中國世界文化遺產地 360°全景影像質量問題及提升策略

摘" 要：在目前世界文化遺產地的數字化方式中，360°全景影像憑借成本低、效率高、質量好等優勢，成為現階段沉浸式漫游應用的主要載體，但縱觀目前我國世界文化遺產地的全景影像，仍存在大量影像質量問題。文章通過調研世界文化遺產地公開的6 776張全景影像，分析我國世界文化遺產地全景影像現存的質量問題，結合世界遺產數字化保護對真實性和完整性的要求，提出相應的提升策略，以獲取更高質量的全景影像，以期助力我國世界文化遺產地的數字化保護和創新性發展。

關鍵詞：世界文化遺產地；360°全景影像；質量問題；提升策略

中圖分類號：G122；J419.3" " " " "文獻標志碼：A

Quality Issues and Improvement Strategies of 360-Degree Panoramic Imaging for China’s World Cultural Heritage Sites

ZHU Kai

Abstract： In the current digitalization methods for World Cultural Heritage sites， 360-Degree Panoramic Photography has become the main medium for immersive navigation applications as it is low cost， highly efficienct， and of good quality. However， a large number of quality issues still exist in the panoramic imagery of China’s World Cultural Heritage sites. This article analyzes the existing quality problems in the panoramic imagery of China’s World Heritage sites based on a survey of 6 776 publicly available panoramic images of World Heritage sites， and， in conjunction with the requirements for authenticity and integrity in the digital preservation of World Heritage， proposes corresponding improvement strategies to obtain higher-quality panoramic images. The aim is to contribute to the digital preservation and innovative development of China’s World Cultural Heritage sites.

Keywords： world cultural heritage sites；360-degree panoramic photographs；quality issues；improvement strategy

隨著文旅融合的不斷發展，線上虛擬漫游逐漸深入人們的生活，其中以全景影像作為主要展示方式的“全景漫游”，因其成本低、效果好等優勢，成為大多數景區進行線上展示的首選。目前國內世界文化遺產地大多兼具景區服務與遺產保護雙重屬性，不僅要求全景具備展示功能，更要在世界遺產數字化保護方面發揮作用，這就決定了其全景影像在質量上的要求更高。本文以追求高質量的全景影像為目的，立足世界遺產數字化保護需求，分析現存世界文化遺產地全景影像質量問題，并提出相應的提升策略。

1" "中國世界文化遺產地及全景影像概述

1972年頒布的《保護世界文化和自然遺產公約》將遺產分為自然和文化2大類，引入“突出普遍價值”（outstanding universal value，OUV），形成了世界遺產的概念及標準[1]。截至2024年，我國的世界遺產共59處，其中世界文化遺產40項，世界自然遺產15項，世界文化和自然雙重遺產4項。眾多世界文化遺產機構為緩解實地承載力與旅游需求的矛盾，逐步以數字化形式將這些不可再生資源永續保存，不僅能夠助力文化遺產保護，也能將數字化成果用于展示與傳播。目前主流的數字化方式有激光掃描、攝影測量、三維建模、全景攝影等[2]。

“360°全景攝影”是將同一視角的多張影像，通過拼接技術組合成水平方向達到360°的全景影像，根據垂直方向角度是否能夠達到180°，又細分為柱形全景圖和球形全景圖。全景以采集效率高、制作成本低、影像真實可靠為特點，在文博領域被廣泛應用于各類沉浸式漫游項目[3]。

雖然將實體進行虛擬映射的“數字孿生”是未來趨勢[4]，但現階段三維模型的采集制作成本較高，且受限于云資源和網絡帶寬等現實問題，僅少部分世界文化遺產地實現了較小面積的三維展示（如敦煌僅開放了“數字藏經洞”[5]），大多數世界文化遺產地仍是以全景作為其虛擬漫游形式。在三維展示全面普及之前，全景影像仍具有重要價值，尤其在表面紋理和材質的還原方面，高質量全景影像比處理后的三維數據更加可靠，未來也能作為極具檔案價值的空間數據[6]，這也決定了世界文化遺產地的全景對影像質量有更高的要求[7]。

2" "中國世界文化遺產地全景影像調研情況

國外文化遺產領域的全景技術經過多年發展，已由側重展示逐漸轉向測量保護，利用全景影像進行虛擬展示及開展低成本的攝影測量[8]，將全景與點云結合，或使用全景一體機快速獲取全景影像以實現低成本的模型重建[9]；反觀國內，該方法更多是結合高精度GPS應用于地理信息采集和街景地圖等領域[10]，在文博領域，北京大學2017年開發的“中國文化遺產全景庫”（VR-Heritage），運用全景攝影、攝影測量、3D建模等[11]，對我國350個文化遺產進行數字化記錄，結合GIS技術構建了龐大的數據庫，在留存珍貴數字檔案的同時，也為未來多元利用提供了可能[12]。

盡管有諸多關于全景影像利用方面的嘗試，但我國世界文化遺產地的全景影像，仍主要以展示為目的而非球形攝影測量，且在影像質量上存在諸多不足，尤其存在真實性方面的問題，這些都極大地降低了國內全景影像在未來的利用價值。本文以全景影像為基本調研對象，全面考察目前我國世界文化遺產地的全景影像質量情況。主要采用文獻分析法、網絡數據挖掘法、數據統計分析法，對我國世界文化遺產的全景應用逐一搜集，通過檢索遺產地管理機構、上級主管部門的官方網站、公眾號和小程序等官方公開渠道，檢索出其中37項支持全景的相關應用。

由于我國世界文化遺產組成較為復雜，許多文化遺產由多個遺產要素組成，以“大運河”為例，其申報的“大運河”系列由85個遺產要素構成，分屬不同管理機構[13]，如僅以某一機構的全景應用情況來代表該項世界文化遺產，則難免局限。為全面考察目前全景影像質量，本次調研依據中國文化遺產研究院、中國世界文化遺產中心公布的《中國世界文化遺產名錄（2024年）》，將“世界文化遺產地”的調研范圍，由44處擴至各遺產組成部分的203處，檢索得到全景影像沉浸式漫游應用共計119個，僅占總數的58.6%，故本文以119個遺產組成部分所展示的全景影像為主要調研對象，整理出我國世界文化遺產地全景影像共計6 776張（表1），逐張分析全景影像質量。

3" "中國世界文化遺產地全景影像現存的質量問題

本次對全景影像質量的分析，依據全景基本技術及世界遺產數字化保護對真實性和完整性的要求，重點評判全景影像在攝影技術、影像真實性完整性方面的問題。通過對目前現存的6 776張全景影像逐一檢查，發現仍有大量全景影像存在明顯質量問題。因不同采集設備對影像質量影像較大，故列出了不同采集設備的問題總數，詳細問題統計見表2、圖1。

3.1" "曝光問題

全景依賴攝影完成不同區域采集，合格的影像應曝光正常，但目前仍有大量影像存在明顯曝光問題，最突出的是過曝和影調不均。

總計782張影像明顯過曝，高光部分信息全部丟失，有些已嚴重影響內容呈現（圖2），幾乎所有曝光問題都發生在大光比環境，欠曝情況相對較少，體現出目前采集技術在應對復雜光線時存在缺陷。此外因拼接導致的影調不均問題也會影響畫面呈現，主要原因是調色環節未對相鄰影像進行亮度匹配。

3.2" "完整性不足

高品質全景影像追求球形全景圖的完整性，垂直方向視角不到180°的柱形全景圖存在信息缺失。本次調研中，全景一體機和無人機受限于設備和工作流程問題，采集到的基本都是柱形全景圖，并未專門采集頂部或底部的影像，盡管可通過輔助設備對缺失部分補拍，但從目前調研的全景影像看均未開展補拍，而專業相機采集的影像中，也有78張未采集底部，而是用LOGO覆蓋了未采集部分，對于缺失部分不重要的，如土地或天空，大多數情況下可被接受，但當缺失部分是較重要的遺產主體時，這些缺失信息則會降低全景影像作為空間檔案的價值（圖3）。

3.3" "真實性問題

相較于影像完整性，本次最嚴重的問題是部分全景影像違背了真實客觀記錄的原則。在專業相機拍攝的全景中，雖呈現出完整的球形圖，但仔細觀察地面部分，發現有800張影像實際并未采集地面，而是通過后期涂抹或復制修補的方式完成地面補全。當地面信息不重要時，這種補地方式無可厚非；但當地面信息是遺產主體時，這樣違背真實記錄原則的全景圖會給人帶來嚴重誤導。例如，表3中的石子畫，以后期對稱修補方式補足漏拍部分，直接篡改了石子畫原有內容，原畫中的2只鳳凰消失不見，這種有失真實性的方式不論展示還是存檔，都極大降低了全景影像的可信度。

此外，有515張全景影像存在偏色問題。雖無法從成品影像判斷是否進行了色彩管理，但僅從直觀視覺體驗和相鄰場景的顏色差異，即可判定這些影像存在明顯的偏色問題，實際因未正確校色導致的偏色問題更多，這與世界文化遺產地數字化追求高品質的目標相悖，有失真實還原原則且給人誤導。

3.4" "畫面雜亂

高質量全景影像應追求畫面簡潔，即排除干擾元素。由于全景影像是對空間“無死角”進行記錄，在采集時應考慮各個角度的畫面內容，在本次調研中，影響畫面的干擾元素主要是景點游客、雜物、雜光、采集人員和設備的影子，這些干擾元素非常影響全景展示（表4）。

總之，通過對我國世界文化遺產地全景影像的質量調研，暴露出目前全景影像質量整體水平較低的問題，在數字化技術不斷進步的情況下，作為能夠快速完整記錄空間的全景影像，應將影像采集目的提高到作為檔案記錄的高度，發揮自身真實記錄的優勢，為未來開展更多維應用奠定基礎。

4" "全景影像質量提升策略

鑒于目前廣泛應用的全景影像存在較大質量問題的現實情況，其影像質量的提升迫在眉睫，在“數字孿生”技術全面來臨之前，全景影像作為承接目前虛擬漫游展示的重要數據，應規避現存質量問題，從未來作為空間檔案數據的維度出發，充分發揮自身低價高質的優勢，以完整記錄、真實展示為原則，為文化遺產留存更多當前時代的高質量全景影像。

4.1" "完善全景采集方案

全景影像采集方案包括采集目的、采集設備和方法、環境時間規劃、機位設置及更新頻次，采集方案在一定程度上決定了全景影像質量的上限，想要獲取更高質量的全景影像，務必要從采集方案層面進行頂層規劃，根據自身特點，確定最佳采集方案。

當下全景影像的采集目的早已不再是單純地展示，而是要從文化遺產數字化保護角度出發，用全景影像真實完整地記錄文化遺產地的某一空間，使其具備檔案價值，且全景影像可實現以測繪為目的的球形攝影測量，從科學記錄的目標出發，根據世界文化遺產地全景的特點，在制訂采集方案中需要特別注意以下幾點。

4.1.1" "采集方案設計以真實、完整為首要原則

隨著時間的推移，世界文化遺產受自然、人為等因素的影響，其樣貌也在緩慢發生變化，作為能夠永久保留某一時間節點空間影像的全景而言，在方案設計上應以真實、完整作為首要原則。

在確定采集設備和方法時，主觀上要強化意識，堅持真實采集、完整記錄原則。采集前檢查環境，避免遮擋文化遺產的雜物；采集時不能因省事而忽略地面的補拍和色卡的拍攝；采集后期盡可能不改動畫面元素，不得已時也應做好改動記錄，同時與原始raw格式影像素材一并保留。

4.1.2" "選擇適宜的環境開展全景采集

采集環境的規劃十分重要，應從室內、室外分別考量。

對室外而言，主要是對季節、天氣、時段的選擇，不同時間下的全景樣貌均有不同。在季節選擇上，除春夏秋冬本身景色外，不同季節的太陽高度決定了全景拍攝的光照角度，可按需選擇，多數情況下，夏季正午高角度的太陽直射并不適宜全景采集。天氣直接決定了環境光的性質，需注意不同天氣所采集的影像特點，晴天直射光雖顯立體，但容易出現設備/人員的影子，從而增加后期制作的難度，陰天散射光雖規避了影子問題，但視覺效果不如晴天，較理想的是多云天氣，壯麗的云層不僅好看，還能遮住太陽，但此時多變的光線也會讓同環境不同全景的色差變大。此外，雨雪等特殊天氣也可帶來不同的視覺效果。時段選擇最好在非開放時間或游客相對較少的時候，在具體時間選擇上，通常來說最好的光線是在日出日落前，但也需考慮主體的具體朝向，盡量在順光時采集，如某一建筑面朝東方，那么早晨的順光時段是最佳時機，下午的逆光則不利于該建筑的全景展示。

室內環境雖不受季節、天氣、天光的影響，但應對現場的光線進行評估，如自然光線下沒有足夠的曝光時間，應考慮加設人造光源進行補光，尤其要注意室內室外銜接處的光比，避免發生欠曝或過曝。

4.1.3" "因地制宜開展機位設置

與三維模型靈活自由的視角相比，全景影像具有固定、單一的特性，其機位設置直接決定內容展示，需要因地制宜地確定具體機位和點位數量。

從視角高度看，由于世界文化遺產地的全景漫游大多服務于普通用戶，眼平高度能很好展示實地游覽視角，故將機位設置為眼平高度即可。對于大面積的世界文化遺產地，更適宜從高空展現全貌，可采用航拍完成采集，如所在區域無法開展航拍，可在三腳架上架設約6 m的高桿，也可獲取較高機位的全景影像。

從位置選擇看，我國世界文化遺產地主要有古建筑、古遺址、古墓葬、石窟寺等，對于對稱結構為主的，可在其對稱軸線上，找一個能夠完整展現主要建筑的位置；對于石窟寺，可根據具體形狀選擇幾何中心位置。

從機位數量看，由于單張全景影像可覆蓋的有效范圍非常有限，所以應根據具體面積進行數量設計，但并非越多越好，距離過近的點位影像內容差異較小，在非步進式的全景漫游中會降低游覽體驗，一般以5 m為間隔，根據內容豐富程度進行適量增減。

優秀的全景漫游應用離不開高品質的全景影像，精湛的全景采集技術固然重要，但目前我國世界文化遺產地全景影像存在的問題，更多暴露出的是采集方案的不完善，只有因地制宜進行采集方案設計，才能更好掌控整個全景采集流程，為開展優質全景采集提供客觀條件。

4.2" "提升全景采集水平

全景技術發展至今已相當成熟，把握節點準確、避免視差、拍攝色卡、正確曝光、對焦準確、補拍地面這幾項關鍵技術點，即可獲取高質量的全景影像。具體到本次研究中發現的問題，可著重強化人員專業技能并選擇適宜的采集設備與方法。

4.2.1" "優化采集設備與方法

采集設備的確定直接決定全景影像質量，在目前公開的6 776張全景影像中，設備按使用率依次為：專業相機、全景一體機、無人機航拍，其采集張數分別為4 676張、1 819張、281張，其中，使用專業相機采集的影像占到了總全景影像數的68%，充分說明專業相機仍是目前主流設備，其最大優勢是能很好兼顧質量與效率，根據不同鏡頭和畫幅的組合，靈活控制質量和效率，多個環節的手動設置讓攝影師能精準控制全部流程，以達到對高品質的追求。

就采集方法而言，首先是拍攝色卡，并在光線環境發生較大變化后補拍色卡；其次是在流程中務必對地面進行補拍，以補足因腳架遮擋而漏拍的部分；雖然搭配不同鏡頭可以實現更高像素的采集，但為兼顧效率，還是以等效焦距為12～16 mm為宜，過短的焦距畫質較差，過長的焦距會增加采集效率，通過使用矩陣攝影方式，雖能實現超百億像素的分辨率，但采集效率極低；在單個點位追求超高像素采集的內容豐富度，遠不如同樣時間下采集多個點位的普通全景，且長時間的采集也并不適用于光線變化過大的室外。

4.2.2" "強化人員的專業技能

人員采集水平關乎影像質量好壞，應提升采集人員真實完整開展全景采集的意識，加強對設備的熟悉度，著重提高對各種采集環境的應變能力。在開展實地采集時，環境與光線復雜多變，加之文化遺產保護需要，實際的采集環境有時極為苛刻，采集人員必須有應對各種挑戰的能力。

從本次調研發現的問題不難看出：目前全景采集從業人員對技術掌握仍有欠缺，很多問題完全可以避免。比如，在采集前拍攝色卡能很好還原顏色，在大光比環境下采用包圍曝光方式，能保證全場域的曝光準確度，稍微注意即可將雜光、影子規避等。

4.3" "改善后期制作流程

在實地采集結束后，必須依賴后期制作才能將采集到的影像素材拼接為可用的全景影像，優質的采集是獲取高質量全景的基礎，后期制作則是其重要保證。一般全景后期制作流程包括HDR合成、影調修正、色彩校正、畫質增強、畫面拼接、全景補地，許多問題都可在后期制作中得到修正。

4.3.1" "完善色彩管理流程

世界文化遺產地的數字化對色彩還原有極高要求，全景影像色彩的準確與否直接關系到其檔案價值的高低。但從目前的全景影像看，偏色問題較為嚴重，務必在前期采集、后期制作及后續展示等全流程中開展色彩管理。

就單個點位而言，色卡是色彩還原的重要依據，在前期采集色卡的影像中，生成相應的色彩配置文件，并依色卡完成色彩校準。需注意的是：全景由多張影像拼接而成，在調整時應注意相鄰2張影像的色彩一致性。在晴天拍攝的外景點位，基本同時存在順光和逆光的情況，此時需針對逆光影像進行適度增色，以確保其與順光影像在亮度與色彩上的匹配。

此外，同場景的多張全景，應注意點位之間的色彩相似性。受光線變化影響，同一批次的多個點位，在采集時往往難以做到完全一致，此時應以主要點位的色彩為依據，對同場景下的顏色進行調整，許多同環境下的鄰近點位，在展示同一內容時，色差會影響全景游覽的視覺連貫，而這些問題在后期調色環節均能避免。

4.3.2" "改進全景制作方式

在本次調研中，最嚴重的問題當屬違背真實客觀記錄原則而對地面元素進行篡改，屬于嚴重破壞全景影像真實性的行為，如將這些影像以檔案形式留存，不僅會極大降低全景影像的學術價值，也會誤導后續的相關研究工作，對觀眾與研究人員都極不負責。

優質的全景影像，在后期制作環節中，一定是用實拍得到的真實地面影像覆蓋被設備遮擋的部分，這本身就是全景采集的難點所在，補拍地面的影像，因移動相機造成該影像的拍攝視點偏離了原本的“節點”，出現了多“節點”影像，可在拼接軟件中設置視點優化，或直接通過手工設置控制點的方式，修正因“節點”偏移造成的視差。如前期缺失地面，原則上也不要用修補或復制的方式改動畫面元素，只有地面信息無關緊時才可酌情處理。此外，干擾畫面整潔度的元素也應需評判，不是文化遺產本體的部分，如天空可以進行改動，但出現在文化遺產主體上時，一般也不進行修補，以確保全景影像的真實性。

5" "結束語

世界文化遺產地開展全景采集已有20余年，海外已經實現應用全景技術完成球形攝影測量，我國還停留在全景展示層面，且全景影像存在諸多質量問題，其中違背真實性原則的問題尤為嚴重。究其根本，除少數管理機構客觀上存在實際困難外，更多的情況是主觀上忽視全景影像的檔案價值，且在采集和后期制作上的不規范行為。全景采集看似簡單，但想獲取高質量的全景影像，不僅要從頂層規劃上為全景影像采集建立高標準，更要在采集與后期全流程中進行全面把控。本文提出的相應對策僅從全景展示方面就調研得出的主要問題進行探討，并不能涵蓋所有的全景影像應用，仍有片面之處。值得警惕的是，低質量的全景影像只會加劇全景技術的消亡，希望在不遠的將來，相關領域能夠出臺有關國家標準或行業標準，以使世界文化遺產地全景采集有法可循、有據可依，進一步探索全景影像價值，以更多高質量的全景影像留存我國的世界文化遺產。

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作者簡介：朱楷（1991—），男，館員，碩士，主要研究方向為文化遺產地數字化保護研究、文物攝影、古建筑攝影等。E-mail：zhukai@dpm.org.cn.

基金項目：2023年度國家文化和旅游科技創新研發重點項目“文化遺產型旅游目的地沉浸式漫游中基于全景影像的數據價值挖掘研究” （cxgcxm2023-02）