3DTiles的构建和加载方案

当三维重建完的模型很大时,一次性加载时会很消耗内存。

为了解决这个问题,工程上通常采用3D Tiles来实现模型分块层级加载。

本文将介绍一种3D Tiles的构建和加载方案。

3D Tiles简介

3D Tiles 是一种面向大规模三维地理空间数据的开放数据标准,最早由 Cesium 提出,现已成为 OGC(开放地理空间联盟)标准。

3D Tiles 采用 空间分块(Tiles)+ 层级细节(LOD) 的方式:

  • 远处:加载低精度模型
  • 近处:逐步加载高精度模型
  • 看不见的区域:完全不加载

3D Tiles 的格式由三部分构成:

  • Tileset(瓦片集):整个 3D Tiles 数据的入口文件,通常是一个 tileset.json,用于描述:
    • 空间范围(Bounding Volume),常见有三种格式Box(包围盒)、Region(经纬度 + 高程)、Sphere(球体)
    • 层级结构(树结构)
    • 每个 Tile 对应的数据文件
    • LOD 切换条件(如屏幕误差)
  • Tile(瓦片):每一个 Tile 是空间中的一个局部区域,包含几何数据和纹理信息,Tile 之间构成一棵空间层级树(通常是八叉树 / KD-Tree)。
  • 内容格式(Content)Tile 中真正存放数据的格式,可包含不同格式的模型。

三维空间中,当相机靠近时,父节点会"退居幕后",子节点逐层加载,从而减少单次加载的信息量,缓解内存压力。

3D Tiles构建

用Metashape2.0以上的版本可以生成3D Tiles(瓦片模型)格式的模型,软件可通过该链接1下载。

下面我采用MipMap2上公开的数据进行演示。

在Metashape中,先导入数据,再对齐照片,之后就可以创建瓦片模型。

下面是传统模型和瓦片模型的对比效果。

传统三维模型从远拉到近,效果没有变化,始终是完整加载进内存。

瓦片模型在远距离会先出现低精度的模型,随着相机拉近,模型出现层级变化,逐渐清晰。

3D Tiles加载

在Metashape中,导出3D Tiles格式的瓦片模型,选择.3tz格式的文件。

导出后,把.3tz的后缀改成.zip,然后解压,就可以得到3D Tiles格式的文件夹。

让AI使用Cesium写一段简单的脚本文件,就可以实现在浏览器中加载模型文件。

参考

1 https://pan.quark.cn/s/27603225afa2

2 https://www.mipmap3d.com/datasets

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