基于虛擬現實的三維全景技術及在虛擬展館中的應用研究

陳智鋒 趙宏宇

摘 要：本文以基于虛擬現實的三維全景技術為研究對象，分析了傳統實體展館所面臨的困境，探討了三維全景虛擬現實技術的具體實現手段和技術流程，包括全景圖像的攝影設備、全景圖像的攝影技術、照片質量控制和全景照片拼接與合成等，并指出，虛擬展館的構建，可實現高效化的虛擬參觀，免受時間與空間限制，并且更具人性化特征，因而基于三維全景虛擬現實技術構建虛擬展館將是傳統實體展館未來重要發展趨勢。

關鍵詞：虛擬現實 三維全景 展館 照片

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0059-02

三維全景虛擬現實技術的應用，能夠通過全方位互動式來還原真實場景，令人產生一種身臨其境的感覺，由于三維全景虛擬現實技術具有一定應用優勢，其在企業與院校展示、建筑規劃展示、酒店賓館展示等方面都逐步得到廣泛應用。為緩解社會發展新時期傳統實體展館所面臨的問題，探討三維全景虛擬現實技術在虛擬展館構建中的應用是非常必要的。

1 傳統實體展館面臨的困境分析

就傳統實體展館的特征來看，其陳列展示方式一般為靜態為主、動態為輔的方式，也就是說，展項呈靜態展示，并配合圖片與文字，或搭配少量音頻與視頻進行輔助動態說明，以加深瀏覽者的感知與記憶。隨著大數據時代的到來，科學技術快速發展，傳統實體展館在發展過程中也面臨著困境，空間限制問題受到實體展館的高度重視，展館內資源豐富，傳統實體展館的陳列與展示方式已經無法滿足當今多元化展示需求，尤其是陳列與展示形式的單一性，導致實體展館的陳列展示效率不高，且無法滿足相關性與拓展性陳列展示的實際需求。不僅如此，傳統實體展館的地理位置以及參觀空間等因素也會在一定程度上影響陳列展示的實際效率，進而對實體展館的發展形成一定制約。

在現代社會發展新時期，社會群體的生活水平日益提升，對精神文化的需求也呈現出多元化特征，傳統實體展館已經無法滿足社會群體對陳列展示的實際需求。尤其是在互聯網技術、多媒體技術以及虛擬現實技術等的支持下，人們傾向于通過網絡來獲取信息，很多展館試圖把握這一契機，運用互聯網來進行陳列闡釋，由靜態轉向動態，構建虛擬展館，社會群體可通過網絡對虛擬展館進行虛擬參觀、瀏覽展項，或者開展交互體驗。通過線上虛擬參觀來吸引社會群體的注意力，激發社會群體下線參觀展館的積極性。當前社會發展形勢下，虛擬展館構建已經成為大勢所趨，這就有必要充分發揮三維全景虛擬現實技術價值，以提高虛擬展館構建的整體效果。

2 三維全景虛擬現實技術

2.1 虛擬現實系統

所謂虛擬現實系統，是圖形圖像領域內的一種高新技術，在計算機技術的支持下，模擬出一個虛擬世界，主要表現為三維空間，可對三維空間內事物開展無限制觀察，虛擬現實系統主要包含沉浸式虛擬現實系統、分布式虛擬現實系統、桌面型虛擬現實系統、增強現實系統等。

2.2 三維全景虛擬現實技術

所謂三維全景虛擬現實技術，即實景虛擬技術，是以全景圖像為依據、以真實場景虛擬現實的一種技術形態。三維全景能夠全方位展現場景內圖像信息，更具真實性與快速性。虛擬現實技術也稱作靈境技術，是基于計算機技術所構建的三維化虛擬。

3 應用三維全景虛擬現實技術構建虛擬展館的探索

隨著信息時代的到來，科學技術快速發展，三維全景虛擬現實技術應運而生，作為虛擬現實的分支之一，其在網絡三維業務中發揮著不可替代的作用。全景技術是運用數碼照相機于固定視點依照某種方式拍攝多組照片，在計算機技術的支持下制作、拼接并調整圖像，從而形成無縫全景圖像，建立一種虛擬現實場景，可滿足瀏覽者的全方位互動式瀏覽需求，應用三維全景虛擬現實技術構建虛擬展館，具有一定可行性。

3.1 全景圖像的攝影設備

為保證三維全景圖的質量，必須要正確選擇全景用攝影鏡頭。在鏡頭種類與特性方面，標準鏡頭的視角與透視關系與人類視覺感受相接近，其全景拍攝的效果也更為真實。標準鏡頭的特征在于，鏡頭焦距與影像畫幅對角線長度相接近。以135數碼相機為例，其標準鏡頭為50mm，視角接近于60°。長焦鏡頭與標準鏡頭相比，其焦距長，但視角較小，也可稱作望遠鏡頭。廣角鏡頭與標準鏡頭相比，其焦距更短，但視角較大，景深也比較大，能夠在近距離將廣闊的景物收納其中，可實現360°景象采集，在全景攝影中更具適用性。魚眼鏡頭的應用，可滿足全景圖像信息采集需求，其視角寬廣，趨近于180°，為圖像拼接與合成帶來極大便利，有助于提升全景圖像制作效率，并且對于全景圖場景內的運動物體來說，能夠對其運動瞬間狀態進行凝固再現，因而具有良好的應用價值。一次性采集360°全景設備的應用，是基于半球形鏡面反射原理所實現的，可實現360°全景信息采集，操作便捷程度高，但影像質量并不理想。放置相機的專用平臺就是云臺，全景圖像采集對相機的旋轉要求較高，需要圍繞鏡頭成像點進行旋轉，因此全景云臺必須要滿足全景攝像的實際要求，全景云臺的刻度、水平儀以及調節附件需完善，并在立體場景中，將拍攝點固定于中心位置，以便于加強全景拍攝質量控制。

3.2 全景圖像的攝影技術

在全景圖像拍攝過程中，原始圖像質量往往影響著后期圖像拼接合成效果，因此要掌握正確的全景圖像攝影技術。

第一，相機的設置與調解。在全景圖像拍攝過程中，必須要結合實際需求來調整相機功能，為確保一次性拍攝完成，有必要進行手動曝光，在360°場景內，結合景物實際亮度調整曝光量，以便于加強全景圖像拍攝質量控制。

第二，全景云臺與節點的設置。全景云臺是全景攝影中必不可少的設備，正確地使用全景云臺拍攝，是拼合全景圖像的基礎。

第三，全景圖像的拼接軟件。在全景技術迅猛發展的今天，出現了很多優秀的全景拼接制作軟件，除了Adobe、Autodesk這樣的軟件巨頭，還有如Panorama Factory、Ulead COOL360、Panorama Tools、Pix Maker、Photo Vista、pano2exe等全景拼接制作軟件。

3.3 照片質量控制

在虛擬場館的構建過程中，在對三維全景虛擬現實技術加以應用時，必須要控制好照片質量，這一因素直接關系著虛擬展館構建的整體效果。也就是說，在三維全景虛擬現實技術的應用條件下，在拍攝照片時必須要正確使用三腳架，確保其保持水平狀態，并將其固定，拍攝過程中正確使用快門鍵，為避免畫質模糊，必須要固定且快速拍攝，避免在拍攝過程中出現抖動的情況而影響照片畫面質量。在照片拍攝過程中，令拍攝場所光線均勻且充足，并合理選擇拍攝角度，以保證照片拍攝質量，必要情況下手動補光或選擇曝光控制，以控制好照片拍攝質量。在照片拍攝過程中要掌握正確的拍攝方法，尤其是在旋轉拍攝的過程中，要控制好兩幅照片之間的重疊大小，為后期照片拼接提供便利。照片拍攝過程中必須要控制好對比度，及時做好曝光調節，便于照片之間達到無縫拼接，從而全面提高照片質量，從整體上提高虛擬展館構建的整體效果。

3.4 全景照片拼接與合成

基于三維全景虛擬現實技術的虛擬展館的構建過程中，通過全景圖像可以令瀏覽者產生身臨其境的感覺，有助于提升虛擬參觀的真實性與形象性。因此，在虛擬展館的構建過程中，應用三維全景虛擬現實技術時，必須要規范開展全景照片拼接與合成工作。也就是說，將所拍攝照片進行合理拼接，促進全景圖像的生成，在Java、Flash、Active X等播放插件的支持下，其全景內環視主要是通過鼠標控制來實現，能夠滿足瀏覽者的遠近參觀或左右參觀需求，更具逼真性。基于三維全景虛擬現實技術所構建的虛擬展館，不僅僅是傳統實體展館的復制，實際上，更是傳統實體展館的拓展延伸，更具交互性、自主性，且虛擬參觀的便捷程度更高，能夠免受時間與空間限制進行參觀，展品信息的了解可通過文字、圖片、視頻等方式來實現，基于網絡技術可與展品開展網絡化互動，這是傳統實體展館所無法達到的效果，從而提高虛擬參觀滿意度，如圖1所示。

4 結語

總而言之，基于三維全景虛擬現實技術所構架的虛擬展館，能夠在發揮傳統實體展館價值的基礎上，實現人力物力資源的優化配置，轉變展館陳列展示方式，有助于改善展出效率，在科學技術的支持下，為文化傳播帶來極大便利，信息傳遞與反饋的時效性更強。虛擬展館的構建，可實現高效化的虛擬參觀，免受時間與空間限制，并且更具人性化特征，因而基于三維全景虛擬現實技術構建虛擬展館將是傳統實體展館未來重要發展趨勢。

參考文獻

[1] 司占軍，張姣姣.基于虛擬現實技術的圖書館全景漫游場景的設計與實現[J].電腦知識與技術，2017（32）：55-58.

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