虛擬現實技術在創建校園全景中的應用研究

陳春暉

摘? ?要：隨著社會的發展，全景技術在市場和生活中不斷得到應用，人們的衣食住行過程中很多都需要運用到全景技術。外出就餐，可以在線上得到餐廳的相關信息;出去旅行可以得到該目的地的地理位置信息;高考填報志愿學校，當去一個全新的校園之前，通過學校網站上的全景攝像，可以查閱學校的環境，解讀學校的歷史、周邊環境、學院專業，展示學校的自然景觀和人文風采。文章對虛擬現實技術在創建校園全景中的應用展開研究。

關鍵詞：虛擬現實;全景拍攝;學校

1? ? 全景定義

全景又被稱為3D實景，是指將拍攝的水平方向360°、垂直方向180°的多張照片拼接成一張全景圖像。通過后期漫游[1]制作，讓瀏覽者能用鼠標控制瀏覽的方向，可左可右、可上可下觀看物體或場景，仿佛身臨其境一般。

人們普遍說的、可上下左右旋轉觀看的全景，是360°全景，它是水平360°、垂直180°的圖片，并不能被稱為720°全景[2]，720°全景之所以這么命名，初衷是360°全景+360°服務。普通用戶不明白可以理解，但專業的攝影師，不能混淆概念。

2? ? 全景的特點與優勢

全方位：全面地展示了360°球型范圍內的所有景致。實景：記錄真實的場景，最大限度地保留場景的真實性。內容豐富形式新穎，除了可以自由操縱任意角度互動性地觀察場景外，還可以添加視頻、音樂、文本、超鏈接等多種媒體。具有制作和播放成本低，相比三維制作，制作周期短，開發成本低，時效性強。對播放設備要求低，普通電腦手機均可播放。

3? ? 全景拍攝的流程

必須先制定好拍攝計劃，控制拍攝點，規劃到達拍攝地的具體路線。調研當天的天氣狀況，比如是否晴天，風力如何，是否可能影響到后續的航拍。全景拍攝部門帶著設備，檢查用于全景拍攝的器材，按照計劃到達拍攝點進行拍攝;拍攝完之后，將拍攝的原始照片進行后期合成制作，包含全景漫游系統內功能點的制作，然后再予以發布[3-4]。

4? ? 拍攝器材

4.1? 數碼相機或手機

全景照片拍攝跟拍攝普通照片一樣，使用的都是數碼相機或手機，有條件的話可以選擇單反。像素越高、成像質量越好的相機拍攝出來的全景照片質量越好。

4.2? 魚眼鏡頭

魚眼鏡頭是一種焦距極短并且視角接近或等于180°的鏡頭，是16 mm或焦距更短的鏡頭。它是一種極端的廣角鏡頭，“魚眼鏡頭”是它的俗稱。為使鏡頭達到最大的攝影視角，這種攝影鏡頭的前鏡片直徑且呈拋物狀向鏡頭前部凸出，與魚的眼睛頗為相似，在相機上安裝魚眼鏡頭

4.3? 云臺

云臺安裝在三腳架上方，用來連接三腳架和相機的中間構件，起到平衡與穩定的作用。用得比較多的云臺類型是球形云臺和三維云臺。球形云臺靈活性更好，體積也稍小，對于精度要求不是特高的話可以考慮。三維云臺可以在單一維度方向做轉動，適合對精度要求高的場合，但使用時相對麻煩一些，并且體積稍大，便攜性稍差。在全景攝影的時候，人們用到的云臺是全景云臺。

全景云臺除了起到平衡穩定的作用，還具備兩大功能：（1）可以調節鏡頭節點，使其在一個縱軸線上轉動，這一點非常重要，一般云臺是沒有辦法轉到90°拍攝天與地的。（2）可以讓相機在水平面上進行水平轉動拍攝，從而使相機拍攝節點在三維空間中的某一個固定的位置進行拍攝，保證相機拍攝出來的圖像可以拼合成360°的影像[5]。

4.4? 航拍器

有用到航拍的話可以選擇知名公司如大疆無人機加載鏡頭航拍，價位適中即可。

5? ? 拍攝具體細節

清潔檢查：清潔相機coms 和鏡頭;組合各種配件，如三腳架、全景云臺、手機夾、相機;調整云臺節點;鏡頭朝下，先矯正xy軸;鏡頭朝前，調整z軸。

6? ? 拍攝

在拍攝過程中，必須選擇適合的焦距，需要從拍攝張數和圖像分辨率兩個方面來考慮。拍攝張數：當拍攝距離一定時，取決于鏡頭取景的范圍。鏡頭焦距越短，則取景范圍越大，構成360°全景所需要拍攝的源圖像數量就越少;反之，鏡頭焦距越長，則取景范圍越小，構成360°全景所需要拍攝的源圖像數量就越多。圖像分辨率：在相機傳感器一定時，所選鏡頭的焦距越長，最終圖像分辨率也越高，反之則越低[6]?？紤]到拍攝張數問題，能夠高效低成本地拍攝全景，一般使用超廣角鏡頭，這樣拍攝的圖片少，對于前期拍攝和后期制作來講效率更高。從拍攝張數和圖像分辨率兩方面來看，15 mm焦距是個不錯的選擇，不過最終選擇什么鏡頭，除了考慮焦距的特點，還需要綜合考慮鏡頭本身的質量和畸變等問題。

要考慮到鏡頭節點，所謂的節點是指照相機或攝影（像）機鏡頭的光學中心，穿過此點的光線不會發生折射。對定焦鏡頭來說只有一個固定的鏡頭節點，而對于變焦鏡頭來講則可以有很多節點了[7]。拍攝時通過鏡頭節點的光線在成像面上都不會產生折射，鏡頭轉動時被攝物體也就不會產生位移，而如果不在鏡頭節點上，轉動鏡頭拍攝就會適得其反。因此，要拍攝完美的全景照片就要使用鏡頭節點當旋轉中心，以確保在拍攝的多張照片中的物體都不會產生位移，可以完美無缺地連接成一張360°全景照片。

7? ? 后期軟件

拍攝完成后需要后期制作全景拍攝用到的后期軟件有Photoshop和Lightroom，PTGui和Autopano Giga，全景圖瀏覽軟件，720云漫游制作。

首先說明，全景攝影與普通攝影一個很明顯的區別是全景圖片必須通過后期拼接才能形成一張全景圖，然后通過專業漫游工具制作才能形成包含音頻、視頻、圖片、文字等的全景漫游。接下來簡單介紹幾個常用軟件。

7.1? Photoshop和Lightroom

一般來說，普通照片的影調、調色等都可以由Photoshop完成。針對全景來說，Photoshop在CS3版之后，增加了圖像縫合功能（Photomerge，意為圖像合并或圖像合成），在縫合平面圖像上采用了混合算法，看不出接縫，但是它不能生成全景圖，不能手動優化調整，速度比較慢，大型的圖像縫合費時太長，會出現死機等狀況，所以并不直接用PS拼接圖片，但是卻會經常在拼接好后進行補地或小瑕疵的修整[8]。使用lightroom是為了將一組圖片統一調色，其中一鍵同步的功能，讓后期處理統一影調更加高效。

7.2? PTGui和APG

圖像縫合軟件有PTGui和APG。PTGui Pro英文全稱為 Graphical User Interface for Panorama Tools，是國外的一款軟件，翻譯過來是全景工具用戶圖形界面。這款軟件很小巧，功能卻很強大，能自動識別鏡頭參數，并進行拼接，配合控制點、蒙版、優化器功能，能夠快速、完美地拼接出一張全景圖。所以這款軟件是后期要著重講解的。

Auto Pano Giga是一款功能較多、使用較多的全景圖的軟件工具，它突出的特點是縫合數百、數千張超大圖像的效率很高。上述兩個軟件工具是目前全景愛好者使用最多，也是功能最全、最強大的。具體選擇哪一種看個人習慣和拍攝需要。

7.3? 全景圖瀏覽軟件

創建出全景圖后，瀏覽全景圖的軟件有很多，本文推薦3個：Panorado，DevalVR，Kolor Eyes。

（1）Panorado是一款商業軟件，功能較多，在全球獲得的獎項和評級也很多，國內外許多全景愛好者都在使用。

（2）DevalVR小巧好用，速度很快，有共享版可以下載使用。

（3）全景視頻播放軟件Kolor Eyes，同樣可以瀏覽圖片，且可支持如魚眼、小行星等多種形式觀看。

8? ? 結語

全景拍攝隨著相機、鏡頭、航拍器的迅猛發展以及社會的不斷進步，正越來越被社會所接受，在不久的將來會具有更為廣闊的應用空間。

[參考文獻]

[1]王緒宛，雷蕾.基于三維全景圖的校園漫游系統[J].微型電腦應用，2013（10）：55-57.

[2]許志成，陳娟.基于校園場景的720°全景圖制作[J].漯河職業技術學院學報，2013（2）：45-48.

[3]李佳龍.全景視頻拍攝的工作流程數碼影像時代[J].數碼世界，2018（3）：7.

[4]葉寧.數碼全景照的拍攝與合成[J].大眾硬件，2004（9）：144-145.

[5]劉侃.全景技術在教學領域的應用與實現[J].教書育人，2011（15）：102-103.

[6]劉秀金.解構校園全景360的制作—以天津科技大學為例[J].影視制作，2017（5）：57-60.

[7]劉銘哲. 輕巧專業的全景拍攝體驗GoProOmni同步6攝像機陣列應勢登場[J].數碼影像時代，2016（8）：38-39.

[8]王陳香.無人機技術航拍與圖像拼接技術應用分析[J].中國高新技術企業，2016（30）：42-43.