全景在線漫游工作園區技術的研究

張騰飛 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所

全景在線漫游工作園區技術的研究

張騰飛 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所

全景在線漫游工作園區是一種性價比極高的虛擬現實解決方案,高清晰度全景三維展示園區的優美環境可以給員工一個身臨其境的體驗。本論文正是從這個角度出發,詳細論述了實現全景在線漫游的理論基礎、關鍵技術以及設計思想。

虛擬工作園區 漫游系統 虛擬現實

全景在線漫游技術實際上是采用虛擬現實技術來瀏覽工作園區的一種新的方式，它存在于計算機網絡空間，是虛擬現實技術與 web 網絡技術相結合的產物。即利用虛擬現實技術，在計算機網絡上對園區進行逼真地模擬仿真和再現。

一、基于靜態圖像的互動虛擬全景技術的特點

基于靜態圖像的互動虛擬全景技術是新一代以平面靜態圖像或照片為基礎的初級虛擬全景技術。其基本功能是將物體或空間不同方位的靜態實景照片按照相互的關系有機連接起來，在視覺上形成對物體或空間的整體認識。由于其獨特的技術特色，使得它在立體空間的展示、立體物體的展示、虛擬場景的構造等方面有著獨特的優勢。

（一）實景建模，具有較強的真實感

由于采用實景建模的虛擬全景技術，使它較之傳統的虛擬全景技術有著更高的真實感、更豐富的圖像和更鮮明的細節特征。

（二）三維操縱，具有較強的交互性和沉浸感

員工可以通過普通鼠標或鍵盤控制體驗的進程和順序，也可以對園區內場景進行放大、縮小和720°旋轉等操作，如身臨其境對物體進行全方位的交互觀察和學習，以達到了解樓宇形狀、結構和特征的目的。

（三）制作簡單，制作周期較短

工具軟件使用簡單，應用系統制作的可控性較強，有較好的應用前景。

二、系統總體設計

（一）系統設計總體目標

本文制作系統將從全景圖制作、虛擬漫游場景中的交互設計、項目發布等漫游項目制作各階段予以全程支持。

（二）項目主要研究內容

本文主要是對虛擬全景漫游關鍵技術進行研究（包括全景模型研究、全景圖合成技術、虛擬全景漫游交互技術、全景圖顯示技術、虛擬場景的動畫貼圖技術、快捷簡便的全景漫游場景制作流程研究等）形成全景圖制作工具及虛擬漫游場景制作工具。

1.全景圖像的攝影設備

全景圖像的拍攝要求 360 度無死角的視角角度，所以對全景設備有著較高的要求，總體來說在圖像的采集過程中要求有三點：首先是單幅圖像的采集盡可能的視角范圍比較大；其次在圖像采集的過程中要求圖像的曝光、色溫要有一致性，方便后期的拼接與合成；最后是圖像采集過程中要求圍繞鏡頭的節點進行旋轉。

相機的選擇照相機是全景攝影圖采集過程中必不可少的設備，采用專業的單反相機是全景攝影最佳的選擇。

2.全景用攝影鏡頭

魚眼鏡頭。全景圖像的信息采集的鏡頭選擇魚眼鏡頭無異于是最好的選擇，魚眼鏡頭有超寬廣的視角，視角接近 180 度，在對于 360 度圖像信息的采集中，只需要兩張或者三張魚眼圖像就可以拼合而成，從而大大的提高了全景圖的制作效率。

3.全景在線漫游技術研究

（1）全景模型研究。根據全景圖投影展示方式的不同，主要把全景模型分為3種模式：立方體模式、圓柱模式和球面模式。這三種模式就是分別把已經拼接好的全景圖投影到立方體、圓柱體、球體的內表面，在展示時，根據視域的方向將全景圖像中相應部分進行反投影，就能夠獲得視域處的視圖。

（2）研究全景圖合成技術。全景圖合成技術要求兩幅圖像保證一定比例的重疊區域。所以，拼接的首要問題就是找到相鄰圖像的重合部分，即圖像對齊問題，它的實質是尋找兩幅圖像之間的內在聯系，找出兩組對應數據之間的關系。適合全景圖的圖像融合技術。景物重合部分也會不完全一致，如有亮度和色彩差異，會造成拼接處有不連貫的痕跡，利用圖像融合技術能使拼接處連貫一致。

（3）虛擬全景漫游交互技術。虛擬全景漫游需要構造某個特定場景的逼真的虛擬現實空間，利用 flash 技術以及其他交互技術對拼接后的全景圖像進行漫游交互處理用 Photoshop 以及其他的全景處理軟件可以制作出靜態的全景圖，但是全景圖的拼接完成只是整個全景漫游的二分之一的工作，制作出帶有交互效果的全景漫游圖，才是整個全景漫游制作的最為重要的部分。

以上漫游效果的實現也有很多種方法，可以利用 virtools、vrp 虛擬現實編輯器、Flash 等一些軟件來實現，但是由于Flash的高擴展性一般情況下都使用 Flash 完成互動漫游效果的制作。

（4）全景圖顯示技術。在進行虛擬漫游時，需要把全景圖根據視角等參數動態生成顯示在屏幕上的視平面圖像，這一過程性能或效果不夠好將直接影響用戶體驗。我們采用全景圖數據預調、視點空間緩沖預調、視圖變形、視圖插值、加強場景透視感、圖像平滑過渡等一系列技術使得用戶視點轉移時場景能夠平滑過渡，保證用戶視覺的一致性，使用戶產生在實景空間中行走的感覺。

（5）虛擬場景的動畫貼圖技術。為了使虛擬漫游時場景更加逼真，可以在場景的某區域加載一段視頻，提供瀏覽者感興趣的信息。可以把全景圖作為場景的背景，把flash動畫作為貼圖，使漫游時某區域可播放動態視頻。

（6）快速簡便的全景漫游場景制作支持。利用制作好的全景圖圖片制作虛擬漫游場景，可在各場景中添加各種標識、控制條、聲音、視頻、LOGO等，支持交互體驗，整合地圖導航和索引圖導航。最終可輸出swf格式的全景漫游項目，可控制的文件尺寸滿足網絡發布的需求。

三、結語

通過全景在線漫游技術，人們可以沉浸式飛入已設計好的園區，自由觀摩園區的各個角落，體驗園區基礎設施，感受整個產業鏈的布局。全景在線漫游技術，不僅僅有助于解決園區招商，更重要的是使園區內企業產品研發、消費等，從感官式向體驗式轉變。

[1]胡小強.虛擬現實技術基礎與應用[M].北京郵電大學出版社，2009 .

[2]周蘇.多媒體技術[M].中國鐵道出版社，2010 .