向：计算机图形学论文提交日期：2018年5月18日论文答辩日期：2018年6月1日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：李东委员：陈泽琳、李引、方琼、徐扬1摘要随着三维激光扫描仪的逐渐成熟，建筑点云在建筑的逆向工程中走向了实际应用的场景，特别是历史建筑。点云数据完整地记录精确的建筑结构信息，而彩色点云数据包含了建筑的细节和纹理。但现有的专业点云软件主要是基于客

3、户端，不仅硬件要求高和价格昂贵，而且缺乏由点到面的建筑展示。点云是建筑表面采样点的集合，所以简单的点集展示无法渲染出建筑表面。因此，实现大规模点云的Web端使用和由点到面的建筑展示具有重要的应用价值和研究价值。本文主要从点云模型的场景管理和点云到面的渲染算法的研究出发，分析大规模建筑点云的Web端使用和建筑模型展示的实现。主要研究工作包括：分析建筑点云的特征和场景管理方式，研究国内外的点云渲染算法和网格模型构建算法；为了解决大规模点云的内存负载和渲染效率问题，提出基于八叉树的层次细节算法(Levelofdetails,LOD)，其中在保证展示效果下，采用投影面积和距离结合的LOD策略，可

4、以减少加载被遮挡的节点的数目；运用WebGL渲染管线和空间变换的相关知识，改进了EWASplatting框架，实现了基于面片的渲染算法；为了展示部分建筑的面模型，设计了建筑网格模型的构建算法，其流程包括法线计算、提取几何特征、构建网格模型和优化网格模型。在此基础上，设计和实现基于WebGL的建筑点云模型渲染系统，用来实现大规模建筑点云的Web端使用和展示建筑模型。本系统适配了多个平台，并在多个测试数据集上与同类型软件进行内存负载和渲染帧率的对比和分析。实验结果表明渲染系统基于点云数据为建筑工程提供便捷的工具和立体化展示。关键词：WebGL；建筑点云；LOD；点云到面的渲染I2Abstra

5、ctWiththegradualdevelopmentof3Dlaserscanners,architecturepointcloudisappliedtopracticalapplicationsinthereverseengineeringofArchitecture,especiallyforhistoricbuildings.Pointclouddatarecordsaccuratebuildingstructureinformation,whilecoloredpointclouddatarecordsarchitecturaldetailsandtextures.Howeve

6、r,theexistingprofessionalpointcloudsoftwareismainlybasedonthePC.Itnotonlyhashighhardwarerequirementsandisexpensive,butalsolackspoint-to-facearchitecturaldisplays.Pointcloudisacollectionofsamplingpointsonthesurfaceofthebuilding,sothedisplayofpointsetcannotrenderthebuildingsurface.Therefore,itisofg

7、reatpracticalvalueandresearchvaluetorealizetheuseoflarge-scalepointcloudsandthedisplayofpoint-to-facearchitectureontheWeb.Startingwiththestudyofscenemanagementofpointcloudmodelandpoint-to-facerenderingalgorithms,thispa