數字化全景技術在校園漫游系統的應用

張鵬

摘要：介紹數字化全景技術在校園漫游系統中的實現方式，探討了全景技術的概念和特點，從系統規劃準備、全景照片拍攝、圖片拼接和漫游制作等角度闡述校園全景漫游系統的制作全過程。通過建立校園全景漫游系統，直觀展現場景位置和相關信息，有利于開展學校招生、宣傳及校園管理等方面工作。

關鍵詞：全景技術;全景拍攝;圖片拼接;校園漫游

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A

隨著虛擬現實技術的快速發展，數字化全景技術作為其中一個方向，由于其真實、直觀、全面、制作成本低、周期短等特點，成為一種重要的媒體呈現形式。數字化全景技術，又稱虛擬全景或VR全景，是融合了數字圖像技術、傳感器技術、平面圖形圖像學等多門應用型學科，把照片以720°全景展現的一種虛擬現實技術。其中720°是指水平方向上360°，垂直方向上360°，即能看到完整的全方位影像。

1數字化全景技術的優勢和應用

數字化全景技術和以往的三維建模、圖片等表現形式相比，主要有以下幾方面優勢：

1）真實感強。全景圖片是在真實照片的基礎上制作而成的，相比其他建模生成的對象更真實可信。

2）傳達信息量大。由于可展現出720°方向內全天全地的全景圖像，并且可以任意控制視線方向，交互性能好。

3）沉浸感強。能給觀賞者帶來身臨其境的感覺。

4）生成方便。制作周期短，制作成本低。

5）發布形式廣泛。文件小，傳輸方便，適合網絡使用，可在電腦、手機、頭盔、眼鏡各種形式中應用。

由于其具有以上優勢，數字化全景技術已應用于地圖導航、游戲娛樂、地產家裝、酒店旅游、消費購物、婚慶拍攝、消費購物、教育培訓、醫療救援、軍事仿真等領域。

2校園全景漫游規劃及準備

全景漫游是指在由多個全景圖像構建的空間里進行位置切換，以達到瀏覽各處場景的目的。構建成的全景漫游通常可以通過網絡進行觀看并且具有一定交互功能。

校園全景漫游其實質就是一個校園的全景地圖系統，可以將校園景觀、校園信息完整直觀地展現出來，讓觀看者有漫步其中的沉浸感，還可以連接到互聯網，使用戶直接訪問需要的校園空間。在進行校園全景漫游的拍攝之前，需要注意以下幾個方面：

1）拍攝時間

盡量選擇光線好、能見度高的天氣，拍攝的全景照片光線要盡量一致。

2）拍攝地點和位置

盡量選擇有代表性的地點進行拍攝，可根據地圖預先對拍攝點進行規劃，并標記好拍攝順序，有利于后期制作。與建筑物的拍攝距離要適中，由于全景相機一般為廣角，所以太近容易變形，太遠主體會很小;拍攝高度一般為正常人身高，以符合正常的觀察視角。

3）拍攝器材

拍攝全景照片所需的器材比較簡單，一臺全景相機和一個腳架即可。目前主流的全景拍攝像機包括以下幾種：

（1）入門全景拍攝設備（如理光、三系Gear 360），如圖1所示;

（2）專業全景拍攝設備（如Gopro多目組合平臺），如圖2所示;

（3）高端全景拍攝設備（如諾基亞OZO），如圖3所示。

4）拍攝參數

本文以Gopro7目組合平臺為例，在拍攝前，需將7個Gopro的拍攝參數調整一致，如畫幅、白平衡、感光度等，將每個Gopro和對應存儲卡進行編號，拍攝前對所有Gopro進行格式化處理，確定遙控器能正常連接到7個Gopro。

3實景拍攝

全景圖片的拍攝有兩種方式：一是用普通相機以一個定點為圓心進行360°水平方向拍攝多張照片，以及天空和地面的拍攝，然后再將以上照片進行拼接處理。第二種方法是用專業的全景拍攝設備進行拍攝。本文采用第二種方式，所用設備為Gopro7目組合平臺。

將Gopro7目組合設備按上述要求調節好后，就可以按照規劃等路線進行拍攝了，采集到的圖片如圖4所示。拍攝時攝影人員躲避在掩體后（確保在遙控有效距離內）或三腳架正下方（后期拼接需要補地處理）。每次拍攝即完成了7張不同角度的照片，后期可通過縫合工具制作出一張720°全境照片。根據線路完成所有標記點的拍攝工作后，即可進入后期處理階段。

4全景圖片拼接和全境漫游技術

4.1全境圖片拼接

全景圖片拼接是把采集到的單個拍攝點的多張照片根據相互重疊區域的圖像序列，拼接成一幅720°無縫全景圖。該步驟是構建全景空間度重要步驟，也是完成校園漫游系統的關鍵部分。目前全景圖像拼接最為常用的是Kolor Autopano Giga（以下簡稱APG），工作界面如圖5所示，其基本步驟如下：

1）編輯圖片庫。將每個拍攝點的7張照片保存為單獨文件夾。

2）導入素材。將每一個圖片文件夾的七張素材導入到APC中，并完成檢測。

3）調節圖片水平。可通過移動工具目測粗調后，再用拉拽垂直線條的方法進行自動調節。

4）調整顏色。APG提供了自動調色、RGB通道調色等方法。對于要求較高的，也可以通過第三方軟件（如Photoshop）精細調整。

5）補地面或添加地面補丁。由于拍攝點的正下方是死角，需要對空白區域進行填補，有兩種方法：一是用類似圖章的方式從周邊地面選一塊皮膚填補在此處，另一種方法是找一個Logo（例如學校校徽）把洞填補好。

6）導出渲染。選擇尺寸和輸出位置，輸出文件需專用看圖軟件打開（如Koloreyes/Panorado）。

4.2全景漫游技術

全景漫游之作主要是鏈接每一個全境場景，通過方向按鈕、快速瀏覽窗口或沙盤圖在各個場景間進行切換，使之成為一個完整的具有沉浸感的導航地圖，目前全景圖像拼接最為常用的是Kolor Panotourpro（簡稱PTP），如圖6所示。漫游制作的步驟如下：

1）依次將做好的全景照片拖拽入PTP中，修改圖片名稱以便用戶查找;

2）調整每張圖片的第一視角，使切換到該場景后使視角在正確方向;

3）添加熱點按鈕，連接各全景圖之間關系;

4）更改熱點圖標;選擇啟動漫游形式;添加導視預覽;添加背景音樂等。

制作完成后，即可將此校園漫游系統上傳到全景互動平臺，比如720yun.com，用戶可通過平臺進行瀏覽訪問。全景漫游系統還能加入個性化或互動內容，如音樂、特效、文字介紹、彈幕留言等自定義操作。

5總結展望

校園漫游系統用途廣泛，可以直接鏈接在學校網站，通過瀏覽器足不出戶瀏覽全景校園，了解學校的布局、建筑、景觀等信息，使學校能以一種更開放的形象展現在社會公眾面前，有助于學校的宣傳工作和日常管理工作。

數字化全景技術能夠實現通過人的視角深入環境之中，隨著技術的日益成熟，全景漫游系統將在人們生活中應用的越來越廣泛。并且隨著VR、AR技術的不斷進步，全景展示和漫游技術將會變得更加豐富真實，展示方式也將不拘泥于電腦、手機、頭盔、眼鏡等形式，沉浸感和交互感都會更加自然真實。

將數字化全景技術應用在校園漫游系統中，實現全景展現、場景漫游、地圖導航、信息查詢等功能，能夠帶給用戶帶來更真實享受的體驗，具有一定應用價值。