基于三維全景的虛擬旅游系統開發

文/楊晗 唐珊 肖怡然

隨著人們物質水平的提升，對于精神需求也更為追求。旅游逐漸成為大眾化的形式，而虛擬旅游作為一種新型的旅游形式深受業界以及游客的關注，其具有沉浸性、自主性以及多感知、超時空的特征，具有良好的交互性以及經濟性。虛擬旅游可以有效的提升行業新型程度，真正的優化服務，做到資源的合理配置，是今后旅游行業發展的主要趨勢與手段。

1 三維全景技術

三維全景技術制作簡單便捷，快速，其硬件要求并不嚴格，相對于傳統的三維建模技術來說可以實現實地場景取景具有更為真實的效果。三維全景技術在虛擬演示以及地圖導航、數字城市等領域中廣泛應用。

使用者通過三維建模技術手段可以通過鼠標任意選擇視角，任意縮放、環視、仰視，實現了720 度的景色瀏覽，可以滿足不同角度的瀏覽需求。通過實地取景可以真實的展示場景的具體面貌，具有較強的沉浸感，給人一種身臨其境的感覺。使用者利用三維全景技術可以查看全景照片，在Java 插件支持之下文件的體積較小，在網絡環境中可以實現傳輸共享。

通過三維全景圖像制作可以實現圖像采集、圖像拼接以及圖像優化三個步驟。圖像采集主要通過數碼相機、三腳架以及云臺等設備進行信息采集。在圖像采集之后通過輸入圖片、獲取圖片參數，設置參數等方式預覽核查效果，根據需求進行圖片格式轉換，保存全景圖等操作進而實現圖像的拼接處理。而圖像優化則就是利用PS 軟件進行圖片的調整，解決光線、亮度等問題，可以提升圖片質量，增強圖片的展示效果。

2 基于三維全景的虛擬旅游系統開發研究

基于三維全景的虛擬旅游系統開發研究是今后的研究重點，也是沉浸式旅游的核心內容。了解系統的設計關鍵技術手段，靈活應用三維全景技術可以為沉浸式、虛擬旅游的發展提供技術參考與支持。

2.1 系統總體設計

在進行基于三維全景的虛擬旅游系統設計中，在三維全景技術以及人性化設計理念的融合之下合理設計，可以增強用戶體驗。利用編程軟件等工具進行設計，可以提升場景的真實性、直觀性，在游覽系統中可以顯示最優的路徑，進而為用戶提供直觀可視化的路線信息。基于三維全景的虛擬旅游系統具有較強的使用價值。

2.2 三維場景設計模塊

2.2.1 虛擬景區

虛擬景區是基于三維全景的虛擬旅游系統的核心所在。通過虛擬場景、虛擬靜物以及虛擬情景三個部分構成。虛擬場景就是虛擬所在景區的自然環境，通過虛擬化的方式設置天空、高山、胡泊等自然環境特征。而虛擬靜物則就是對景點中的宮殿、花草樹木等進行虛擬化處理。虛擬情景可以展示一些預設的情景，這些情景可以是景觀現實中并不存在的事物。

2.2.2 解說系統

解說系統主要就是通過媒體等相關表達方式，使幫助信息接受者了解景觀的性質以及主要的特點，通過特定的信息傳播方式進行傳遞，信息接受者可以通過解說系統了解其具體的信息內容。基于傳播媒介不同可以分為聲音、圖像、文字以及動畫解說四種類型。

2.2.3 地圖導航

地圖導航就是將景區的縮略地圖在虛擬系統中展示，使得人們確定自己所在的位置以及具體的行動方向，可以直觀的、實時的了解自己所處的位置，根據自己的需求合理的選擇方向。

2.3 系統框架設計

三基于三維全景技術、GIS、多媒體技術等多種技術手段集成處理，進行基于三維全景的虛擬旅游系統的設計，在開發重要分析用戶需求以及體驗，合理的設計。

在基于三維全景的虛擬旅游系統中其主要應用的BT'OWSPT'/SPT'VPT'模式(B/S 模式)，屬于三層模式，主要分為表示層、處理層以及數據層。

在設計中利用三維全景圖、ArcGIS 地理信息系統和C#開發等相關技術手段，通過多種語言介紹景點，可以在系統中真實的現實最優路徑，進而為用戶提供可視化、人性化的路線信息，通過直觀的方式展示處理，有效的解決了傳統旅游不直觀等問題，為游客提供了極大的便利。

2.4 系統安全設計

隨著網絡信息技術的應用，在各種信息的傳輸、使用以及存儲中，網絡安全系統要具有一定的安全防護功能，禁止未經授權者訪問與使用。對此，為了提升系統數據安全性在設計中通過保密技術。身份認證以及數據完整性等方式保障系統安全。

在技術的角度來說，主要通過攻擊檢測、數據加密等技術手段進行安全處理，制定了完善的安全政策，明確了用戶的具體全新以及責任，通過安全技術架構以及框架的優化充分的保護了系統的安全性。

同時，為了避免計算機病毒而造成的信息數據丟失問題，系統在設計中要合理應用網絡防毒軟件實現對系統的檢測分析。

2.5 三維全景導游系統的實現

通過現代化的計算手段進行系統設計，融合多種科技手段，通過GPS 定位技術、三維全景圖技術以及多媒體集成技術、組件地理信息系統二次開發等多種技術手段結合聲音、圖片以及影像信息，操作簡單便捷，可以滿足人們旅游需求。在設計中其主要流程與關鍵技術手段具體如下：

2.5.1 素材采集

素材采集主要就是對景區地圖以及各個景點解說以及照片采集。通過微單相機以及全景云臺、無人機等設備進行照片拍攝，要保障臨近照片具有25%～50%左右的交疊區域，保障其可以通過軟件識別，實現拼接的效果。

2.5.2 制作全景圖

拼接采集的信息構成全景圖。圖像拼接是全景圖主要技術手段。根據要求進行圖像與處理、實現特征匹配、圖像融合，圖像匹配以及圖像融合是圖像拼接中最為關鍵的兩種技術手段。在拼接中最為常見的技術手段就是基于特征的拼接方式。

在此系統設計中主要就是基于特征點匹配算法通過PT Gui 軟件進行拼接，實現了圖像的拼接以及混合。PT Gui 軟件可以支持多種格式的圖像文件輸入，構建普通圖片、圓柱以及球形的全景照片。拼接之后的圖像過度相對較為自然，沒有過于明顯的拼接痕跡。在處理中首先載入圖像、然后進行鏡頭設置、選擇投影模型、合理設置控制點、進行蒙版、優化處理，最后輸出圖片信息。在設置中載入圖像選擇全景圖，然后系統會自動對準圖像，如果系統無法自動匹配可以通過手動的方式提供控制點；控制點具有縫合重復特性，每個重疊圖形要至少有三個控制點，保障其拼接成功。在控制點區域周邊要保障平均的分布在兩幅照片的縱向區域范圍中，進而保障縫合效果整體更為均勻。最后生成全景圖，根據具體狀況進行后期調整，豐富亮度以及暗部的層次。

2.5.3 系統生成

合成全景圖之后，通過全景圖進行漫游場景的設計與制作。通過漫游軟件進行處理，本文通過KRPano GUI 軟件進行處理，其具有良好的擴展性以及易用性，具有簡單便捷、性能突出的特點，功能較為強大，操作也更為便捷。通過WEB 圖形化漫游制作平臺進行處理，可以實現場景添加完成全景圖導入處理，然后進行地圖添加以及標注處理，最后進行場景漫游制作等相關交互性的處理。系統具有熱點追蹤的功能，在到達某一個景點之后，在尋找臨近景點中可以利用熱點追蹤實現快速切換，具有人性化的特征。而在GPS ArcGIS 軟件的配合之下可以實現理想與感性的有效融合，在獲得精準地理位置的同時給人一種真實的感受。

2.5.4 網上發布

完成項目之后要做好發布設置操作處理，在完成之后保存發布，進行漫游預覽，在項目文件夾中則就會自動生成html 以及swf 格式，用戶根據自己的選擇轉換，在客戶端則可以進行瀏覽。

3 結束語

三維全景技術可以個人們更為直觀的視覺感受以及體驗，隨著移動網絡技術以及各種產品的高速發展，合理的利用全景技術會增強人們的沉浸感，給人們更為真實的感受。分析三維全景技術在旅游行業中的具體應用，研究了三維全景虛擬旅游系統，分析其關鍵技術以及重要內容，為旅游行業發展以及計算機應用提供了全新的理念。