云南祿豐世界恐龍谷三維全景虛擬展示應(yīng)用初探*

楊文煜，龔 萍，徐曉敏

（玉溪師范學(xué)院 教師教育學(xué)院，云南 玉溪653100）

如今，人們對于數(shù)字化產(chǎn)品的使用率越來越高，甚至有“一部手機(jī)游天下”的說法，故而基于便利性考慮，虛擬展示技術(shù)也逐步滲入到各行各業(yè)中。而對于云南祿豐世界恐龍谷這樣的景區(qū)，作者擬以三維全景虛擬展示方式來解決游客游覽可能存在的現(xiàn)實(shí)問題。

1 祿豐世界恐龍谷現(xiàn)狀分析

祿豐世界恐龍谷位于云南楚雄州祿豐縣恐龍山鎮(zhèn)。自2008年4月落成，因其境內(nèi)恐龍化石埋藏遺址，發(fā)展成為國家5A級景區(qū)（可供人們涉獵遺址保護(hù)、科普學(xué)習(xí)、觀光休閑等）?？铸埞葍?nèi)設(shè)有包括入口景觀區(qū)、恐龍遺址館區(qū)、侏羅紀(jì)世界游覽區(qū)和侏羅紀(jì)嘉年華游樂區(qū)在內(nèi)的四大景區(qū)。其中，恐龍遺址館是目前國內(nèi)規(guī)模最大的，序列副館主要帶給觀眾動感體驗(yàn)（“隕石坑”環(huán)幕）和趣味競賽項(xiàng)目（約有20余項(xiàng)與恐龍互動項(xiàng)目），而主館展示震驚世界的恐龍大墳場和60余具裝架恐龍化石。在侏羅紀(jì)游覽區(qū)，有九大景觀，如景色怡人的侏羅紀(jì)大瀑布，描述恐龍生活場景的群龍對峙、腕龍相親、氣龍追逐、雙龍飲瀑、茂密的侏羅紀(jì)叢林等，逼真形象地再現(xiàn)恐龍王國充滿生機(jī)的場景。同時(shí)在侏羅紀(jì)嘉年華廣場，有多項(xiàng)大型游樂項(xiàng)目，諸如體驗(yàn)恐龍形態(tài)的“恐龍騎士”、氣勢浩大的“龍卷風(fēng)暴”、嬉戲的“魚龍擊水”等，充滿驚險(xiǎn)兼具樂趣[1]。

近年來，恐龍谷景區(qū)游覽的游客主要是家庭出游為全，其出游目的主要包括觀光游覽、為滿足孩子科普求知欲、體驗(yàn)刺激游樂項(xiàng)目和慕名前來等。景區(qū)采用閉合環(huán)線游覽路線，步行和乘坐觀光車均可。作為黃金旅游線路上的一個(gè)分景區(qū)，恐龍谷旅宿設(shè)施并不是很齊全，大多游客都將其視為途經(jīng)景點(diǎn)，停留時(shí)間不長（2-3小時(shí)左右），不作為旅程終點(diǎn)。因此，為了節(jié)省時(shí)間，大部分游客選擇乘坐游覽車，且多數(shù)游客在核心景點(diǎn)“遺址廣場”停留時(shí)間占整個(gè)游覽時(shí)間的三分之二，其他體驗(yàn)項(xiàng)目停留時(shí)間相對較短[2]。

雖然只是途徑景點(diǎn)，游客停留時(shí)間不長，但游客一直都有游覽行為。而同時(shí)，通過文獻(xiàn)調(diào)研可知，隨著時(shí)間變遷，因人類活動頻繁，恐龍谷內(nèi)的恐龍?jiān)秃偷刭|(zhì)環(huán)境正在日益惡化，亟待切實(shí)可行的非遺保護(hù)方式。由此可見，祿豐世界恐龍谷的數(shù)字化方式亟待解決。

對于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)，除了資源有效利用外，數(shù)字化的傳承與保護(hù)是最直觀最有效的方式。然而，當(dāng)前有關(guān)恐龍谷遺址數(shù)字化保護(hù)尚未形成系統(tǒng)。近年來，國內(nèi)政策的扶持都在為非遺保護(hù)提供機(jī)遇。如，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳于2018年10月印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)文物保護(hù)利用改革的若干意見》中指出，要不遺余力加強(qiáng)科技支撐，充分運(yùn)用信息技術(shù)（如大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)），推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+中華文明”之行動計(jì)劃[3]。而對于數(shù)字化傳承與保護(hù)來說，三維全景虛擬展示技術(shù)，因其能夠以全方位互動式還原真實(shí)場景，使人們產(chǎn)生身臨其境之感，已在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，結(jié)合其優(yōu)勢可以融入恐龍谷文化保護(hù)之中，同時(shí)也進(jìn)一步為游客游覽服務(wù)。

2 三維全景虛擬展示設(shè)計(jì)思路

祿豐世界恐龍谷景區(qū)面積達(dá)3.6平方公里，呈2.5公里游覽閉合環(huán)線。項(xiàng)目展開過程中，先到景區(qū)，了解景區(qū)主要路線，確定拍攝路線和大概拍攝的位置點(diǎn)。拍攝點(diǎn)應(yīng)該盡可能地選在視野開闊的地方，拍攝點(diǎn)與點(diǎn)之間需要保持通視，以便制作熱點(diǎn)切換。采集圖像后，在PTGui中拼接形成全景圖，運(yùn)用Photoshop進(jìn)行調(diào)整。最后，將處理后的全景圖導(dǎo)入Pano2VR軟件中進(jìn)行全景漫游制作，加入文字信息和交互熱點(diǎn)背景音樂等。具體制作流程如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)流程圖

3 全景圖像采集

對云南祿豐世界恐龍谷進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，了解景區(qū)的游覽路線、景點(diǎn)分布等相關(guān)信息，規(guī)劃圖片采集的位置點(diǎn)，為下一步圖像的采集做好準(zhǔn)備。

對于全景圖像拍攝而言，獲取原始素材直接影響獲取后期拼接效果，故而獲取全景圖像至關(guān)重要。全景圖像獲取的方法主要包括以下3種方式：全景攝像機(jī)、魚眼相機(jī)和普通相機(jī)采集圖像[4]。全景攝像機(jī)可以直接獲取全景圖像，避免了后期處理的麻煩，但是制作成本較高。魚眼相機(jī)屬于專業(yè)設(shè)備，價(jià)格高。普通相機(jī)成本低，操作簡單，已經(jīng)逐步成為一種新興的拍攝形式。

本研究選用了佳能600D相機(jī)，8-15mm的焦距鏡頭，全景攝影云臺和三腳架等輔助設(shè)備采集現(xiàn)場圖像，通過PTGui軟件拼接縫合生成虛擬全景圖。首先，基于原始素材拍攝效果和時(shí)間成本考慮，有必要根據(jù)實(shí)際需求對相機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置（如根據(jù)光照方向以及亮度等做手動曝光與自動曝光之選擇）。其次，由于全景圖像拼接軟件的特殊性，在圖像采集的過程中，相鄰兩張圖片之間需要保持25%的重合度，在后續(xù)圖像的拼接計(jì)算中，計(jì)算機(jī)才能充分地識別圖像，提取出足夠多的控制點(diǎn)，最終保證輸出的全景圖正確。再次，對于全景云平臺和拍攝節(jié)點(diǎn)也需要根據(jù)實(shí)際情況制定出標(biāo)準(zhǔn)。由于拍攝場景較為復(fù)雜，為保證后期360°環(huán)形銜接，本次拍攝以每30°為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)一周拍攝12張圖片，分別以上仰45°和俯視45°以及水平角度分別拍攝一組照片，最后在三腳架放置的地方補(bǔ)拍一張?zhí)炜蘸鸵粡埖孛?，用于后期填補(bǔ)地面和天空的空缺之處，一個(gè)位置點(diǎn)共拍攝38張圖片。如前文所述，拍攝獲取到的這些相鄰圖片有諸多重疊的地方，在后期進(jìn)行圖片拼接時(shí)軟件會自動消除重疊的部分，但需注意在拍攝的同時(shí)也要盡量避免游客進(jìn)入畫面以及運(yùn)動的事物[5]。最后，將采集的圖片按照位置點(diǎn)進(jìn)行分組，同一個(gè)拍攝點(diǎn)需要設(shè)置相同的拍攝參數(shù)，如曝光量來平衡對焦距離等。

4 全景圖像制作

通過PTGui軟件拼接縫合生成虛擬全景圖。PTGui是一款具有強(qiáng)大功能的全景圖片拼接軟件，其操作流程簡單方便：導(dǎo)入一組原始圖片；運(yùn)行自動對齊控制點(diǎn)；生成全景圖片文件。軟件導(dǎo)入圖片后能自動讀取圖片的鏡頭參數(shù)，識別圖片重疊區(qū)域的像素特征，然后以“控制點(diǎn)”的形式進(jìn)行自動縫合，用戶也可以手動添加或刪除控制點(diǎn)，從而不斷提高拼接的準(zhǔn)確度[6]。

圖像處理操作步驟如下:

（1）加載圖像。按拍攝位置點(diǎn)對拍攝圖片進(jìn)行分組和整理，打開PTGui在控制面板點(diǎn)擊“加載圖像”，將同一個(gè)場景的圖片導(dǎo)入到軟件中，適當(dāng)調(diào)整圖片方向，設(shè)置相機(jī)參數(shù)，如：鏡頭類型、焦距等。

（2）對準(zhǔn)圖像。點(diǎn)擊“對準(zhǔn)圖像”，軟件開始進(jìn)行自動識別并分析圖像，對圖像的重疊部分進(jìn)行識別對準(zhǔn)。對準(zhǔn)圖像操作完成后，少數(shù)情況下會出現(xiàn)因?yàn)橄噜張D片間的明顯參照物過少，軟件無法識別，而需要進(jìn)行手動添加控制點(diǎn)的操作[7]。

（3）增加控制點(diǎn)。在“控制點(diǎn)”選項(xiàng)卡下，選擇要拼接的相鄰圖像，然后點(diǎn)擊它們相互重合的地方。每張圖片至少需要三個(gè)相同的控制點(diǎn)才可以完成后續(xù)的拼接。若相關(guān)圖片對合成的全景圖像影響不大，則可以選用移出圖像的操作。

（4）優(yōu)化圖像。添加完控制點(diǎn)之后在控制面板選擇高級模式點(diǎn)選“優(yōu)化器”對全景圖進(jìn)行優(yōu)化處理。優(yōu)化結(jié)果平均控制點(diǎn)距離小于5，優(yōu)化結(jié)果顯示不錯(cuò)或者好等評價(jià)則可以選用該全景圖。在全景圖像編輯器中對圖像進(jìn)行處理，移動圖像中心點(diǎn)和調(diào)整拼接不準(zhǔn)確的圖片。

（5）輸出文件。在輸出文件中修改保存路徑以及文件名。根據(jù)相關(guān)場景設(shè)置名稱（如廣場.jpg），設(shè)置好后點(diǎn)擊“創(chuàng)建全景圖”。

（6）后期處理。若通過PTGui合成的全景圖像存在殘缺或過度不自然等問題，則需要利用Photoshop進(jìn)行修正，以求達(dá)到更好的呈現(xiàn)效果。將處理好的全景圖像采用拖放的方式放置到Pano2VR軟件當(dāng)中，點(diǎn)擊“打補(bǔ)丁”，對全景圖像進(jìn)行平面投影調(diào)整視角提取有缺陷的圖像，導(dǎo)入至Photoshop2020進(jìn)行修復(fù)。

5 交互效果制作

把處理好的全景圖像導(dǎo)入到Pano2VR軟件中，點(diǎn)擊“元素”菜單欄中的“熱點(diǎn)”，雙擊屏幕中央自動生成預(yù)覽的全景漫游圖片添加熱點(diǎn)，設(shè)置好熱點(diǎn)的類型和需要展示的信息等。通過熱點(diǎn)工具，把多個(gè)全景圖整合成一條完整的路線，同時(shí)可以通過皮膚功能改變熱點(diǎn)的外觀，實(shí)現(xiàn)交互功能，使得制作出來的全景圖更具有交互性。

6 結(jié)束語

總的來說，基于三維全景虛擬展示方式的云南祿豐世界恐龍谷景區(qū)，能夠在現(xiàn)場實(shí)景展示的基礎(chǔ)上，更有效地解決資源優(yōu)化配置，改變實(shí)景固化的展示方式，因其不受時(shí)間空間限制，可進(jìn)行虛擬化參觀，也提高了游客游覽效率。而同時(shí)，數(shù)字化展示方式也進(jìn)一步拓展了恐龍谷文化傳播途徑，更是非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)的重要方式。