淺析全景圖像的形成制作

【摘要】隨著計算機技術的發展，電子地圖正經歷著二維向三維演變的發展過程，三維電子地圖正成為電子地圖發展的一個重要方向。虛擬三維地圖是通過人工拍攝獲取建筑物的外形，而后將各個孤立的單視角3D模型無縫集成，經過虛擬美化處理以后，形成三維地圖數據文件。

手機發展日新月異，目前拍照手機已經能滿足人們日常拍攝需求，而且手機具有便于攜帶的特點，所以利用手機拍照采集實際三維地理信息的方法具有隨時隨地采集數據的特色，便于個人用戶自己設計采集自己喜愛的三維電子地圖。

【關鍵詞】虛擬三維地圖全景球型模型手機拍攝

一、全景交互技術

全景是指大于雙眼正常有效視角（大約水平90 度，垂直70 度）或雙眼余光視角（大約水平180 度，垂直90 度），乃至360 度完整場景范圍的照片。傳統的光學攝影全景照片，是把90 度至360 度的場景全部展現在一個二維平面上，把一個場景的前后左右一覽無余地推到觀者的眼前。

全景技術是目前全球范圍內迅速發展并逐步流行的一種視覺新技術。由于它給人們帶來全新的真實現場感和交互式的感受。它可廣泛應用于三維電子商務，如在線的房地產樓盤展示、虛擬旅游、虛擬教育等領域。目前國內外多數的全景軟件只能完成柱型全景的制作，并且大多都是基于Java技術而延伸開發的。全景的實現技術主要是通過圖片或者像片的縫合，實現了自由的風景環視和對物體的三維拖動顯示。

從投影上來說，立方體全景圖是將真實圖像投影到立方體的表面上，該技術得到的全景圖存儲較容易，而且屏幕像素對應的重采樣區域邊界為多邊形以便顯示。但其要求擺放位置過于精確，且圖像樣本輸入困難。

柱面全景圖是將圖像投影到360 度圓柱表面。但得到的全景圖像不能完整地反映整個視點空間，只能反映視點前后左右的空間信息，而不能反映上下的情況。

球面全景圖相對最適合人眼，是將圖像投影到球面，得到的全景圖能夠獲得任意方向的視圖。通常包含完整的天和地，是真正意義上的全景圖，而不是常見的柱面投影環景圖，并且和立方體全景圖相比，球面全景圖更具有視覺沖擊力。

綜上所述，由于手機拍照技術的發展，手機外接魚眼鏡頭的親民價格已經能讓一個普通愛好者輕易接受，而且采用球型模型最能達到讓人滿意的效果，故此在本文中，筆者將采用交互效果良好，易于采集處理的球型模型。

二、交互實現的工具

1 Flash

高度交互、重現力強：Flash利用Action Script編程的目的，就是為了更好地與用戶進行交互，Flash編程可以實現簡單的場景的跳轉、與HTML網頁的鏈接、動態裝載swf 文件及復雜的交互游戲、與后臺數據及各種程序的交互，如ASP，PHP，SQL Server等。龐大的數據庫系統及各種程序與Flash內置的編程語句的結合，可以制作出很多人機交互的網頁、游戲以及在線商務系統。

2 PhotoShop

PhotoShop是一個由Adobe Systems開發和發行的圖像處理軟件。該軟件應用領域很廣泛，可以應用于視頻、圖像、圖形、文字、出版等方面。目前最新版本為PhotoShop CS6。

從功能上看，PhotoShop可分為圖像編輯、圖像合成、校色調色及特效制作部分。在本文中，主要使用的是以下功能：

圖像編輯：圖像處理的基礎，可以對圖像做各種變換如放大、縮小、旋轉、傾斜、鏡像、透視等。也可進行復制、去除斑點、修補、修飾圖像的殘損等。這在婚紗攝影、人像處理制作中有非常大的用場，去除人像上不滿意的部分，進行美化加工，得到讓人非常滿意的效果。

3 PV3D

PV3D（PaperVision3D）是一個基于ActionScript的開源項目，簡單來說，就是直接可以進行應用的程序包，里面包含很多已經編好的程序模版。它由巴西人Carlos開發，目的在于實現更加炫麗美觀、功能強大的Flash 3D Web應用程序，現在越來越多的商業性網站開始使用這套引擎進行網站開發。在Action Script 3.0發布之后，基于此的Papervision3D無論是在效率還是功能上都有了很大的提高。隨著Web 2.0、Web-Game及休閑類競技網絡游戲的發展，相信Papervision3D的應用將會越來越廣泛。

4iPhone 4

iPhone 4背面放了一個 500 萬像素的攝像頭，前端則配備了一個VGA的30萬像素攝像頭。喬布斯在WWDC的演講中提到，拍出漂亮的照片不僅僅取決于攝像頭有多少像素，透光率更為重要。讓越多的光線能夠透射入鏡頭，照片質量就會越好，道理就是這樣。因此，除了提高像素，蘋果還采用了新的背照式傳感器，以提高感光水平。A4處理器和iOS4的組合也明顯提升了拍照處理速度——幾乎是即時的。此外，還支持5 倍的數碼縮放以及三種閃光燈設置（自動/開/關）。用戶可以在不解鎖的情況下調用相機，并且可以使用音量鍵作為相機快門，同時可以在手機上直接處理圖片，如消除紅眼，調整圖片大小等。

三、全景實現流程

1 前期（設備或器材）準備

iPhone 4手機一部，與iPhone 4配套的外接魚眼鏡頭一個，微機一臺。

2、在天氣允許的條件下，選擇所需拍攝的地點。盡量選擇在晴朗的天氣下拍攝，選擇在較為開闊，人流量不多的場合拍攝，因為移動的物體對后期的拼接有較大的影響。

由于手機功能有限，不能調節快門速度以及曝光時間，在拍攝時可能造成不同照片直接產生色差，可通過后期PS處理，不影響拼接。

3、iPhone 4手動轉動一周，估算水平大概所需畫幅數，筆者估算為4。

4、將安置在云臺上的iPhone 4手動旋轉拍攝，連續拍攝一組照片，并且保證相鄰照片之間必須有一定的重疊區域。重疊區域最好有10到15度的角度重合。

5、拍攝水平圖像之后拍攝地面，拍攝地面的時候拍攝的腳部可用PS后期處理。

6、將手機與微機連接，將采集的圖像傳輸至微機中保存，完成圖像獲取環節的工作。

7、啟動PTGui，添加拍攝好的4張圖片到一個新工程，點擊“對齊圖像”。PTGui分析這些圖像，添加控制點對齊這些圖片，圖像對齊情況可以通過編輯控制點得到一些改善：去掉PTGui設置在移動中的云的控制點。在摩天大樓的頂上和地面瓷磚上額外增加一些控制點，以得到更加分散到整個圖像區域的控制點。在優化選項卡中選擇“將鏡頭畸變減到最小”，可以得到很好的濾鏡變形校正和少量圓形裁剪圖像位移補償。

8、最后進行交互的實現