數(shù)字化全景技術(shù)在校園漫游系統(tǒng)的應(yīng)用

張鵬

摘要：介紹數(shù)字化全景技術(shù)在校園漫游系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方式，探討了全景技術(shù)的概念和特點(diǎn)，從系統(tǒng)規(guī)劃準(zhǔn)備、全景照片拍攝、圖片拼接和漫游制作等角度闡述校園全景漫游系統(tǒng)的制作全過(guò)程。通過(guò)建立校園全景漫游系統(tǒng)，直觀展現(xiàn)場(chǎng)景位置和相關(guān)信息，有利于開展學(xué)校招生、宣傳及校園管理等方面工作。

關(guān)鍵詞：全景技術(shù);全景拍攝;圖片拼接;校園漫游

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化全景技術(shù)作為其中一個(gè)方向，由于其真實(shí)、直觀、全面、制作成本低、周期短等特點(diǎn)，成為一種重要的媒體呈現(xiàn)形式。數(shù)字化全景技術(shù)，又稱虛擬全景或VR全景，是融合了數(shù)字圖像技術(shù)、傳感器技術(shù)、平面圖形圖像學(xué)等多門應(yīng)用型學(xué)科，把照片以720°全景展現(xiàn)的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。其中720°是指水平方向上360°，垂直方向上360°，即能看到完整的全方位影像。

1數(shù)字化全景技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用

數(shù)字化全景技術(shù)和以往的三維建模、圖片等表現(xiàn)形式相比，主要有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：

1）真實(shí)感強(qiáng)。全景圖片是在真實(shí)照片的基礎(chǔ)上制作而成的，相比其他建模生成的對(duì)象更真實(shí)可信。

2）傳達(dá)信息量大。由于可展現(xiàn)出720°方向內(nèi)全天全地的全景圖像，并且可以任意控制視線方向，交互性能好。

3）沉浸感強(qiáng)。能給觀賞者帶來(lái)身臨其境的感覺。

4）生成方便。制作周期短，制作成本低。

5）發(fā)布形式廣泛。文件小，傳輸方便，適合網(wǎng)絡(luò)使用，可在電腦、手機(jī)、頭盔、眼鏡各種形式中應(yīng)用。

由于其具有以上優(yōu)勢(shì)，數(shù)字化全景技術(shù)已應(yīng)用于地圖導(dǎo)航、游戲娛樂、地產(chǎn)家裝、酒店旅游、消費(fèi)購(gòu)物、婚慶拍攝、消費(fèi)購(gòu)物、教育培訓(xùn)、醫(yī)療救援、軍事仿真等領(lǐng)域。

2校園全景漫游規(guī)劃及準(zhǔn)備

全景漫游是指在由多個(gè)全景圖像構(gòu)建的空間里進(jìn)行位置切換，以達(dá)到瀏覽各處場(chǎng)景的目的。構(gòu)建成的全景漫游通?？梢酝ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行觀看并且具有一定交互功能。

校園全景漫游其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)校園的全景地圖系統(tǒng)，可以將校園景觀、校園信息完整直觀地展現(xiàn)出來(lái)，讓觀看者有漫步其中的沉浸感，還可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，使用戶直接訪問(wèn)需要的校園空間。在進(jìn)行校園全景漫游的拍攝之前，需要注意以下幾個(gè)方面：

1）拍攝時(shí)間

盡量選擇光線好、能見度高的天氣，拍攝的全景照片光線要盡量一致。

2）拍攝地點(diǎn)和位置

盡量選擇有代表性的地點(diǎn)進(jìn)行拍攝，可根據(jù)地圖預(yù)先對(duì)拍攝點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，并標(biāo)記好拍攝順序，有利于后期制作。與建筑物的拍攝距離要適中，由于全景相機(jī)一般為廣角，所以太近容易變形，太遠(yuǎn)主體會(huì)很小;拍攝高度一般為正常人身高，以符合正常的觀察視角。

3）拍攝器材

拍攝全景照片所需的器材比較簡(jiǎn)單，一臺(tái)全景相機(jī)和一個(gè)腳架即可。目前主流的全景拍攝像機(jī)包括以下幾種：

（1）入門全景拍攝設(shè)備（如理光、三系Gear 360），如圖1所示;

（2）專業(yè)全景拍攝設(shè)備（如Gopro多目組合平臺(tái)），如圖2所示;

（3）高端全景拍攝設(shè)備（如諾基亞OZO），如圖3所示。

4）拍攝參數(shù)

本文以Gopro7目組合平臺(tái)為例，在拍攝前，需將7個(gè)Gopro的拍攝參數(shù)調(diào)整一致，如畫幅、白平衡、感光度等，將每個(gè)Gopro和對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)卡進(jìn)行編號(hào)，拍攝前對(duì)所有Gopro進(jìn)行格式化處理，確定遙控器能正常連接到7個(gè)Gopro。

3實(shí)景拍攝

全景圖片的拍攝有兩種方式：一是用普通相機(jī)以一個(gè)定點(diǎn)為圓心進(jìn)行360°水平方向拍攝多張照片，以及天空和地面的拍攝，然后再將以上照片進(jìn)行拼接處理。第二種方法是用專業(yè)的全景拍攝設(shè)備進(jìn)行拍攝。本文采用第二種方式，所用設(shè)備為Gopro7目組合平臺(tái)。

將Gopro7目組合設(shè)備按上述要求調(diào)節(jié)好后，就可以按照規(guī)劃等路線進(jìn)行拍攝了，采集到的圖片如圖4所示。拍攝時(shí)攝影人員躲避在掩體后（確保在遙控有效距離內(nèi)）或三腳架正下方（后期拼接需要補(bǔ)地處理）。每次拍攝即完成了7張不同角度的照片，后期可通過(guò)縫合工具制作出一張720°全境照片。根據(jù)線路完成所有標(biāo)記點(diǎn)的拍攝工作后，即可進(jìn)入后期處理階段。

4全景圖片拼接和全境漫游技術(shù)

4.1全境圖片拼接

全景圖片拼接是把采集到的單個(gè)拍攝點(diǎn)的多張照片根據(jù)相互重疊區(qū)域的圖像序列，拼接成一幅720°無(wú)縫全景圖。該步驟是構(gòu)建全景空間度重要步驟，也是完成校園漫游系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。目前全景圖像拼接最為常用的是Kolor Autopano Giga（以下簡(jiǎn)稱APG），工作界面如圖5所示，其基本步驟如下：

1）編輯圖片庫(kù)。將每個(gè)拍攝點(diǎn)的7張照片保存為單獨(dú)文件夾。

2）導(dǎo)入素材。將每一個(gè)圖片文件夾的七張素材導(dǎo)入到APC中，并完成檢測(cè)。

3）調(diào)節(jié)圖片水平?？赏ㄟ^(guò)移動(dòng)工具目測(cè)粗調(diào)后，再用拉拽垂直線條的方法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4）調(diào)整顏色。APG提供了自動(dòng)調(diào)色、RGB通道調(diào)色等方法。對(duì)于要求較高的，也可以通過(guò)第三方軟件（如Photoshop）精細(xì)調(diào)整。

5）補(bǔ)地面或添加地面補(bǔ)丁。由于拍攝點(diǎn)的正下方是死角，需要對(duì)空白區(qū)域進(jìn)行填補(bǔ)，有兩種方法：一是用類似圖章的方式從周邊地面選一塊皮膚填補(bǔ)在此處，另一種方法是找一個(gè)Logo（例如學(xué)校?；眨┌讯刺钛a(bǔ)好。

6）導(dǎo)出渲染。選擇尺寸和輸出位置，輸出文件需專用看圖軟件打開（如Koloreyes/Panorado）。

4.2全景漫游技術(shù)

全景漫游之作主要是鏈接每一個(gè)全境場(chǎng)景，通過(guò)方向按鈕、快速瀏覽窗口或沙盤圖在各個(gè)場(chǎng)景間進(jìn)行切換，使之成為一個(gè)完整的具有沉浸感的導(dǎo)航地圖，目前全景圖像拼接最為常用的是Kolor Panotourpro（簡(jiǎn)稱PTP），如圖6所示。漫游制作的步驟如下：

1）依次將做好的全景照片拖拽入PTP中，修改圖片名稱以便用戶查找;

2）調(diào)整每張圖片的第一視角，使切換到該場(chǎng)景后使視角在正確方向;

3）添加熱點(diǎn)按鈕，連接各全景圖之間關(guān)系;

4）更改熱點(diǎn)圖標(biāo);選擇啟動(dòng)漫游形式;添加導(dǎo)視預(yù)覽;添加背景音樂等。

制作完成后，即可將此校園漫游系統(tǒng)上傳到全景互動(dòng)平臺(tái)，比如720yun.com，用戶可通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行瀏覽訪問(wèn)。全景漫游系統(tǒng)還能加入個(gè)性化或互動(dòng)內(nèi)容，如音樂、特效、文字介紹、彈幕留言等自定義操作。

5總結(jié)展望

校園漫游系統(tǒng)用途廣泛，可以直接鏈接在學(xué)校網(wǎng)站，通過(guò)瀏覽器足不出戶瀏覽全景校園，了解學(xué)校的布局、建筑、景觀等信息，使學(xué)校能以一種更開放的形象展現(xiàn)在社會(huì)公眾面前，有助于學(xué)校的宣傳工作和日常管理工作。

數(shù)字化全景技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)人的視角深入環(huán)境之中，隨著技術(shù)的日益成熟，全景漫游系統(tǒng)將在人們生活中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。并且隨著VR、AR技術(shù)的不斷進(jìn)步，全景展示和漫游技術(shù)將會(huì)變得更加豐富真實(shí)，展示方式也將不拘泥于電腦、手機(jī)、頭盔、眼鏡等形式，沉浸感和交互感都會(huì)更加自然真實(shí)。

將數(shù)字化全景技術(shù)應(yīng)用在校園漫游系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)全景展現(xiàn)、場(chǎng)景漫游、地圖導(dǎo)航、信息查詢等功能，能夠帶給用戶帶來(lái)更真實(shí)享受的體驗(yàn)，具有一定應(yīng)用價(jià)值。