校園全景漫游中全景圖技術的應用研究

李濟寧

摘要：隨著科學技術的發展，在校園景象展示中，已經可以將平面圖轉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、教學樓、宿舍樓等的分布情況，實現校園內景的交互漫游與全景展示。校園全景漫游完全區別于傳統的圖片或者地圖展示，它是通過全景圖技術采集校園內的實景，而后制作成漫游圖，具有很強的人圖交互性和動態性特點，使用者只要手持移動設備就可以瀏覽全部校園實景，并為用戶提供校園立體實景導向服務。在下文當中，筆者將對校園全景漫游中全景圖技術的應用進行研究，分析具體的技術應用方法。

關鍵詞：校園全景漫游；全景圖技術；技術應用

近幾年，隨著虛擬現實技術的發展和計算機技術的應用，人們對于交互體驗也有了越來越高的要求。在校園實景的展示當中，傳統一般通過圖片和二維地圖進行展示，但現代，可以利用虛擬現實技術及其延伸技術，制作校園全景漫游圖，提高實景展示的逼真度、交互性以及自然度，方便入校人員快速的了解校園內景和各點位置的分布。

一、全景圖技術簡介

從目前的使用情況來看，單魚眼全景圖、立方體全景圖以及柱面全景圖這三種形式的應用頻率比較高。用戶獲取全景圖一般通過三維幾何模型建模與繪制實現，這是一種基于計算機圖形學的繪圖技術，該方法主要是利用三維建模以及貼圖渲染的方式進行全景圖的繪制，但所繪制出的全景圖與實際景象還略有出入，而且操作過程比較復雜，需要消耗大量的時間[1]；另一種獲取全景圖的方式則是基于圖像的建模與繪制，也就是根據實際校園內景的照片進行建模與繪制，所獲得的全景圖與實際景象基本一致，主要是利用拼圖技術將拍攝的照片制作成全景圖，該方法制作效率高，真實性強，而且便于管理和更新，整個制作過程所花費的時間也比較短。

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。使用上述第三方展示技術必須要安裝相關的瀏覽器插件，并要求展示設備具有一定的語言基礎，另外，無法實現跨平臺發布。與上述幾種展示方式不同是，HTMLS能夠進行跨平臺發布，一次制作可以重復使用，并且無需安裝插件，對設備的語言基礎要求并不高，但需要一定的編程基礎，目前，在業內的應用比較廣泛[2]。全景圖的展示還可以利用VRP 、Virtools、Uni-ty3D等軟件開發，其制作耗時比較長，對制作者有著較高的專業水準要求，而要提高全景圖的真實性，則需要更為復雜的操作。在開發方面，可以使用720云平臺，其具有操作簡單快捷、對語言基礎無要求的優勢。

二、設計思路和整體框架分析

在制作前，作者首先需要對校園的位置信息進行全面準確的分析，以便確定合適的位置點，可使用單反相機進行照片的拍攝；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圖軟件進行處理和修飾調整；最后，在720云平臺中導入處理好的全景圖，并進行漫游的制作，完成音樂和文字的搭配、說明，制作交互熱點，而后可進行發布[3]。整體的制作思路如下：

三、制作過程分析

（一）圖像采集

位置點的分析和確定對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，在進行圖像采集之前，一定要確定合理的位置點。

一般來說，校園內景分布主要包括教學樓主樓、副樓、圖書館、操場、體育館、綠地或花園、辦公樓、宿舍等多個部分，在采集圖像之前，制作者需要明確所有內景構成元素的具體分布，而后進行實地勘察，設置位置點，一般來說，位置點都是校園中的標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完成，主要拍攝設備有：單反相機、全景云臺以及腳架。一般來說，普通單反相機的拍攝范圍在50°左右，而全景圖需要的是360°范圍內的影像，所以，需要確定合適的拍攝范圍和角度，可將拍攝角度設置為每間隔30°進行一次取景，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。在完成水平方向的拍攝之后，需要通過調整相機的上下角度進行地面信息和天空信息的采集，完成環360°的全景圖制作，一般是將相機上下調整45°進行采集。在拍攝過程中，反差、曝光量、對焦距離以及白平衡等參數應當保持一致，這樣后期的拼接就不會出現色差，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軟件進行。具體操作步驟如下：

1.將描述同一個位置點的圖片導入到軟件當中，完成圖片的加載，而后設置對應的鏡頭類型，如“直線（普通鏡頭）”。

2.利用軟件識別圖像中的重合點，并完成對準。

3.PTGui軟件的對準圖像并不是完全準確的，對于沒有對準的部分，需要調整控制點，再次進行對準，或是直接手動對準。

4.通過優化全景圖工具對圖像進行優化，也可以手動設置曝光度、曲線等進行參數的調整，讓圖像看起來更加的自然、真實。

5.利用PTGui進行全景圖的合成，對于其中的殘缺部分和不自然的部分，利用PhotoShop等P圖軟件進行修飾和調整即可。

（三）交互效果制作

本次制作在720云平臺中進行。首先，注冊該平臺的賬號，而后進入發布頁面，完成名稱的輸入，最后選中素材庫中之前制作好的材料完成上傳，點擊發布即可。發布的全景圖中設置了默認的左右拖動鍵和場景選擇功能，用戶可以通過點擊對應的功能鍵進入到對應的場景當中。

用戶還可以通過“全景高級設置”進入到全景高級設置界面，針對自己的瀏覽需求進行個性化設置，例如初始視角、全景切換等等。

四、結語

全景圖技術屬于虛擬現實技術中的一種，是這項技術中一項比較常用的延伸技術，該技術具有較高的交互性，也是多媒體技術中的一種，其特點主要是信息采集簡單，制作過程不復雜，而且能夠從全方位視角給人以良好的交互體驗，記錄性與再現性都非常強，展示內容近乎完全貼合實際景象，對使用系統的要求也比較低，系統適應強。

【參考文獻】

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

[2]黃植欽，舒娛琴，閆文豪.基于Web AppBuilder的虛擬校園系統設計與實現——以華南師范大學為例[J].華南師范大學學報（自然科學版），2017（25）：108-109.

[3]章欣，楊秀英.計算機應用基礎[M].天津：天津大學出版社，2016.

[4]陳耿，景波.大學計算機高級應用[M].北京：清華大學出版社，2015.endprint