基于PTGui與Pano2VR的交互式古建筑文物三維全景漫游設計

王佩雯，張紫桂，楊成，梁弼

摘 要 針對Web平臺展示古建筑文物單調性等問題，采用PTGui與Pano2VR工具來設計和制作交互式古建筑文物三維全景漫游，并使用HTML5技術將其嵌入到Web頁面中，這使得Web平臺具有三維動態展示古建筑文物的能力。實際調研證明，將全景漫游恰當應用到Web平臺能讓瀏覽者感受到不一樣的視覺效果，能有效提高用戶體驗，并能增加Web平臺的訪問量。

關鍵詞 PTGui；Pano2VR；全景漫游；古建筑文物；設計和制作

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-0360（2018）04-0042-03

古建筑文物是指具有歷史意義的建國之前的民用建筑和公共建筑，目前很多古鎮以及大城市還保留著一些古建筑文物。古建筑本身是一種綜合性藝術，它融合了材料、建筑技術、美術、雕塑等為一體的造型藝術，使人們在有限的空間里有美的享受。并且，古建筑文化隨著社會的發展越來越受到人們關注和重視，越來越多的學者和愛好者從事這方面研究[1]。

目前，通過Web平臺來展示古建筑文物主要以圖片、文字及視頻等，但缺少交互性功能，給瀏覽者帶來的體檢有些單調。古建筑文物本身是三維立體的，為了讓瀏覽者在Web上有不一樣的視覺感受，本文通過目前主流的全景開發工具來設計和制作交互式古建筑文物三維全景漫游，并將其嵌入到Web平臺中，讓瀏覽者通過Web平臺就可以全方位欣賞到古建筑文物，并有“身臨其境，觸手可及”的感受，進而吸引瀏覽者親自前往觀賞。

1 相關技術

1.1 全景圖拼接技術

Panorama Tools是目前功能最為強大的全景圖制作工具，但它需要用戶編寫腳本命令才能工作。而PTGui通過為全景圖制作工具（Panorama Tools）提供可視化界面來實現對圖像的拼接，從而創造出高質量的全景圖[2]。因此，本文采用PTGui來設計古建筑文物的全景圖。

1.2 全景漫游場景技術

Pano2VR是一個全景漫游圖合成軟件。它把全景圖轉換成QuickTime或者Macromedia Flash格式的全景漫游，可以定制皮膚，選擇用戶界面語言。同時，它支持平、圓柱、球、立方體面片、交叉、T、條狀和Quick Time VR作為輸入格式與增加能力，這些格式之間轉換的修飾的立方體的臉[3]。并且多個漫游圖之間可以設置熱點，實現漫游圖的切換。

1.3 HTML5技術

HTML5是目前流行的一種超文本標記語言，它解決了HTML4等之前規范中的很多問題。并且，HTML5中增加了許多新特性，例如嵌入音頻、視頻和圖片的函數、客戶端存儲數據、交互式文檔等，通過制定如何處理所有HTML元素以及如何從錯誤中恢復的精確規則[4]。而且，HTML5進一步增強了互動性，并有效減少了開發成本。

2 交互式全景漫游的設計與制作

2.1 采集圖片

原始圖片的獲取是制作交互式古建筑文物全景漫游的第一步。需要用到數碼單反相機、普通云臺和三腳架。在拍攝照片時，首先將三腳架調整至水平，再將相機豎直固定在三腳架的云臺上，確保拍攝時云臺能正常旋轉。為了避免按動快門時的輕微震動導致拍攝出的照片模糊，可以把拍攝模式設定為定時拍攝。根據相機鏡頭和所要拍攝場景的不同可以選擇合適的拍攝張數，并且要求相鄰照片要有一定的重合區域，該區域不宜過大也不宜過小，建議在30%左右。在拍攝過程中，不能改變相機的參數，以使同一組照片色調和明暗保持一致。由于地面三腳架底部區域相機無法覆蓋，因此如果地面紋理較為復雜，則應對地面進行補拍，以備后期處理時使用。圖1展示了本文通過拍攝采集到的部分古建筑文物圖片效果。

2.2 生成全景圖

生成全景圖的主要任務是將所采集的原始圖片拼接為一張水平360度視角、垂直180度視角、長寬比為2︰1的全景圖片。該過程我們使用PTGui軟件來完成，其基本實現過程可以分為五步：圖片載入，特征點定位，圖片配準和融合，生成全景圖以及全景圖修補[5]。

在全景圖修補時，由于全景圖是將球面映射到平面上，本身就具有一定的變形，尤其是天空和地面的變形較大，因此不能直接在Photoshop軟件中對地面和天空進行修補。這里提供兩種方法進行修補：一是利用PTGui軟件，將一張2︰1的球面映射全景圖轉化為六張1︰1的立方體映射，這六張圖剛好是立方體的六個面，由于這六張圖不存在形變問題，可將其載入Photoshop進行修補；二是先將全景圖導入Photoshop，利用Photoshop的極坐標功能，產生平面坐標到極坐標，將地面和天空平面化，再進行修補。圖2展示了通過PTGui生成并修補后的全景圖。

2.3 合成三維全景漫游

生成古建筑文物的全景圖并修補后，接下來使用Pano2VR來合成三維全景漫游。全景漫游的合成主要涉及到交互熱區和熱點的設置，具體設置及效果如圖3所示。

如果設置有多個場景之間的熱點，則還需要設置在視覺效果選項卡中的過場效果選項里的一些參數，以此來達到場景切換時的自然過渡。對于播放器的控制按鈕，選擇一款軟件默認的按鈕皮膚。最后選擇文件輸出格式（如.swf等）和輸出文件名與路徑，全部設置好后點擊確認。具體設置內容如圖4所示。

這樣我們就完成了交互式古建筑文物全景漫游圖的合成，其具體效果如圖5所示。

3 Web頁面展示

為了增強古建筑文物在Web平臺上的用戶體驗，在頁面中放入三維全景漫游是非常必要的。全景技術以全新的視角為開發者打開了Web端的新大門，全景實景漫游效果更是讓瀏覽者有身臨其境之感，它突破了時間、空間的現實，帶著瀏覽者走進真實的場景，也帶給瀏覽者極致的Web體驗。在Web頁中放入古建筑文物全景漫游圖的具體過程如下。

首先，把已生成好的古建筑文物全景漫游輸出文件（如pano.swf）放到Web項目的3D文件目錄中，具體如圖6所示。

接著，在index.jsp頁面中通過