全景漫游技術(shù)在玻璃固化廠房中的應(yīng)用研究

何晨 呂浪

摘要：全景是一種基于圖像處理的虛擬漫游技術(shù)，也叫虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）全景。全景漫游技術(shù)已廣泛應(yīng)用到數(shù)字三維校園、網(wǎng)絡(luò)三維業(yè)務(wù)、醫(yī)療、航空、房地產(chǎn)、旅游風(fēng)光等領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，某廠玻璃固化廠房已經(jīng)建設(shè)完成，急需一項(xiàng)技術(shù)能夠解決廠房熱試后仍能展現(xiàn)廠房全貌、提供培訓(xùn)技術(shù)支持等問題的方法，全景漫游技術(shù)成為解決這個(gè)問題的首選方案。本文描述了廠房選點(diǎn)、全景漫游系統(tǒng)建立的過程，對(duì)房間較多、設(shè)備布局復(fù)雜的廠房全景漫游系統(tǒng)建立提供參考。

關(guān)鍵詞：玻璃固化廠房;全景漫游

1前言

某廠玻璃固化廠房主要任務(wù)是接收高放廢液貯存廠房輸送來的料液并將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的玻璃固化體。熱試后的高放廢液玻璃固化廠房帶有強(qiáng)放射性，運(yùn)行人員需十分熟悉廠房?jī)?nèi)工藝設(shè)備、管道及閥門布置、控制區(qū)域的分布、巡檢路線及緊急撤離路線等，快速到達(dá)指定地點(diǎn)，保障廠房安全運(yùn)行的同時(shí)減少人員受照時(shí)間。通過前期對(duì)人員培訓(xùn)效果進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)僅開展理論培訓(xùn)展示廠房布置圖、房間照片等資料的培訓(xùn)效果欠佳，人員對(duì)空間的感受不直觀。但在現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)的過程中，通過親臨其境，人員對(duì)廠房的布置有較強(qiáng)的直觀感受和真實(shí)的印象。因此，如何在廠房帶有放射性的同時(shí)仍能展現(xiàn)廠房全貌，清晰、真實(shí)、全覆蓋、無死角的將廠房熱室及放射性較強(qiáng)的房間內(nèi)工藝設(shè)備、管道布置及產(chǎn)品容器處理、轉(zhuǎn)運(yùn)流程呈現(xiàn)給運(yùn)行人員及檢修人員，使人員能夠快速、直觀地掌握設(shè)備分布及路線，這是在廠房熱試前急需解決的難題。

全景漫游技術(shù)是一種基于圖像處理的虛擬漫游技術(shù)，因其可真實(shí)反映環(huán)境布局，已在核電站運(yùn)行人員培訓(xùn)中普遍應(yīng)用。玻璃固化廠房也將建立全景漫游系統(tǒng)提高運(yùn)行、檢修人員培訓(xùn)效果。

2廠房選點(diǎn)研究

對(duì)選點(diǎn)方案進(jìn)行研究，使其能無視覺死角的覆蓋玻璃固化廠房關(guān)鍵區(qū)域，主工藝設(shè)備無遮擋。

研究廠房設(shè)備尺寸及所在空間結(jié)構(gòu)，合理制定選點(diǎn)方案并應(yīng)滿足以下具體要求：

熱室全覆蓋、無死角;

主工藝相關(guān)房間、檢修間清晰、不失真;

主工藝設(shè)備完整無遮擋。

針對(duì)有高度差的房間，以某房間為例，結(jié)合其平面圖與剖面圖，可以發(fā)現(xiàn)房間內(nèi)有高度差，因此選擇在樓梯上方進(jìn)行拍攝，既可以拍清楚罐體的整體輪廓，又可以看清管道上方與罐體的連接情況。

3玻璃固化廠房全景漫游系統(tǒng)建立

全景漫游系統(tǒng)主要完成巡檢路線、產(chǎn)品容器操作流程等主要操作流程的錄制，并制作全景視頻。

3.1 熱點(diǎn)透視變換

熱點(diǎn)是虛擬漫游軟件的一個(gè)非?；镜墓δ埽瑸榱耸篃狳c(diǎn)更方便廠房運(yùn)行人員、檢修人員及參觀人員使用，支持熱點(diǎn)透視效果，源圖像導(dǎo)入后，熱點(diǎn)的大小可以調(diào)整，以適應(yīng)虛擬漫游場(chǎng)景中的目標(biāo)對(duì)象。此外，在選擇熱點(diǎn)透視效果時(shí)，熱點(diǎn)不會(huì)漂浮在虛擬漫游上。這樣會(huì)讓虛擬漫游看起來會(huì)更逼真。

實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)透視變換的效果應(yīng)參照下面的步驟進(jìn)行設(shè)置：

1.在漫游場(chǎng)景中添加一個(gè)熱點(diǎn)，熱點(diǎn)屬性中替換成所需熱點(diǎn)圖片。

2.在熱點(diǎn)屬性中啟用熱點(diǎn)的透視變換效果。

3.2 制作全景視頻

全景視頻能夠讓廠房運(yùn)行人員、檢修人員體驗(yàn)直觀的廠房虛擬漫游，可以將全景視頻導(dǎo)出成高清晰度的視頻格式，并在電視等設(shè)備上直接播放，同時(shí)支持導(dǎo)出AVI/FLV格式的視頻。

玻璃固化廠房全景視頻使用漫游影片制作。可添加背景聲音到漫游中，也可以設(shè)置漫游影片起始角度，以多種格式進(jìn)行發(fā)布。漫游視頻制作方法如下所述：

在場(chǎng)景列表中添加場(chǎng)景，點(diǎn)擊“錄制漫游路線”圖標(biāo)編輯漫游視頻，設(shè)置漫游視頻之間移動(dòng)的播放時(shí)刻，速度和時(shí)間間隔，以及添加背景音樂到視頻全景，編輯全景視頻的更多選項(xiàng)，調(diào)整漫游視頻的起始點(diǎn)，導(dǎo)出FLV/AVI格式的漫游電影視頻文件。

3.3 組件位置調(diào)整和錨定

漫游大師軟件支持組件自適應(yīng)瀏覽器窗口，以及可視化的調(diào)整和錨定，將組件放在主窗口的任何位置，會(huì)顯示可見的組件調(diào)整紅色線條。且滿足將組件拖動(dòng)到任意位置，拖動(dòng)過程中X、Y值和參考點(diǎn)會(huì)相應(yīng)改變。

主窗口的寬度和高度在瀏覽器窗口中按一定的百分比設(shè)置后，可?？康貓D播放器主窗口中第9位，以確保它保持在相同的相對(duì)位置，當(dāng)瀏覽器窗口的寬度和器或其它組件錨定也同樣變高度的變化，地圖播放化。

地圖播放器的X，Y值將通過參照九宮格（參考點(diǎn)在九宮格的黑塊）與紅色虛線之間顯示的偏移量得到。參考點(diǎn)被默認(rèn)錨定在左上角，可以拖動(dòng)組件到任意位置，坐標(biāo)軸和組件相對(duì)參考點(diǎn)（九宮格小黑塊）位置也會(huì)隨動(dòng)，同時(shí)，相關(guān)的坐標(biāo)系和偏移的X，Y值也會(huì)相應(yīng)地改變。（這9個(gè)小方塊分別表示左上角，頂部中間，右上，左邊中間，正中，右邊中間，左下，底部中間，右下）。

3.4 全景漫游制作

全景漫游制作步驟如下：

第一步：添加皮膚;

第二步：添加場(chǎng)景;

第三步：添加地圖播放器;

第四步：添加熱點(diǎn)、雷達(dá)，以轉(zhuǎn)運(yùn)通道為例，添加熱點(diǎn)，可鏈接到下一場(chǎng)景;

第五步：發(fā)布。

4總結(jié)與展望

4.1 總結(jié)評(píng)價(jià)

針對(duì)玻璃固化廠房布局復(fù)雜、放射性強(qiáng)等特點(diǎn)，通過深入研究玻璃固化廠房選點(diǎn)方案，設(shè)備調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)拍攝、錄制，全景圖片合成、產(chǎn)品容器全流程視頻剪輯，漫游系統(tǒng)制作，最終建立了玻璃固化廠房全景漫游系統(tǒng)。共完成141張全景圖片拍攝及合成，覆蓋玻璃固化廠房及室外共計(jì)90個(gè)房間，并在全景漫游系統(tǒng)中建立了廠房巡檢路線，完成空產(chǎn)品容器轉(zhuǎn)入、玻璃產(chǎn)品容器運(yùn)出全流程視頻的拍攝及編輯。完成了技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，解決了運(yùn)行人員培訓(xùn)、廠房安全運(yùn)行、廠房檢修路線指引等問題。

4.2 展望

本研究通過系統(tǒng)性的對(duì)玻璃固化廠房進(jìn)行拍攝并建立高放廢液玻璃固化廠房全景漫游系統(tǒng)，達(dá)到了便于實(shí)景培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)檢修、巡檢的目的。使運(yùn)行人員、檢修人員利用全景漫游系統(tǒng)，獲悉廠房里面工藝設(shè)備詳細(xì)的布置情況，不僅極大地提升了解決問題的效率，也間接地降低了熱試后對(duì)人員的輻射。且在廠房退役階段，也可輔助退役拆除方案的制定。隨著我國(guó)核工業(yè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，全景漫游有望于廣泛應(yīng)用在后處理、核廢物處理等廠房中。