基于全景圖的科普場館漫游系統設計

沈陽工業大學信息科學與工程學院 張勝男 高如玉 高 權

基于全景圖的科普場館漫游系統設計

沈陽工業大學信息科學與工程學院 張勝男 高如玉 高 權

科普場館漫游系統是科普資源數字化建設中的一項重要內容。針對傳統的基于實體建模的漫游系統存在的制作復雜、周期長等問題，論文闡述了一種基于Pano2VR全景技術的漫游系統的制作方法。以拍攝的實景圖片為基礎，通過圖像拼接、全景圖投影、交互熱點設置、全景圖發布等環節快速建立起一個實用的漫游系統。

全景系統；科普場館；Pano2VR

引言

科普場館是一個匯集各類科技展品，面向社會公眾進行科普宣傳和教育的重要場所。當前隨著互聯網的發展，多媒體技術、虛擬現實技術的進步，數字科普場館應運而生，它打破了傳統實地游覽場館的空間、時間限制，極大限度地擴展了科普場館的輻射區域和教育效果。

360°全景漫游是基于全景圖像的真實場景虛擬現實技術，它以全新的視角，身臨其境般的直觀感受全方位展示相關產品和空間，沉浸感強烈。與傳統的基于實體建模的三維虛擬漫游系統相比，具有生成方便，制作周期短，制作成本低、發布格式多樣，適合各種形式應用的特點。目前，360°全景漫游已成為數字場館展示最為實用、有效的手段之一[1]。

1.全景圖及Pano2VR全景制作

全景圖是指通過廣角的表現手段以及繪畫、相片、視頻、三維模型等形式，盡可能多的表現出周圍的環境。

全景制作是指將專業相機360°環視拍攝到的一組照片或使用建模軟件渲染過后的圖片通過特定軟件進行無縫處理，拼接而成一張全景圖像，從而把二維的平面圖模擬成真實的三維空間，并提供各種圖像操縱手段，以達到模擬和再現場景的真實環境的效果。

當前，全景制作一般采用Pano2VR、Panorama、Maker、Ulead COOL 360等專門軟件[2]。例如，Pano2VR能把全景圖像轉換成Flash、HTML5、CSS3等格式輸出，轉換完畢就能直接在相應平臺上瀏覽。除此之外，Pano2VR可定制皮膚，支持多國語言，支持多重分辨率漸進式全景縮放，滿足不同虛擬漫游系統的要求。

2.基于全景圖的場館漫游系統總體設計

基于全景圖的科普場館漫游系統是一個面向具體場館的實景再現系統。從功能上不僅要真實地反映場館的內部結構，實現基本場景的瀏覽，而且要提供必要的導航以及操作手段，支持用戶自主選擇游覽路徑，實現交互式漫游。為此，全景系統設計了如下功能：

2.1 虛擬場景漫游

基于Pano2VR實現360°全景漫游。通過照相機進行全景拍攝得到全景圖片，再進行拼接而成的360°全景，使用起來更加真實直觀。

2.2 雷達掃描

雷達掃描主要是通過雷達指針獲取當前的視角方向和范圍，從而使用戶可以辨別自己當前所面向的方向。雷達所占面積較小，可以放置在播放器一角，方便實用。

2.3 導航地圖

導航地圖的設置主要是為避免復雜環境中的漫游迷失，實現系統中的快速定位。由于地圖一般所占面積較大，導航地圖需要隱藏在全景播放器側欄，其顯示由相應動作觸發，反之隱藏。

2.4 全景縮略圖

在場景過多時通過縮略圖可以實現場景的快速跳轉。系統中可提供放大鏡標志按鈕來顯示/隱藏縮略圖。

2.5 平面圖瀏覽

這是一個不需要漫游直接進入場館的快捷通道，直接打開樓層平面圖，點擊相應標簽，即可進入場景。

3.基于Pano2VR的場館漫游系統實現

3.1 Pano2VR全景漫游系統制作流程

Pano2VR全景漫游系統制作主要分為四個步驟：制作全景圖、創建Pano2VR工程文件、創建交互熱點、生成漫游系統。

全景圖由多張拍攝的實景圖片拼接制作，利用Pano2VR的全景圖輸出功能直接生成全景圖。為了保證Pano2VR制作的全景漫游的清晰度和系統運行的流暢性，在輸出時應選擇300dpi分辨率。

在Pano2VR工程文件制作中，主要是確定全景圖投影模型。Pano2VR設置了矩形球面投影、立方體圖片、柱形、T形、十字形等多種類型，我們可以選擇由軟件自動判斷類型。

創建交互熱點，可以把不同場景進行鏈接，實現多地點瀏覽。創建熱點時，需要設置熱點的提示文字，跳轉的場景，以及鏈接場景的查看角度。

Pano2VR支持生成Flash、HTML5、CSS3等多種格式的漫游系統。為保證生成圖片的顯示效果，可把窗口尺寸設置為較大的像素值。此外，還可以設置漫游的自動旋轉、運動慣性、鼠標靈敏度、漫游縮放等各種參數，以達到更好的漫游體驗效果。

3.2 關鍵問題

3．2．1 圖片采集與拼接

全景圖片采集是全景圖制作的關鍵步驟，一般需要通過專業的全景拍攝器材拍攝。考慮到制作成本，也可通過普通相機借助三角架和云臺完成拍攝，通過后期的加工制作拼接形成全景圖。

圖像拼接可使用Photoshop軟件進行，具體拼接流程為：合并圖層、修補拼接處、裁剪圖片、輸出全景圖片。其中，接縫處拼接可使用Photoshop中的修補工具、污點修復畫筆工具和仿制圖章工具。裁剪位置最好是墻或者是容易銜接的地方，這樣拼接后不容易看出接縫。

沈陽市科技計劃項目（F15-194-5-00）。