紹興古城旅游景區三維全景虛擬展示應用研究

網絡信息化的普及與旅游景區三維全景虛擬展示的應用存在著緊密的聯系。由于受到時間、空間、地域等客觀因素的影響，三維全景虛擬展示將是拓展旅游產業最有力的工具，在國際、國內發展三維虛擬展示具有廣闊的空間。本文將從國內的旅游景區電子商務平臺的發展現狀、虛擬技術的應用入手，結合紹興古城旅游的特點，對旅游景區的三維全景虛擬展示平臺的建立進行可行性分析，深入闡述全景虛擬平臺的建模原理與三維空間的實現過程。

隨著網絡信息化的不斷發展與普及，對旅游產業的發展與管理有著特殊意義的影響，因為網絡信息是旅游產業的骨髓，是虛擬展示應用的血脈。網絡信息化的實用性、便利性等優勢因素可以促進傳統旅游產業快速融入網絡經濟，擴展旅游景區的知名度，提升地區經濟的軟實力，預計2015年末，國內網絡旅游產業的經濟交易額達千萬億元以上。當然，網絡信息化并不能與電子商務相提并論。網絡信息化的發展讓很多企業、政府機關認識到，開拓虛擬展示技術比平臺上放一個宣傳小冊子作用更大。電子商務的實質是進行網絡虛絡展示、交易等方面的應用，進行展示、交易成本的節約，提高交易效率，拓展旅游市場渠道。據2011-1012年Research艾瑞關于中國網絡旅游發展報告顯示，2011年全國網絡旅游預訂的市場收益額達45億元，相比2010年37.65億元同比增長了19.5%，網絡預訂旅游人數相比2010年650萬增長了31.5%。可以預見在未來的旅游市場中，傳統旅游產業將被現代的電子商務游泳所取代，發展的市場空間巨大。目前，由于受到國內各種體制的約束，網絡旅游還局限于各類票據、線路預定、酒店預定等，少數網絡電子商務平臺實現了網上付款的業務，大部分只是停留旅游查詢、預訂，網下現金交易的階段，主要原因在于電子商務平臺還處于初級階級，人與電子商務平臺的信用感薄弱，旅游內容、服務形式、技術能力等方面與旅游網絡平臺還存在著很大的

差距。

我國的旅游電子商務平臺的不斷發展，許多古城旅游景區也開始進行網絡展示的應用，古城旅游景區三維動畫全景虛擬展示是電子商務體系中的一個分支，是景區網站實現虛擬旅游的必備工具，它是建立在古城實景的基礎上，實現360度旋轉，任意角度觀看古城景區的各個點，讓驢友能夠身臨其境的進行虛擬體驗，達到網上實景虛擬漫游。然而，國內的專家學者涉及此領域的研究比較少，只停留在學術論文的基礎研究上，簡單的提及虛擬體驗的問題。如張旭認為，古城旅游電子商務需要進行景點采集、數據分析處理等實現古城景觀虛擬三維動畫，建立360度全景虛擬現實場景。劉紅認為，建立古城景區360度虛擬場景的自身特色，讓各地的旅游者親身體驗3D在線虛擬感受，引起旅游者對該古城景區的了解、興趣。本文在各研究成果的基礎上進行分析、挖掘，結合紹興古城景區，闡述場景的虛擬現實技術、360度虛擬展示實現原理。

什么是虛擬現實旅游

所謂虛擬現實旅游是指人與計算機之間建立一種虛擬現實環境，在不同空間、地域中進行人機交互式旅游體驗。這是一項新型的網絡信息化技術，在上世紀九十年代末隨著計算機的普及而興起的，人們將這種新型化虛擬現實旅游技術比作是未來世界互聯網改革的重要技術，認為它可以全新的改變人類科學信息化研究、設計技術與實踐生產形式，為人類的認知能力提供改革性的工具。

1.虛擬現實旅游的特征

虛擬現實旅游理論最初由美國科學家Burdea在1993年發表的國際會議論文提出的，即沉浸、交互、構想，這三者相互相成，互相制約，建立同等地位的三角形關系。虛擬現實旅游的沉浸性主要是作用在于用戶可以作為網絡主角存在于虛擬的網絡世界中，能夠垂直360度全景有目的去觀察、觸摸對象，沒有任何的視覺、聽覺盲點，虛擬現實場景隨著視點的變化而改變，讓用戶身處真實的環境地中，產生一種真實的感覺，進行全方位、立體感的體驗。交互性的主要作用是用戶對于虛擬現實的場內各種景物、物體進行自由的操作而得到的一種實時、實際的自然內容反饋。構想性的主要作用是用記存在多維的網絡信息虛擬現實的環境空間中，利用個人的感覺、感知、認識能力得到全方位的獲取所需要知識，感受以尋求答案，做出個人主觀性的判斷。

2.虛擬現實旅游的種類

根據用戶參與虛擬現實旅游的不同情況、不同形式，可以分為以下幾種：

（1）沉浸式。沉浸式虛擬現實旅游是指利用一套復雜的信息技術系統，體驗者沉浸于虛擬的現實環境中，體會虛擬的感覺。體驗者利用頭式儀器、數據終端等設備跟虛擬現實環境進行實際交流。雖然這個沉浸式虛擬現實旅游系統可以讓體驗者完全沉浸于虛擬的現實環境中，但該系統的設備比較昂貴，普通用戶無法涉及，推廣難度比

較大。

（2）廣泛式。廣泛式虛擬現實旅游是指由幾個不同地域的體驗者通過網絡聯系在一起，進入到一個真實的虛擬環境中，利用文字、語音等方式進行交流、娛樂，但該系統一般只存在網絡游戲中，對于古城旅游不相關。

（3）桌面式。該系統是指利用個人或低配工作站進行人機虛擬仿真，利用屏幕作為體驗者觀看虛擬現實環境的界面，通過各種數據設備與虛擬環境進行互動式交流。雖然該系統受到周圍環境的約束，不能完全沉浸于虛擬現實環境中，體驗者缺乏真實的環境感受，但受于成本比較低，極易推廣。本文所涉及的系統就是桌面式虛擬真實旅游展示技術。

3.虛擬旅游展示的應用

虛擬旅游展示是以實際古城的場景照片為素材，利用三維數字、場景圖像拼合及插值技術，建立實際真實感一樣的虛擬現實場景，并采用桌面式虛擬現實系統，為用戶真實感受虛擬旅游。虛擬旅游展示的建設按以下幾個過程構建：首先利用三維掃描儀采集離散的圖像數據，作為基礎圖像數據，形成全景古城的圖像。其次在三維軟件里建立合適的模型把所采集的圖像構成虛擬全景空間，并形成3D數據庫。最后，利用桌面式虛擬現實系統，把所建立的模型進行數據處理及連接，讓用戶可以在建立的空間里自由的前進、后退等動作的操作。基于圖像、模型數據形成的虛擬旅游展示有幾下

優點：

（1）在古城虛擬旅游區中，交通路線、酒店情況、古城規劃等情況可以使用該系統進行展示，讓用戶更多的了解古城景區的相關信息，讓用戶提前體驗虛擬實景中，吸引不同地域、不同文化的游客前來參觀。

（2）在古城景區的門戶網站上應用虛擬旅游展示進行宣傳，提升古城的效應與知名度。

（3）在古城的各個景區口制作360度全景觸摸屏旅游向導系統。

（4）對古城景區的各個設施，環境進行全方位的存檔，便于修復、保養、管理。

（5）利用三維數字技術，把一些在古城景區已存檔的文物、工藝品、特產等建立三維數字模形進行展示，推動地方經濟軟實力的

提升。

（6）利用虛擬旅游展示技術，為招商引資提供方便快捷的項目考察說明。

虛擬旅游展示全景圖的構建原理

用戶的視點坐標固定，360度環視一周觀察到的所有續列幀而處理形成的圖像稱為虛擬旅游展示全景圖。在全景圖的空間里，以圖像為基本組成數據，在同一個視點中儲存多張深度不同的圖像。而不同全景圖之間的跳躍，是利用視點間的平滑跳動來進行實現的。全景圖的實現的方法是以全景相機或三維場景場模構建環境加以鑲嵌。三維建模場景的工作比較繁鎖，實現的構建環境效果優質，但需要硬件的支持力度大。而全景相機實現全景圖是最簡單的方法，它具有視點固定、波長與時間不變等優勢，其技術的核心部分是圖像之間的拼接技術。全景圖實現比較簡單，成本低，存儲量小，適合用于虛擬旅游展示系統。它以古城景區真實的場景作為依據，建造虛擬的景區場景，以全景相機為工具，提供不同級別的細節圖像。

（1）坐標的選取實際是實景拍攝角度、距離的確定，即距離、坐標、間隔如何拍攝。

（2）全景相機拍攝全景圖的優點是可以輕松容易的取得全景圖，不需要三維軟件進行模型的建造。拍攝出的一系列重疊的圖片，利用拼接技術，鑲嵌成古城景區虛擬全景圖。優點是每張圖片都進行了曝光的處理，全景圖的光強分布比較均勻。

（3）全景圖的鏈接與鏈接是按照虛擬空間中的視點進行組織的，以交互展示為目的，把運動的物體嵌入到全景圖中，用戶可以任意進行交互控制。

全景相機所制作的全景圖成本低、效率高等優勢，很多虛擬系統都采用，但效果、細節、層次一般，不能達到預期的效果。如果想得到高品質的虛擬旅游展示系統就需要三維軟件、三維掃描儀等設備的結合，在每個點都可以得到全品質的展示。

紹興古城虛擬旅游三維全景空間的實現

1.三維全景虛擬空間的瀏覽流程

研究三維全景虛擬空間瀏覽的實現過程，得出流程：三維制作、相機拍攝→獲取源圖→三維全景空間圖的生成→程序員、美工師創建三維全景虛擬空間→門戶網站瀏覽→游客體驗。

2.古城景區的素材準備

三維全景虛擬空間的制作需要各素材的準備，如照片、模型等，首先拍攝各景區中要點照片素材。采集景區的照片的質量好壞直接影響后期的拼接、建模等工作的結果，拍攝一般應滿足以下幾個要求：

（1）根據景區的特點，尋找景區的中心位置，配合恰當的角度進行拍攝，每張景區的素材應該保持水平位置，盡量使用三腳架、固定臺等專業設備，保證鏡頭的平衡。

（2）在拍攝的素材應保證照片得疊范圍在8-12張以上，盡量避免序列照片中亮度、對比度、飽和度等差異，在拍攝的圖片以靜態照片為主。

在完成景區照片拍攝后，結合三維軟件制作模型，把三維全景虛擬空間進行模型的創建。

3.三維全景空間的合成

同一視點環繞獲得的圖片進行無縫拼接成一張長寬度的三維全景空間全景圖，可以使用Hot Media、cool360等軟件。景區的全景圖表示用戶站在景區中的某一個空間地點，觀測的方面變成而視點不動，所以在拍攝照片時盡量使用三角架作為固定位置，防止因為鏡頭偏移而造成的全景圖的拼接位移偏差。

4.三維全景虛擬空間的構建

三維全景空間圖拼接好后，利用三維軟件制作空間虛擬模型，結合全景圖讓用戶的單個視點進行瀏覽，同時對各全景圖與虛擬空間模型進行精確、合理地組織與編輯，主要包括魯迅古里風景區、柯巖風景區、蘭亭風景區、大禹陵風景區等，用戶進行三維虛擬實景系統的任何一個風景區，里面可以進行前進、倒退、環視等動作的操作，讓用戶身臨其境的感受景區的虛擬空間展示。

（作者單位：浙江理工大學科技與藝術學院）

課題項目：本文系浙江理工大學科技與藝術學院面上項目“三維動畫商業模擬應用設計—紹興古城旅游景區虛擬動畫”項目編號（KY2013013）研究成果