校園全景漫游中全景圖技術(shù)的應(yīng)用研究

李濟(jì)寧

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在校園景象展示中，已經(jīng)可以將平面圖轉(zhuǎn)化為立體的校園漫游全景圖，幫助新生全面立體的了解校園道路、教學(xué)樓、宿舍樓等的分布情況，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)景的交互漫游與全景展示。校園全景漫游完全區(qū)別于傳統(tǒng)的圖片或者地圖展示，它是通過(guò)全景圖技術(shù)采集校園內(nèi)的實(shí)景，而后制作成漫游圖，具有很強(qiáng)的人圖交互性和動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，使用者只要手持移動(dòng)設(shè)備就可以瀏覽全部校園實(shí)景，并為用戶提供校園立體實(shí)景導(dǎo)向服務(wù)。在下文當(dāng)中，筆者將對(duì)校園全景漫游中全景圖技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，分析具體的技術(shù)應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：校園全景漫游；全景圖技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

近幾年，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們對(duì)于交互體驗(yàn)也有了越來(lái)越高的要求。在校園實(shí)景的展示當(dāng)中，傳統(tǒng)一般通過(guò)圖片和二維地圖進(jìn)行展示，但現(xiàn)代，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其延伸技術(shù)，制作校園全景漫游圖，提高實(shí)景展示的逼真度、交互性以及自然度，方便入校人員快速的了解校園內(nèi)景和各點(diǎn)位置的分布。

一、全景圖技術(shù)簡(jiǎn)介

從目前的使用情況來(lái)看，單魚(yú)眼全景圖、立方體全景圖以及柱面全景圖這三種形式的應(yīng)用頻率比較高。用戶獲取全景圖一般通過(guò)三維幾何模型建模與繪制實(shí)現(xiàn)，這是一種基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的繪圖技術(shù)，該方法主要是利用三維建模以及貼圖渲染的方式進(jìn)行全景圖的繪制，但所繪制出的全景圖與實(shí)際景象還略有出入，而且操作過(guò)程比較復(fù)雜，需要消耗大量的時(shí)間[1]；另一種獲取全景圖的方式則是基于圖像的建模與繪制，也就是根據(jù)實(shí)際校園內(nèi)景的照片進(jìn)行建模與繪制，所獲得的全景圖與實(shí)際景象基本一致，主要是利用拼圖技術(shù)將拍攝的照片制作成全景圖，該方法制作效率高，真實(shí)性強(qiáng)，而且便于管理和更新，整個(gè)制作過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間也比較短。

全景圖像的展示方法則主要包括VRML 、Java、Flash、 X3D、QuickTime等幾種第三方技術(shù)。使用上述第三方展示技術(shù)必須要安裝相關(guān)的瀏覽器插件，并要求展示設(shè)備具有一定的語(yǔ)言基礎(chǔ)，另外，無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)發(fā)布。與上述幾種展示方式不同是，HTMLS能夠進(jìn)行跨平臺(tái)發(fā)布，一次制作可以重復(fù)使用，并且無(wú)需安裝插件，對(duì)設(shè)備的語(yǔ)言基礎(chǔ)要求并不高，但需要一定的編程基礎(chǔ)，目前，在業(yè)內(nèi)的應(yīng)用比較廣泛[2]。全景圖的展示還可以利用VRP 、Virtools、Uni-ty3D等軟件開(kāi)發(fā)，其制作耗時(shí)比較長(zhǎng)，對(duì)制作者有著較高的專業(yè)水準(zhǔn)要求，而要提高全景圖的真實(shí)性，則需要更為復(fù)雜的操作。在開(kāi)發(fā)方面，可以使用720云平臺(tái)，其具有操作簡(jiǎn)單快捷、對(duì)語(yǔ)言基礎(chǔ)無(wú)要求的優(yōu)勢(shì)。

二、設(shè)計(jì)思路和整體框架分析

在制作前，作者首先需要對(duì)校園的位置信息進(jìn)行全面準(zhǔn)確的分析，以便確定合適的位置點(diǎn)，可使用單反相機(jī)進(jìn)行照片的拍攝；利用PTGui完成照片的全景

圖的拼接，拼接痕跡可以使用PhotoShop等P圖軟件進(jìn)行處理和修飾調(diào)整；最后，在720云平臺(tái)中導(dǎo)入處理好的全景圖，并進(jìn)行漫游的制作，完成音樂(lè)和文字的搭配、說(shuō)明，制作交互熱點(diǎn)，而后可進(jìn)行發(fā)布[3]。整體的制作思路如下：

三、制作過(guò)程分析

（一）圖像采集

位置點(diǎn)的分析和確定對(duì)于圖像采集非常重要，這涉及到后期的拼接與修飾工作，因此，在進(jìn)行圖像采集之前，一定要確定合理的位置點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，校園內(nèi)景分布主要包括教學(xué)樓主樓、副樓、圖書(shū)館、操場(chǎng)、體育館、綠地或花園、辦公樓、宿舍等多個(gè)部分，在采集圖像之前，制作者需要明確所有內(nèi)景構(gòu)成元素的具體分布，而后進(jìn)行實(shí)地勘察，設(shè)置位置點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)，位置點(diǎn)都是校園中的標(biāo)志性建筑或是位于交叉路口的建筑[4]。

照片的拍攝可使用單反相機(jī)完成，主要拍攝設(shè)備有：?jiǎn)畏聪鄼C(jī)、全景云臺(tái)以及腳架。一般來(lái)說(shuō)，普通單反相機(jī)的拍攝范圍在50°左右，而全景圖需要的是360°范圍內(nèi)的影像，所以，需要確定合適的拍攝范圍和角度，可將拍攝角度設(shè)置為每間隔30°進(jìn)行一次取景，總共需要拍攝12張照片，以便為后期圖片重疊部分的拼接奠定基礎(chǔ)。在完成水平方向的拍攝之后，需要通過(guò)調(diào)整相機(jī)的上下角度進(jìn)行地面信息和天空信息的采集，完成環(huán)360°的全景圖制作，一般是將相機(jī)上下調(diào)整45°進(jìn)行采集。在拍攝過(guò)程中，反差、曝光量、對(duì)焦距離以及白平衡等參數(shù)應(yīng)當(dāng)保持一致，這樣后期的拼接就不會(huì)出現(xiàn)色差，也給拼接修飾提供了便利。

（二）全景圖拼接

本次全景圖拼接利用PTGui軟件進(jìn)行。具體操作步驟如下：

1.將描述同一個(gè)位置點(diǎn)的圖片導(dǎo)入到軟件當(dāng)中，完成圖片的加載，而后設(shè)置對(duì)應(yīng)的鏡頭類型，如“直線（普通鏡頭）”。

2.利用軟件識(shí)別圖像中的重合點(diǎn)，并完成對(duì)準(zhǔn)。

3.PTGui軟件的對(duì)準(zhǔn)圖像并不是完全準(zhǔn)確的，對(duì)于沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)的部分，需要調(diào)整控制點(diǎn)，再次進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，或是直接手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

4.通過(guò)優(yōu)化全景圖工具對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化，也可以手動(dòng)設(shè)置曝光度、曲線等進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，讓圖像看起來(lái)更加的自然、真實(shí)。

5.利用PTGui進(jìn)行全景圖的合成，對(duì)于其中的殘缺部分和不自然的部分，利用PhotoShop等P圖軟件進(jìn)行修飾和調(diào)整即可。

（三）交互效果制作

本次制作在720云平臺(tái)中進(jìn)行。首先，注冊(cè)該平臺(tái)的賬號(hào)，而后進(jìn)入發(fā)布頁(yè)面，完成名稱的輸入，最后選中素材庫(kù)中之前制作好的材料完成上傳，點(diǎn)擊發(fā)布即可。發(fā)布的全景圖中設(shè)置了默認(rèn)的左右拖動(dòng)鍵和場(chǎng)景選擇功能，用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的功能鍵進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景當(dāng)中。

用戶還可以通過(guò)“全景高級(jí)設(shè)置”進(jìn)入到全景高級(jí)設(shè)置界面，針對(duì)自己的瀏覽需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，例如初始視角、全景切換等等。

四、結(jié)語(yǔ)

全景圖技術(shù)屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的一種，是這項(xiàng)技術(shù)中一項(xiàng)比較常用的延伸技術(shù)，該技術(shù)具有較高的交互性，也是多媒體技術(shù)中的一種，其特點(diǎn)主要是信息采集簡(jiǎn)單，制作過(guò)程不復(fù)雜，而且能夠從全方位視角給人以良好的交互體驗(yàn)，記錄性與再現(xiàn)性都非常強(qiáng)，展示內(nèi)容近乎完全貼合實(shí)際景象，對(duì)使用系統(tǒng)的要求也比較低，系統(tǒng)適應(yīng)強(qiáng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]董春俠，司占軍.全景圖技術(shù)在校園全景漫游中的應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2017（23）：143-144.

[2]黃植欽，舒娛琴，閆文豪.基于Web AppBuilder的虛擬校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以華南師范大學(xué)為例[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（25）：108-109.

[3]章欣，楊秀英.計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2016.

[4]陳耿，景波.大學(xué)計(jì)算機(jī)高級(jí)應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.endprint