正交投影模式下如何实现点云LoD过滤？

我基于Qt参考Potree实现了点云渲染软件，层级过滤逻辑如下：

• 将整个点云划分为不同层级的小点云块
• 执行视锥体剔除，过滤视野外的块
• 计算每个点云块在屏幕上的投影尺寸，以此判断是否加载对应等级的LoD

但Potree未提供正交投影模式下的解决方案，原代码仅留有TODO注释：

// TODO ortho visibility
let bb = child.getBoundingBox();                
let distance = child.getBoundingSphere().center.distanceTo(camObjPos);
let diagonal = bb.max.clone().sub(bb.min).length();
//weight = diagonal / distance;

weight = diagonal;

问题根源 #

透视投影模式下，点云呈现近大远小的效果，相机仅为近处物体加载高等级LoD，远处用低等级LoD，内存占用可控。但正交投影中，物体投影到屏幕的尺寸与距离无关——视野内所有可见点云块都会加载高等级LoD，直接导致内存占用过高。

解决办法 #

针对正交投影特性，重新设计LoD加载判断逻辑即可，核心是基于点云块的屏幕实际像素占比+动态阈值调整，具体实现方向如下：

1. 计算正交投影下的屏幕像素占比
   正交投影中，屏幕像素与世界空间的对应关系固定，可通过相机正交参数和屏幕分辨率计算点云块的实际屏幕占比：

   • 以Qt为例，先获取相机的正交宽度/高度（QCamera::orthoWidth()）和视口宽高
   • 计算点云块包围盒在相机轴向的长度，再换算为屏幕像素数
     示例代码（C++/Qt）：

   float orthoWidth = camera->orthoWidth();
   float screenWidth = ui->viewport->width();
   // 点云块包围盒X轴方向长度
   float bbXLen = boundingBox.maximum().x() - boundingBox.minimum().x();
   // 计算该块在屏幕上的像素宽度
   float screenPixelWidth = (bbXLen / orthoWidth) * screenWidth;
   

   用这个screenPixelWidth替代原有的diagonal/distance作为LoD等级判断依据——仅当像素宽度超过设定阈值时，才加载高等级LoD。

2. 动态调整LoD阈值
   根据当前内存占用和可见块数量自动调整阈值：

   • 内存占用过高时，调高阈值，仅让占比更大的块加载高LoD
   • 内存充足时，调低阈值，提升更多区域的渲染精度

3. 给焦点区域优先加载高LoD
   正交模式下用户通常聚焦特定区域，可增加鼠标悬浮或视图中心区域的优先级：

   • 焦点区域内的块优先加载高LoD
   • 非焦点区域的块即使可见，也先加载低LoD，待用户聚焦后再升级

4. 合并小尺寸点云块
   对正交视角下显示极小的点云块，加载时自动合并为大区块，减少Draw Call、降低LoD切换频率，同时节省内存

可视化效果对比 #

• 透视模式效果：
  
• 正交模式效果：
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MR-DAI