基于VR的校園全景圖虛擬漫游系統的研究

鄭偉 四川大學錦城學院

基于VR的校園全景圖虛擬漫游系統的研究

鄭偉 四川大學錦城學院

本文研究基于VR的校園全景圖虛擬漫游技術，介紹了VR全景技術的基本概念和功能，著重分析了基于VR技術的校園全景圖虛擬漫游系統的制作流程與關鍵技術，主要包括全景圖的拍攝、圖像拼接技術、圖像縫合技術和全景圖的展示瀏覽四個方面，為VR全景技術在校園虛擬漫游中的應用提供了一種思路和實現途徑。

VR 虛擬漫游 全景圖 全景校園

隨著互聯網和軟件技術的飛速發展，在此背景下，特別是以VR技術為代表的新技術、新應用應運而生，利用VR技術實現實物展示的全新視角，其中，“VR+校園”將成為未來學校、智慧校園、虛擬圖書館、虛擬課堂、教學環境展示、招生宣傳等的一項重要發展方向，目前通過互聯網和移動互聯網獲取校園信息已經成為學生、家中和社會的重要渠道。利用VR全景技術以實景虛擬的形式展示現實校園的景觀和設施，并通過互聯網向訪問者提供虛擬漫游，即將成為促進校園建設和教育發展的新思路、新途徑。

1 VR全景技術

VR全景技術是基于全景圖像的真實場景虛擬現實的一項技術。通過對校園的多方位、多路線的連續拍攝，將形成的圖像進行拼接和縫合最終生成全景圖，利用全景圖虛擬漫游系統來展示校園景觀和校園導航比傳統的圖文為主的方式更形象、生動和優化。

在校園全景圖虛擬漫游系統中，瀏覽者可以以360度和720度的視角俯視、仰視虛擬環境，同時還可以實現在虛擬環境中的實時交互，如改變焦距、點擊虛擬對象等，使瀏覽者在虛擬場景中也能體驗到與實景同樣的立體感和沉浸感。

VR全景圖虛擬漫游系統可以在多種終端上進行三維展示和實時交互，如個人計算機、平板電腦、手機等。

2 全景圖虛擬漫游的制作流程與關鍵技術

全景圖的制作流程主要有全景圖拍攝、圖像拼接、圖像縫合和全景圖展示瀏覽四個環節，本文結合四川大學錦城學院的全景虛擬漫游系統進行闡述。

2.1 全景圖拍攝

全景圖可以用全景照相機等特殊設備進行直接拍攝，相機通常自帶生成全景圖功能，這種方式有簡單、方便、快捷的特點，但通常設備成本較高，國外的設備有Nokia OZO、GoPro等，國內的有強氧第三代VR攝像機、UCVR等。

全景圖也可以用普通數碼相機通過不同角度拍攝多張場景照片，然后將這些多角度的照片進行拼接和縫合處理，形成一張完整的全景圖。這種方式拍攝所用到的設備有數碼相機云臺、三腳架等。

2.2 圖像拼接和縫合技術

在圖像拼接過程中，需要將相鄰圖像進行配準和融合處理，其中，配準處理主要是將圖像見發生平移、透視變形、色差、旋轉、等差別進行配準操作，最終形成一幅基本消除了接縫想象的圖像，圖像見能過渡自然。

在圖像拼接好之后，根據需要對漫游圖像進行縫合處理，主要的操作有去掉裂縫、去掉“鬼影”、天地的修補等，最后生成一幅較為自然的全景圖。

2.3 全景圖的展示瀏覽

基于VR技術的全景圖展示的軟件有很多，如Pano2VR就是常用的軟件之一，它支持平面、圓柱、球面和立體體等投影展示方式，在Pano2VR中創建一個項目，可以同時將多張全景圖拖拽到項目中進行編輯，系統默認將第一張全景圖作為初始顯示效果，利用熱點功能將不同的場景通過超鏈接方式連接起來，實現任意區域的交互訪問，根據實際要求將所有的全景圖按照順序依次調整完成。

Pano2VR軟件支持多種的全景導出格式，主要包括有HTML5、Flash等，本文以生成HTML5格式為例，介紹生成過程。首先將全景圖添加到Pano2VR工程項目中，然后在當前的對話框中，選擇【輸出】項中的【新輸出格式】為“HTML5”同時點擊有方的【添加】按鈕，在彈出的【HTML5輸出】對話框中設置較高圖像顯示分辨率和漫游的特效功能等參數并指定生成HTML5全景頁面的文件路徑，Pano2VR軟件生成的HTML5全景頁面支持個人計算機和手機等終端的訪問。以四川大學錦城學院校園為例，如下圖1-1所示。

圖1-1 基于Pano2VR的校園全景圖虛擬漫游系統

3 結束語

基于VR的全景圖虛擬漫游技術是目前計算機視覺和人機交互的發展新方向，如何利用這項新技術構建更加優化的智慧校園，是相關專家和從業者們需要積極面對和認真思考的新問題。本文通過對這項新技術的初步探索和應用，實現了簡單的校園全景圖虛擬漫游系統。VR全景圖虛擬漫游技術還可以在教育、新聞報道、虛擬博物館、產品展示、在線旅游、房地產等眾多方面得到廣泛應用。

[1]孫君菊,甘露. 基于Pano2VR的三維全景校園漫游系統設計與實現[J]. 福建電腦,2016,32(06):129-130.

[2]黃國政.基于Pano2VR的交互式校園全景漫游系統的研究[J]. 軟件工程師,2015,18(01):17-18.

[3] 姜麗鳳. 全景圖拼接關鍵技術的研究[D].山東理工大學,2008.

鄭偉(1986),男（漢）,中國，四川省資陽市人，講師，碩士,研究方向：網絡新媒體、教育技術。

2017年四川大學錦城學院校級教研教改項目課題“基于VR技術的校園全景虛擬漫游系統的研究” 階段性成果。