全景制作流程及地圖雷達的應用研究

楊育楨

(大理學院，云南 大理 671003）

全景攝影（Panorama）就是把相機環(huán)繞場景360度拍攝的一組照片拼接成一個變形的全景圖像，用一個專用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，從而使您能用鼠標控制環(huán)視的方向，可左,可右,可上,可下，可近,可遠[1][[2][[3]。近幾年來，全景攝影從簡單的柱形全景，發(fā)展到球形全景，對象全景[2][3]。雖然它不是真三維技術,但由于它是采用直觀真實的拍攝照片作為基礎,并且能用鼠標拖動，實現(xiàn)鏡頭的遠近變換，有仿真攝像機鏡頭的真實感，具有有限的虛擬場景漫游功能,使得全景攝影技術被廣泛應用于各行各業(yè)中，包括商品的廣告與推銷（電子商務的虛擬商場），遠程教學，旅游業(yè)，娛樂業(yè)，多媒體演示，建筑業(yè)，古建筑藝術等[3][4]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，以及各種需求的增長，全景技術受到越來越多的關注和應用。現(xiàn)在虛擬旅游，虛擬公園在國外廣受歡迎，并且在相關網(wǎng)站頁面上都能看到，為其景區(qū)的宣傳推廣起到極其重要的作用。

其實，全景攝影不是真三維技術，被廣泛應用的原因有：（1）在實地進行拍攝，獲取真實直觀的場景照片，操作簡單方面。（2）全景攝影具有一定的交互性，可以用鼠標控制鏡頭的方向和調整遠近尺度，魚眼照片還可以進行360°場景的環(huán)視。

（3）全景攝影不需要單獨下載插件，只需一個JAVA程序，自動下載后就可以在網(wǎng)上觀看全景照片（總共下載的文件100～50K即可，下載時間僅需1分種左右）[3,6]。

1 全景照片制作流程

1.1 拍攝全景照片

（1）相機必需準確可靠定位:由于相機的視角大多小于360度,因此必須拍攝多張照片才能記錄全視角圖像信息,為了使多張照片光滑地連接成全景投影圖像,相機必需準確可靠定位在一個中心點上。一般在拍攝時最好使用云臺與相機相結合進行拍攝，當然，對于測量工作者的話，可以直接使用攝影全站儀（如圖1）這樣的設備。

圖1 攝影全站儀

（2）最好選用超廣角鏡頭:為了是全景更具真實感，以及拍攝全360度的全景（包含場景的天地）的話，最好使用魚眼鏡頭（即超廣角鏡頭）來拍攝。

1.2 拼接照片

全景照片的拼接主要使用現(xiàn)有的軟件就能完成。現(xiàn)在國內外有很多拼接軟件可供使用， 如 cool 360，PTGui Pro， Realviz Stitcher5.1，Pixtra Viewer，上海杰圖的造景師等等。下面就用PTGui Pro進行全景照片的拼接（以魚眼照片為例）。

（1）加載圖像：選擇要拼接的2張或多張照片，加載到此軟件中，在此功能中可以對加載的照片進行排序、剪裁工作，并且設置鏡頭的參數(shù)。

排序：調整好照片的左右位置，便于正確拼接。

剪裁：可以修剪照片中不需要的邊緣部分，如魚眼照片可能會有黑邊，可以用此功能對其進行去除。

鏡頭的參數(shù)：可以選擇“自動”選項，讓軟件自動判斷設置此參數(shù)，但如果已知鏡頭參數(shù)的話，可以手動設置（拼接魚眼照片鏡頭類型為：環(huán)形，水平角度一般為180°）。

圖2 魚眼圖像1

圖3 魚眼圖像2

（2）對準圖像：準備工作完了之后就可以對準圖像，也就是照片拼接。此功能也可以讓軟件自動完成，但一般都需要手動加入一些控制點。在“控制點”標簽下，選擇要拼接的兩張照片，在相重合的地方點擊，選擇至少3個同名像點，這些同名像點遵循均勻分布的原則。完成后進行一下“優(yōu)化”處理，判斷同名像點選取的是否合理，如果優(yōu)化器優(yōu)化后結果不錯，可以接受優(yōu)化并可以在全景編輯器中查看拼接的全景照片，并且可以對照片進行整體編輯，選擇視野、投影方式等。在此功能中還能進行曝光/HDR的調整，修改拼接好的全景圖，當然也可以在photoshop中進行。

（3）創(chuàng)建全景圖：在此功能中可以選擇要輸出的全景圖的尺寸、格式、圖層以及保存路徑。選擇好后就可以輸出了（圖4拼接好全景圖）。

圖4 拼接好的全景圖

2 制作全景圖像（實現(xiàn)全景漫游）

制作全景圖像，實現(xiàn)全景漫游。現(xiàn)在國內外也有許多軟件能夠完成，如上海杰圖的漫游大師、pano2vr等。由于現(xiàn)在flash插件的廣泛使用，因此下面使用pano2vr軟件制作flash格式的全景漫游。

（1）選擇要制作的全景圖，用pano2vr軟件打開，輸入類型選擇“自動”默認就行當然也可以根據(jù)需求選擇“立面體”、“柱形”、“平面”等類型。

（2）可以“顯示參數(shù)”標簽中設置初始視場的方位、大小等參數(shù)，在“用戶數(shù)據(jù)”標簽中設置用戶信息，在“交互熱區(qū)”標簽中設置場景切換熱鍵，在“音頻”標簽中加入音頻到全景中。

（3）在“輸出”標簽中選擇“flash”格式輸出，并且可以選擇一個自帶的皮膚或自制的皮膚加載其中。一個簡單的全景圖漫游就完成了。

3 地圖雷達的制作

在此，重點研究了flash皮膚地圖雷達的制作。

（1）創(chuàng)建雷達。打開皮膚編輯窗口，在“編輯器”標簽中添加一個容器，在此容器中添加先前制作好的場景地圖的圖片、點擊按鈕等所需的部件，再添加一個雷達容器，其中添加雷達所需的圖片，添加完成后把他們安放在適當?shù)奈恢蒙稀?/p>

（2）實現(xiàn)雷達的地點跟蹤功能。分別將這些部件設置合適的名稱，在要選擇地點的按鈕屬性的“動作/修改器”的“動作”中設置鼠標動作。在第一欄選擇“鼠標點擊”，第二欄選擇“設置元素位置”，第三欄中就要設置X/Y的坐標了，第四欄“目標”選擇雷達的容器名稱“radar”(如圖 5)。

圖5 按鈕屬性的“動作/修改器”中雷達設置

圖6 窗口默認坐標OXY和雷達坐標oxy

由于此時默認的窗口坐標(OXY)原點在窗口的左上方，自左向右為X軸，自上向下為Y軸。因此，在地圖雷達的制作時，要設置另一個坐標系oxy(如圖6)，

根據(jù)上述公式，即可計算出待定點在地圖中的新位置，從而在雷達中進行設置。

將每個地點按鈕的屬性中“動作/修改器”的“動作”中，根據(jù)所建立的獨立坐標選擇初始地點的此按鈕處為原點，即坐標為（0，0），其他地點按鈕的 X/Y 位移如圖所示，分別設置為（29，-42）和（41，48）。這樣就完成了鼠標點擊這三個地點按鈕時，雷達就隨之移動到點擊處，完成雷達的跟蹤功能。

（3）實現(xiàn)雷達的方位跟蹤功能。在雷達圖片屬性的“動作/修改器”的“修改器”中加入如圖7所示的設置，即實現(xiàn)了在一個場景內，移動鼠標進行環(huán)視時，雷達也會實時跟蹤方位，且隨之移動。

圖7 圖片屬性的“動作/修改器”中雷達設置

4 發(fā)布虛擬全景網(wǎng)頁

當一個全景制作好后，往往會將其發(fā)布到網(wǎng)上以供人們便于瀏覽，了解場景環(huán)境，因此發(fā)布虛擬全景網(wǎng)頁勢在必行。在pano2vr軟件中就能方便的實現(xiàn)此動作。

在“輸出”標簽中選擇flash格式后，點擊后面的“增加”按鈕，在彈出的flash輸出設置框中選擇“HTML”標簽，開啟HTML文件輸出，對HTML文件的外部化、模板進行需求設置，完成之后會創(chuàng)建一個HTML文件，此文件就是將全景圖發(fā)布到網(wǎng)上，實現(xiàn)虛擬漫游。

圖8 全景圖的網(wǎng)絡發(fā)布

5 展望

全景攝影是一種比較實用的技術，特別實在信息化逐漸普及，網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展的今天，全景攝影是在互聯(lián)網(wǎng)上展示真是場景效果最好的工具。然而它畢竟不是真三維技術，它的交互性遠遠不如創(chuàng)建三維模型的虛擬現(xiàn)實技術。但是它由于其數(shù)據(jù)量小，場景真實逼真，獲取數(shù)據(jù)方面容易，制作流程比起三維建模來也相對簡單方面，并且較大的降低了成本。因此，很受大場景的青睞。

[1]馬凌云.計算機建筑漫游實例[M].上海交通大學出版社，2004.

[2]曾建超，俞志和.虛擬現(xiàn)實技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1996.

[3]http://www.chinavr.net/bbs/viewthread.php?tid=311[OL].2010，9.

[4]袁曉紅.360°球形全景制作技術及其網(wǎng)絡應用示范[J].測繪與空間地理信息，2010，33（5）：13-15.

[5]王俊杰，徐小剛.魚眼投影在虛擬實景中的應用研究[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2004，25(2)：287-290.

[6]http://www.jietusoft.com/[OL].2010，9.

[7]Mundhenk T N，Michael J R，Liao Xiao—qun，et a1.Techniques for fisheye lens calibration using a minimal number of measurements[C]／／Proc of the SPIE Intelligent Robotics and Computer Vision Conference，Boston，Massaehusetts ，2000(11)：8-9.