基于三維全景漫游技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)建設(shè)

摘 要

三維全景漫游系統(tǒng)可以在全景模式下再現(xiàn)三維場(chǎng)景，該系統(tǒng)可以利用虛擬場(chǎng)景在瀏覽器進(jìn)行漫游并具有良好的交互性和現(xiàn)實(shí)性。本文目標(biāo)是構(gòu)建三維全景漫游系統(tǒng)，并提出基于全景技術(shù)的虛擬三維全景空間的生成過程。然后深入研究了使用魚眼鏡頭和數(shù)碼相機(jī)拍攝全景圖像的過程和360°全景拼接算法以及使用Pano2VR生產(chǎn)方法生成三維場(chǎng)景的策略。最后詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)三維全景虛擬漫游系統(tǒng)的整個(gè)過程。研究證明，漫游系統(tǒng)構(gòu)建方法不僅具有更好的視覺效果和應(yīng)用價(jià)值，而且還將為網(wǎng)絡(luò)展覽三維模型，場(chǎng)景漫游和交互模式中的三維全景提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】三維全景漫游 魚眼鏡頭 全景拼接

1 三維全景漫游技術(shù)的發(fā)展概述

1.1 三維全景概述

三維全景，是指將攝像機(jī)拍攝的水平方向360度，垂直方向180度的多張照片拼接成一張全景圖像，然后利用得到的全景圖像，改善用戶視圖，可以使用不同的觀看方向，利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)構(gòu)造全景空間，看起來可以是全面立體的場(chǎng)景。相對(duì)于傳統(tǒng)的3D建模，3D全景同時(shí)使用全景三維圖像的實(shí)際場(chǎng)景，利用三維建模技術(shù)來構(gòu)建一個(gè)更逼真的場(chǎng)景，使用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)系統(tǒng)要求低。由于這個(gè)原因，近年來基于三維全景上述優(yōu)點(diǎn)的虛擬顯示，已經(jīng)成為一種流行的網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)技術(shù)，在地圖導(dǎo)航，數(shù)字城市的領(lǐng)域中，具有非常廣泛的應(yīng)用。

1.2 三維全景漫游技術(shù)

三維全景漫游是指在由全景圖像構(gòu)建的全景空間里進(jìn)行切換，達(dá)到瀏覽各個(gè)不同場(chǎng)景的目的。目前，實(shí)現(xiàn)三維全景漫游的技術(shù)有兩種：一是在三維全景或地圖中添加其他三維全景的鏈接，鏈接可以是箭頭或者腳印等形式，瀏覽者在點(diǎn)擊其他三維全景的鏈接時(shí)，就會(huì)切換到其他三維全景進(jìn)行瀏覽，該方法雖然可以實(shí)現(xiàn)在不同場(chǎng)景中的切換，但是局限性比較大。第二種方法是采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)，獲取全景圖像對(duì)應(yīng)的環(huán)境模型，實(shí)現(xiàn)全景空間與真實(shí)環(huán)境的一一映射。在全景空間中實(shí)現(xiàn)自主漫游，想去哪里就去哪里。支持全屏模式與HDR圖像合成。主機(jī)的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)可方便360度虛擬導(dǎo)覽，可用于各種類型的三維全景（球面，圓柱，立方體），單個(gè)魚眼圖像，圖形圖像，地圖或單位地圖，音樂和場(chǎng)景，文本信息和其他多媒體元素組合以創(chuàng)建與地圖，熱點(diǎn)，雷達(dá)，聲音，視頻，動(dòng)態(tài)文本和其他效果的專業(yè)360度虛擬展示。完善的三維網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)解決方案可以為房地產(chǎn)出售，旅游景點(diǎn)，酒店，校園景觀等場(chǎng)景的三維在線虛擬全景顯示漫游。采用這種漫游技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是瀏覽者可以單擊或者雙擊三維全景中的地面來實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景切換，大大簡(jiǎn)化了漫游的操作。同時(shí)該方法一般在場(chǎng)景中采集盡可能多的視點(diǎn)，所以瀏覽者想去哪里，只要點(diǎn)擊該處的地面就可以實(shí)現(xiàn)，能夠?yàn)g覽到該場(chǎng)景中的任意細(xì)節(jié)，增強(qiáng)了漫游的真實(shí)感與沉浸感。

2 網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)建設(shè)分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)的發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)被首次被提出已經(jīng)過去了四五年，在起初，網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)應(yīng)用于國(guó)防軍事飛行模擬器，軍事演習(xí)，武器操控，空間探索，僅限于產(chǎn)業(yè)，高端的部分。經(jīng)過很長(zhǎng)一段時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)發(fā)展，產(chǎn)生了3DMAX，Maya和其他軟件，隨著幾何造型數(shù)碼影像技術(shù)的發(fā)展，三維全景取得重大突破并變得普及，基于圖像的網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)技術(shù)得以逐漸脫穎而出，其功能強(qiáng)大?？焖?，實(shí)用的功能全景生成功能得到了越來越多的關(guān)注，逼真的三維全景圖體現(xiàn)著一個(gè)國(guó)家的三維全景展示技術(shù)，通過三維全景，產(chǎn)品車的滲透于社會(huì)生產(chǎn)的每一個(gè)角落，一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)體系正在產(chǎn)生，關(guān)系到人民群眾的三維全景生活將要形成。買車買房與選擇旅游景點(diǎn)，這些將通過三維全景展示給人們。

2.2 基于三維全景漫游技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)展覽系統(tǒng)應(yīng)用

魚眼鏡頭技術(shù)，這是一種超廣角鏡頭，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺失真，旨在創(chuàng)造寬闊的全景或半球形圖像。魚眼鏡頭通過產(chǎn)生具有直線透視（直線圖像）的圖像而取代非常特殊的映射，從而獲得非常寬的視角，這給出圖像具有特征的凸非直線外觀。魚眼是由美國(guó)物理學(xué)家和發(fā)明家羅伯特·伍德在1906年創(chuàng)造的，基于魚如何看到從水下的超大半球視圖。大量生產(chǎn)魚眼鏡頭的攝影第一次出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初，通常用于他們獨(dú)特的，扭曲的外觀。對(duì)于流行的35mm膠片格式，魚眼透鏡的典型焦距對(duì)于圓形圖像在8mm和10mm之間，對(duì)于全幀圖像為15-16mm。對(duì)于使用較小電子成像器的數(shù)碼相機(jī)，“微型”魚眼鏡頭的焦距可以短至1至2mm。將通過魚眼鏡頭拍攝的圖像重新投影到半球形屏幕上或者通過計(jì)算機(jī)生成的圖形創(chuàng)建。魚眼鏡頭也用于科學(xué)攝影，如極光和流星的記錄，以及研究植物冠層幾何和計(jì)算近地太陽(yáng)輻射，它們還用作窺視孔門觀察器，以給用戶提供寬視場(chǎng)。圖像拼接或照片拼接是將多個(gè)攝影圖像與重疊視場(chǎng)組合以產(chǎn)生分段全景圖像或高分辨率圖像的過程，通常通過使用計(jì)算機(jī)軟件執(zhí)行圖像拼接的大多數(shù)方法需要圖像之間幾乎完全重疊和相同曝光以產(chǎn)生無縫結(jié)果，雖然一些拼接算法實(shí)際上受益于不同曝光的圖像通過做HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）成像在重疊區(qū)域。一些數(shù)碼相機(jī)可以在內(nèi)部縫合他們的照片。圖像拼接廣泛應(yīng)用于當(dāng)今世界的應(yīng)用中，使用幀速率圖像對(duì)齊的攝像機(jī)中的“圖像穩(wěn)定”功能。

3 總結(jié)與展望

互聯(lián)網(wǎng)在近幾年的快速發(fā)展，電子商務(wù)模式的普及與其在三維全景展示技術(shù)的應(yīng)用快速發(fā)展，騰訊、百度都推出了地圖服務(wù)街景，下一階段國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭產(chǎn)業(yè)將憑借這一技術(shù)的應(yīng)用而加速增長(zhǎng)，三維全景顯示技術(shù)已逐步應(yīng)用于生活。我們以更方便和豐富多彩的姿態(tài)要在三維全景展示中生活，今后我們有信心，三維全景漫游技術(shù)將有著更為廣闊的發(fā)展前景。

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作者簡(jiǎn)介

潘晨（1987-），男，江蘇省宜興市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為遠(yuǎn)東買賣寶網(wǎng)絡(luò)科技有限公司軟件研發(fā)工程師。研究方向?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)電商平臺(tái)及軟件的研發(fā)。

作者單位

遠(yuǎn)東買賣寶網(wǎng)絡(luò)科技有限公司 江蘇省宜興市 214257