淺析全景圖像的形成制作

【摘要】隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子地圖正經(jīng)歷著二維向三維演變的發(fā)展過程，三維電子地圖正成為電子地圖發(fā)展的一個重要方向。虛擬三維地圖是通過人工拍攝獲取建筑物的外形，而后將各個孤立的單視角3D模型無縫集成，經(jīng)過虛擬美化處理以后，形成三維地圖數(shù)據(jù)文件。

手機(jī)發(fā)展日新月異，目前拍照手機(jī)已經(jīng)能滿足人們?nèi)粘Ｅ臄z需求，而且手機(jī)具有便于攜帶的特點(diǎn)，所以利用手機(jī)拍照采集實(shí)際三維地理信息的方法具有隨時隨地采集數(shù)據(jù)的特色，便于個人用戶自己設(shè)計(jì)采集自己喜愛的三維電子地圖。

【關(guān)鍵詞】虛擬三維地圖全景球型模型手機(jī)拍攝

一、全景交互技術(shù)

全景是指大于雙眼正常有效視角（大約水平90 度，垂直70 度）或雙眼余光視角（大約水平180 度，垂直90 度），乃至360 度完整場景范圍的照片。傳統(tǒng)的光學(xué)攝影全景照片，是把90 度至360 度的場景全部展現(xiàn)在一個二維平面上，把一個場景的前后左右一覽無余地推到觀者的眼前。

全景技術(shù)是目前全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展并逐步流行的一種視覺新技術(shù)。由于它給人們帶來全新的真實(shí)現(xiàn)場感和交互式的感受。它可廣泛應(yīng)用于三維電子商務(wù)，如在線的房地產(chǎn)樓盤展示、虛擬旅游、虛擬教育等領(lǐng)域。目前國內(nèi)外多數(shù)的全景軟件只能完成柱型全景的制作，并且大多都是基于Java技術(shù)而延伸開發(fā)的。全景的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要是通過圖片或者像片的縫合，實(shí)現(xiàn)了自由的風(fēng)景環(huán)視和對物體的三維拖動顯示。

從投影上來說，立方體全景圖是將真實(shí)圖像投影到立方體的表面上，該技術(shù)得到的全景圖存儲較容易，而且屏幕像素對應(yīng)的重采樣區(qū)域邊界為多邊形以便顯示。但其要求擺放位置過于精確，且圖像樣本輸入困難。

柱面全景圖是將圖像投影到360 度圓柱表面。但得到的全景圖像不能完整地反映整個視點(diǎn)空間，只能反映視點(diǎn)前后左右的空間信息，而不能反映上下的情況。

球面全景圖相對最適合人眼，是將圖像投影到球面，得到的全景圖能夠獲得任意方向的視圖。通常包含完整的天和地，是真正意義上的全景圖，而不是常見的柱面投影環(huán)景圖，并且和立方體全景圖相比，球面全景圖更具有視覺沖擊力。

綜上所述，由于手機(jī)拍照技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)外接魚眼鏡頭的親民價格已經(jīng)能讓一個普通愛好者輕易接受，而且采用球型模型最能達(dá)到讓人滿意的效果，故此在本文中，筆者將采用交互效果良好，易于采集處理的球型模型。

二、交互實(shí)現(xiàn)的工具

1 Flash

高度交互、重現(xiàn)力強(qiáng)：Flash利用Action Script編程的目的，就是為了更好地與用戶進(jìn)行交互，F(xiàn)lash編程可以實(shí)現(xiàn)簡單的場景的跳轉(zhuǎn)、與HTML網(wǎng)頁的鏈接、動態(tài)裝載swf 文件及復(fù)雜的交互游戲、與后臺數(shù)據(jù)及各種程序的交互，如ASP，PHP，SQL Server等。龐大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及各種程序與Flash內(nèi)置的編程語句的結(jié)合，可以制作出很多人機(jī)交互的網(wǎng)頁、游戲以及在線商務(wù)系統(tǒng)。

2 PhotoShop

PhotoShop是一個由Adobe Systems開發(fā)和發(fā)行的圖像處理軟件。該軟件應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，可以應(yīng)用于視頻、圖像、圖形、文字、出版等方面。目前最新版本為PhotoShop CS6。

從功能上看，PhotoShop可分為圖像編輯、圖像合成、校色調(diào)色及特效制作部分。在本文中，主要使用的是以下功能：

圖像編輯：圖像處理的基礎(chǔ)，可以對圖像做各種變換如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、傾斜、鏡像、透視等。也可進(jìn)行復(fù)制、去除斑點(diǎn)、修補(bǔ)、修飾圖像的殘損等。這在婚紗攝影、人像處理制作中有非常大的用場，去除人像上不滿意的部分，進(jìn)行美化加工，得到讓人非常滿意的效果。

3 PV3D

PV3D（PaperVision3D）是一個基于ActionScript的開源項(xiàng)目，簡單來說，就是直接可以進(jìn)行應(yīng)用的程序包，里面包含很多已經(jīng)編好的程序模版。它由巴西人Carlos開發(fā)，目的在于實(shí)現(xiàn)更加炫麗美觀、功能強(qiáng)大的Flash 3D Web應(yīng)用程序，現(xiàn)在越來越多的商業(yè)性網(wǎng)站開始使用這套引擎進(jìn)行網(wǎng)站開發(fā)。在Action Script 3.0發(fā)布之后，基于此的Papervision3D無論是在效率還是功能上都有了很大的提高。隨著Web 2.0、Web-Game及休閑類競技網(wǎng)絡(luò)游戲的發(fā)展，相信Papervision3D的應(yīng)用將會越來越廣泛。

4iPhone 4

iPhone 4背面放了一個 500 萬像素的攝像頭，前端則配備了一個VGA的30萬像素?cái)z像頭。喬布斯在WWDC的演講中提到，拍出漂亮的照片不僅僅取決于攝像頭有多少像素，透光率更為重要。讓越多的光線能夠透射入鏡頭，照片質(zhì)量就會越好，道理就是這樣。因此，除了提高像素，蘋果還采用了新的背照式傳感器，以提高感光水平。A4處理器和iOS4的組合也明顯提升了拍照處理速度——幾乎是即時的。此外，還支持5 倍的數(shù)碼縮放以及三種閃光燈設(shè)置（自動/開/關(guān)）。用戶可以在不解鎖的情況下調(diào)用相機(jī)，并且可以使用音量鍵作為相機(jī)快門，同時可以在手機(jī)上直接處理圖片，如消除紅眼，調(diào)整圖片大小等。

三、全景實(shí)現(xiàn)流程

1 前期（設(shè)備或器材）準(zhǔn)備

iPhone 4手機(jī)一部，與iPhone 4配套的外接魚眼鏡頭一個，微機(jī)一臺。

2、在天氣允許的條件下，選擇所需拍攝的地點(diǎn)。盡量選擇在晴朗的天氣下拍攝，選擇在較為開闊，人流量不多的場合拍攝，因?yàn)橐苿拥奈矬w對后期的拼接有較大的影響。

由于手機(jī)功能有限，不能調(diào)節(jié)快門速度以及曝光時間，在拍攝時可能造成不同照片直接產(chǎn)生色差，可通過后期PS處理，不影響拼接。

3、iPhone 4手動轉(zhuǎn)動一周，估算水平大概所需畫幅數(shù)，筆者估算為4。

4、將安置在云臺上的iPhone 4手動旋轉(zhuǎn)拍攝，連續(xù)拍攝一組照片，并且保證相鄰照片之間必須有一定的重疊區(qū)域。重疊區(qū)域最好有10到15度的角度重合。

5、拍攝水平圖像之后拍攝地面，拍攝地面的時候拍攝的腳部可用PS后期處理。

6、將手機(jī)與微機(jī)連接，將采集的圖像傳輸至微機(jī)中保存，完成圖像獲取環(huán)節(jié)的工作。

7、啟動PTGui，添加拍攝好的4張圖片到一個新工程，點(diǎn)擊“對齊圖像”。PTGui分析這些圖像，添加控制點(diǎn)對齊這些圖片，圖像對齊情況可以通過編輯控制點(diǎn)得到一些改善：去掉PTGui設(shè)置在移動中的云的控制點(diǎn)。在摩天大樓的頂上和地面瓷磚上額外增加一些控制點(diǎn)，以得到更加分散到整個圖像區(qū)域的控制點(diǎn)。在優(yōu)化選項(xiàng)卡中選擇“將鏡頭畸變減到最小”，可以得到很好的濾鏡變形校正和少量圓形裁剪圖像位移補(bǔ)償。

8、最后進(jìn)行交互的實(shí)現(xiàn)