基于三維全景漫游技術的網絡展覽系統建設

摘 要

三維全景漫游系統可以在全景模式下再現三維場景，該系統可以利用虛擬場景在瀏覽器進行漫游并具有良好的交互性和現實性。本文目標是構建三維全景漫游系統，并提出基于全景技術的虛擬三維全景空間的生成過程。然后深入研究了使用魚眼鏡頭和數碼相機拍攝全景圖像的過程和360°全景拼接算法以及使用Pano2VR生產方法生成三維場景的策略。最后詳細介紹了實現三維全景虛擬漫游系統的整個過程。研究證明，漫游系統構建方法不僅具有更好的視覺效果和應用價值，而且還將為網絡展覽三維模型，場景漫游和交互模式中的三維全景提供技術參考。

【關鍵詞】三維全景漫游 魚眼鏡頭 全景拼接

1 三維全景漫游技術的發展概述

1.1 三維全景概述

三維全景，是指將攝像機拍攝的水平方向360度，垂直方向180度的多張照片拼接成一張全景圖像，然后利用得到的全景圖像，改善用戶視圖，可以使用不同的觀看方向，利用計算機圖形技術構造全景空間，看起來可以是全面立體的場景。相對于傳統的3D建模，3D全景同時使用全景三維圖像的實際場景，利用三維建模技術來構建一個更逼真的場景，使用簡單的數據，生產系統要求低。由于這個原因，近年來基于三維全景上述優點的虛擬顯示，已經成為一種流行的網絡展覽系統技術，在地圖導航，數字城市的領域中，具有非常廣泛的應用。

1.2 三維全景漫游技術

三維全景漫游是指在由全景圖像構建的全景空間里進行切換，達到瀏覽各個不同場景的目的。目前，實現三維全景漫游的技術有兩種：一是在三維全景或地圖中添加其他三維全景的鏈接，鏈接可以是箭頭或者腳印等形式，瀏覽者在點擊其他三維全景的鏈接時，就會切換到其他三維全景進行瀏覽，該方法雖然可以實現在不同場景中的切換，但是局限性比較大。第二種方法是采用計算機視覺技術和計算機圖形圖像技術，獲取全景圖像對應的環境模型，實現全景空間與真實環境的一一映射。在全景空間中實現自主漫游，想去哪里就去哪里。支持全屏模式與HDR圖像合成。主機的滾動實現可方便360度虛擬導覽，可用于各種類型的三維全景（球面，圓柱，立方體），單個魚眼圖像，圖形圖像，地圖或單位地圖，音樂和場景，文本信息和其他多媒體元素組合以創建與地圖，熱點，雷達，聲音，視頻，動態文本和其他效果的專業360度虛擬展示。完善的三維網絡展覽系統解決方案可以為房地產出售，旅游景點，酒店，校園景觀等場景的三維在線虛擬全景顯示漫游。采用這種漫游技術的優點是瀏覽者可以單擊或者雙擊三維全景中的地面來實現場景切換，大大簡化了漫游的操作。同時該方法一般在場景中采集盡可能多的視點，所以瀏覽者想去哪里，只要點擊該處的地面就可以實現，能夠瀏覽到該場景中的任意細節，增強了漫游的真實感與沉浸感。

2 網絡展覽系統建設分析

2.1 網絡展覽系統的發展

網絡展覽系統被首次被提出已經過去了四五年，在起初，網絡展覽系統應用于國防軍事飛行模擬器，軍事演習，武器操控，空間探索，僅限于產業，高端的部分。經過很長一段時間的網絡展覽系統發展，產生了3DMAX，Maya和其他軟件，隨著幾何造型數碼影像技術的發展，三維全景取得重大突破并變得普及，基于圖像的網絡展覽系統技術得以逐漸脫穎而出，其功能強大。快速，實用的功能全景生成功能得到了越來越多的關注，逼真的三維全景圖體現著一個國家的三維全景展示技術，通過三維全景，產品車的滲透于社會生產的每一個角落，一個完整的產業體系正在產生，關系到人民群眾的三維全景生活將要形成。買車買房與選擇旅游景點，這些將通過三維全景展示給人們。

2.2 基于三維全景漫游技術的網絡展覽系統應用

魚眼鏡頭技術，這是一種超廣角鏡頭，可以產生強烈的視覺失真，旨在創造寬闊的全景或半球形圖像。魚眼鏡頭通過產生具有直線透視（直線圖像）的圖像而取代非常特殊的映射，從而獲得非常寬的視角，這給出圖像具有特征的凸非直線外觀。魚眼是由美國物理學家和發明家羅伯特·伍德在1906年創造的，基于魚如何看到從水下的超大半球視圖。大量生產魚眼鏡頭的攝影第一次出現在20世紀60年代初，通常用于他們獨特的，扭曲的外觀。對于流行的35mm膠片格式，魚眼透鏡的典型焦距對于圓形圖像在8mm和10mm之間，對于全幀圖像為15-16mm。對于使用較小電子成像器的數碼相機，“微型”魚眼鏡頭的焦距可以短至1至2mm。將通過魚眼鏡頭拍攝的圖像重新投影到半球形屏幕上或者通過計算機生成的圖形創建。魚眼鏡頭也用于科學攝影，如極光和流星的記錄，以及研究植物冠層幾何和計算近地太陽輻射，它們還用作窺視孔門觀察器，以給用戶提供寬視場。圖像拼接或照片拼接是將多個攝影圖像與重疊視場組合以產生分段全景圖像或高分辨率圖像的過程，通常通過使用計算機軟件執行圖像拼接的大多數方法需要圖像之間幾乎完全重疊和相同曝光以產生無縫結果，雖然一些拼接算法實際上受益于不同曝光的圖像通過做HDR（高動態范圍）成像在重疊區域。一些數碼相機可以在內部縫合他們的照片。圖像拼接廣泛應用于當今世界的應用中，使用幀速率圖像對齊的攝像機中的“圖像穩定”功能。

3 總結與展望

互聯網在近幾年的快速發展，電子商務模式的普及與其在三維全景展示技術的應用快速發展，騰訊、百度都推出了地圖服務街景，下一階段國內互聯網巨頭產業將憑借這一技術的應用而加速增長，三維全景顯示技術已逐步應用于生活。我們以更方便和豐富多彩的姿態要在三維全景展示中生活，今后我們有信心，三維全景漫游技術將有著更為廣闊的發展前景。

參考文獻

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作者簡介

潘晨（1987-），男，江蘇省宜興市人。大學本科學歷。現為遠東買賣寶網絡科技有限公司軟件研發工程師。研究方向為互聯網電商平臺及軟件的研發。

作者單位

遠東買賣寶網絡科技有限公司 江蘇省宜興市 214257