丹霞山虛擬路線全景地圖實(shí)現(xiàn)

冼君玲 陳金怡 林育曼

摘要：在時(shí)代的不斷進(jìn)步和人們?nèi)找嬖鲩L的需求變化下，三維技術(shù)逐漸被廣泛使用于各個(gè)領(lǐng)域。三維全景技術(shù)作為三維技術(shù)中的一個(gè)分支，是目前迅速發(fā)展并逐步流行的一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)分支，是本文主要討論的相關(guān)技術(shù)。本文就三維全景技術(shù)進(jìn)行簡要介紹，以陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的路線為例進(jìn)行全景地圖項(xiàng)目制作，使用單反相機(jī)完成拍攝，并通過PTGui、Photoshop、Pano2VR相關(guān)專業(yè)軟件對(duì)照片進(jìn)行處理并制作出全景地圖。

關(guān)鍵詞：三維全景技術(shù)；全景地圖；制作

中圖分類號(hào)：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）08-0232-03

Abstract：With the continuous progress of the times and the changing needs of people， three-dimensional technology is gradually widely used in various fields. As a branch of three-dimensional technology， three-dimensional panoramic technology is a branch of virtual reality which is rapidly developing and gradually popular. It is the related technology discussed in this paper. This paper briefly introduces the three-dimensional panoramic technology， takes the route of Yangyuan Mountain scenic spot and Changlaofeng scenic spot as an example to make Panoramic Map project， uses SLR camera to complete shooting， and processes and produces Panoramic Map by PTGui， Photoshop， Pano2VR related professional software.

Key words： 3d panorama technology； The panoramic map； making

全景漫游技術(shù)又稱為虛擬實(shí)景技術(shù)或者全景攝影，是目前迅速發(fā)展并逐步流行的一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)分支，可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)三維業(yè)務(wù)[1]。全景漫游技術(shù)是通過實(shí)地拍攝照片通過照片的拼接實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的再現(xiàn)，它不同于傳統(tǒng)的三維技術(shù)。傳統(tǒng)的三維技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成的圖片來建立虛擬場(chǎng)景，在現(xiàn)在主流的傳統(tǒng)三維技術(shù)制作軟件中，大部分的軟件要求使用者的代碼能力較強(qiáng)。與傳統(tǒng)三維全景制作相比之下，全景漫游的制作難度較低，周期較短。丹霞山是國家5A級(jí)的旅游景區(qū)，每年都能吸引許多中外游客前往，這個(gè)丹霞山全景漫游可以幫助許多游客，方便游客快速了解景區(qū)，同時(shí)該項(xiàng)目添加了很多丹霞山相關(guān)信息提供給游客觀看。

1 全景漫游項(xiàng)目的優(yōu)點(diǎn)

全景漫游技術(shù)具有一定的交互性，是普通圖片、視頻介紹等介紹方式所無法比擬的。普通的圖片或者通過視頻呈現(xiàn)的方式都不能根據(jù)用戶的需求來變化視角，難以使用戶產(chǎn)生真實(shí)感，并且不能帶來全方位感受。在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，全景地圖能夠以一種更豐富、更全面、更詳細(xì)的形式展現(xiàn)在公眾眼前。在使用全景地圖的過程中，更好的用戶試用體驗(yàn)，有效的豐富的圖像信息，提高了用戶對(duì)地理區(qū)域的理解[2]。通過全景地圖，用戶可以足不出戶地“看到”和了解到很多地方，走進(jìn)世界各地，體驗(yàn)不同人文。交互性三維全景技術(shù)，與以往的地圖展現(xiàn)方式相比，是一個(gè)很大的進(jìn)步，給用戶帶來了真實(shí)感，使用戶就像身在其中，為用戶提供一種真實(shí)性、立體性的擬真交互性體驗(yàn)[3]，進(jìn)一步提升了用戶對(duì)地圖的使用感覺，更讓用戶喜愛。

丹霞山是廣東省面積最大的風(fēng)景區(qū)，各個(gè)景點(diǎn)之間的距離不一，而且里面有旅游車可以免費(fèi)接送游客到各個(gè)景點(diǎn)，所以很多游客爬山時(shí)都會(huì)選擇乘車。但乘車有時(shí)會(huì)錯(cuò)過很多動(dòng)人的風(fēng)景。到陽元山景區(qū)的路程不遠(yuǎn)，但是因?yàn)榈は忌街螅矫媛肪€圖不夠精細(xì)，不少游客就很難找到路，大部分的路線指引都不夠詳細(xì)，所以陽元山景區(qū)全景地圖就顯得作用較大了，它通過其三維的空間感和真實(shí)感，可以讓游客通過瀏覽全景地圖更快徒步到達(dá)陽元山景區(qū)，并且不錯(cuò)過路上的每一處風(fēng)景。

基于全景漫游的交互性，陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的全景漫游項(xiàng)目添加了更多的交互效果，增加了使用感豐富了作品的功能。傳統(tǒng)的路線指引會(huì)對(duì)景區(qū)進(jìn)行詳細(xì)介紹，但是缺乏對(duì)路線過程中的特色介紹，該全景漫游項(xiàng)目結(jié)合景區(qū)上的特色景點(diǎn)和特色植物，制作出一個(gè)較為介紹詳細(xì)的景區(qū)全景漫游導(dǎo)航。通過這些交互和介紹，快速了解丹霞山特色景區(qū)和特色植物的分布方位，讓旅客在旅游的過程中更能體會(huì)到丹霞山的美。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程

該項(xiàng)目是的設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示，首先對(duì)丹霞山景區(qū)相關(guān)資料進(jìn)行收集整合，篩選出合適的游覽路線及景區(qū)相關(guān)資料，其次進(jìn)行練習(xí)拍攝以提高后期進(jìn)入景區(qū)拍攝的效率，然后進(jìn)入景區(qū)進(jìn)行實(shí)地拍攝，拍攝結(jié)束后進(jìn)行圖片的后期處理及相關(guān)交互功能的實(shí)現(xiàn)。

2.2 項(xiàng)目特點(diǎn)

全景漫游作品具有很強(qiáng)的交互性，利用該特點(diǎn)，通過添加多種交互按鈕來實(shí)現(xiàn)多種功能。傳統(tǒng)的全景漫游主要側(cè)重有景區(qū)路線的展示，忽略了景點(diǎn)蘊(yùn)含的人文信息及相關(guān)的科普信息。因此，在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了特色景點(diǎn)交互以及特色植物交互。用戶可以通過按下植物和景點(diǎn)介紹，彈出丹霞山特色甚至是特有的植物和相關(guān)景點(diǎn)的介紹，讓用戶更詳細(xì)地了解丹霞山景區(qū)路線上的特色。特色植物介紹方面，通過到達(dá)實(shí)地拍攝的方式，保證了圖片的真實(shí)性，用戶可以得到最直觀的視覺體驗(yàn)。在制作出的陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的全景漫游虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作品中都能實(shí)現(xiàn)這些功能。

1）標(biāo)志性物品交互

丹霞山總面積292平方千米，是廣東省面積最大的風(fēng)景區(qū)、以丹霞地貌景觀為主的風(fēng)景區(qū)和世界自然遺產(chǎn)地。丹霞山以“丹霞地貌”命名，具有680多座頂平、身陡、麓緩的紅色砂礫巖石，據(jù)地質(zhì)學(xué)家研究表明，在世界已發(fā)現(xiàn)1200多處丹霞地貌中發(fā)育最典型、類型最齊全、造型最豐富的丹霞地貌集中分布區(qū)。在丹霞山虛擬路線全景地圖中，用戶可以通過熱點(diǎn)按鈕來進(jìn)行交互，比如按下熱點(diǎn)按鈕，可以進(jìn)入下一個(gè)場(chǎng)景，通過觀察場(chǎng)景中的標(biāo)志性物品來判斷自己身在何處，防止游客迷路；也可通過點(diǎn)擊標(biāo)志性物品，獲取該標(biāo)志性物品的相關(guān)介紹，尤其是其相關(guān)人文信息或科普性知識(shí)。以陽元石為例，用戶點(diǎn)擊該標(biāo)志性物品，獲取陽元石的形成介紹，如圖2所示。這樣的交互設(shè)計(jì)不僅用戶能認(rèn)識(shí)丹霞山的標(biāo)志性景點(diǎn)，同時(shí)也了解了丹霞地貌，對(duì)丹霞地貌的科普起到了很大的作用。

2）特色植物交互

我國幅員遼闊，植物資源極其豐富，但隨著環(huán)境變化和不可抗力因素，許多植物物種日漸減少甚至瀕臨絕種。丹霞山除了適宜的自然環(huán)境保護(hù)著許多植物，其中就具有許多丹霞特有植物，比如丹霞梧桐、紫薇、丹霞堇菜、丹霞小花苣苔、丹霞蘭等等。正所謂“前車之鑒，后事之師”，在過去許多已經(jīng)絕種的植物中，由于科技原因很多都只留下了當(dāng)時(shí)的照片，不便于科普和研究。但是在丹霞山虛擬路線全景地圖中，用戶可以通過“植物熱點(diǎn)”按鈕查詢到再前往陽元石路途中的丹霞特色植物。圖3所示是陽元石路線中丹霞山虛擬路線全景地圖所展示的植物介紹，通過植物熱點(diǎn)獲取路途中遇到的“金紐扣”這一丹霞特色植物的信息。

3）適合網(wǎng)絡(luò)傳播

陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的全景漫游虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作品選擇導(dǎo)出的格式是HTML5，便于在網(wǎng)絡(luò)上傳播。HTML5技術(shù)是目前新起的一種技術(shù)，它可以解決通過Java、QiuckTime、Flash等觀看全景漫游時(shí)需要用戶使用的瀏覽器安裝相關(guān)的插件才能使用的問題。[4]HTML5具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：系統(tǒng)生成后不需要發(fā)布為特定格式就可以直接在瀏覽器中進(jìn)行全景展示，保證了系統(tǒng)的獨(dú)立性。HTML5這種格式具有普適性和兼容性，已經(jīng)成了全景漫游行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)格式，[5]它不需要用戶自行下載插件，這又大大提高了全景漫游的傳播性。

3 技術(shù)難點(diǎn)

全景漫游制作技術(shù)對(duì)于照片的要求比較高，這就導(dǎo)致需要拍攝者具有一定的拍攝基礎(chǔ)，對(duì)于拍攝有一定的經(jīng)驗(yàn)。照片的質(zhì)量直接影響著全景作品的直觀效果，所以在實(shí)地考察之前，需要在附近選取一個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行拍攝練習(xí)，避免到時(shí)進(jìn)行實(shí)地拍攝時(shí)浪費(fèi)時(shí)間，或者拍攝到大量不能使用的圖片。拍攝圖片光線對(duì)于圖片的影響是十分巨大的，為了避免這個(gè)影響，本項(xiàng)目在拍攝全景照片時(shí)，選取的是天氣良好，光線充足的白天，拍攝時(shí)不在光照條件變化大的時(shí)候拍攝，以免對(duì)后期調(diào)整照片造成麻煩。拍攝時(shí)需要較快得捕捉畫面，擔(dān)心拍攝時(shí)間過長，云朵移動(dòng)或者光線改變會(huì)對(duì)畫面的內(nèi)容造成偏差。拍攝的照片之間至少三分之一的景色是重疊的，但為了拼接更加自然，增加拍攝圖片的數(shù)量可以避免后續(xù)拼接問題的出現(xiàn)。使用三腳架來保持相機(jī)的穩(wěn)定，使整組照片畫面不出現(xiàn)晃動(dòng)，并且旋轉(zhuǎn)拍攝時(shí)轉(zhuǎn)軸垂直，確保所有照片都處于同一個(gè)水平面上。當(dāng)使用三腳架時(shí)，本項(xiàng)目調(diào)整好三腳架使其保持畫面水平狀態(tài)，并將其固定好。而且拍攝時(shí)不改變焦距，以免出現(xiàn)后期照片拼接不上的狀況。對(duì)于使用的單反相機(jī)，本項(xiàng)目曝光模式采用手動(dòng)，這樣可以更好地調(diào)節(jié)光圈和快門速度。白平衡使用固定白平衡，因?yàn)槭褂米詣?dòng)白平衡可能會(huì)造成照片的色調(diào)不一致[6]。

Pano2VR是一個(gè)全景圖像轉(zhuǎn)換軟件，它可以實(shí)現(xiàn)全景漫游的制作，需要實(shí)現(xiàn)的交互功能主要是依靠“皮膚”來實(shí)現(xiàn)的。它不同于其他的全景漫游制作軟件，需要使用者通過皮膚提供的功能與熱點(diǎn)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)交互效果。所以需要使用者多多摸索，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上的教程并不多，需要自行去摸索。

本項(xiàng)目不僅僅是對(duì)丹霞山的路線導(dǎo)航，還涉及丹霞山的一些人文文化、景點(diǎn)背景介紹、植物介紹，所以需要先自行了解丹霞山，收集資料來進(jìn)行一定的內(nèi)容儲(chǔ)備。為了得到最準(zhǔn)確的信息，在實(shí)地拍攝時(shí)，可聘請(qǐng)一位丹霞山的導(dǎo)游進(jìn)行詳細(xì)的介紹。在制作過程中，結(jié)合導(dǎo)游的提供的資料和收集的資料進(jìn)行篩選，選出有用的資料整理。這是一個(gè)漫長的過程，需要大量的時(shí)間收集和整理資料。

4 總結(jié)

相較于平面二維地圖，全景地圖實(shí)現(xiàn)了將虛擬和現(xiàn)實(shí)的技術(shù)結(jié)合，有著更為深遠(yuǎn)的前瞻性和可實(shí)施性[7]。本項(xiàng)目通過拍攝、拼接和修改等步驟，制作了陽元山景區(qū)全景地圖，使用戶更了解陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)。利用Pano2VR制作的全景漫游技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)三維技術(shù)具有一定優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也有一定的缺點(diǎn)。比如依靠“皮膚”實(shí)現(xiàn)的交互效果有限，利用代碼實(shí)現(xiàn)的交互效果較為豐富。通過該全景漫游作品了解丹霞山的景色特點(diǎn)，得到了“網(wǎng)上看世界”的效果。隨著時(shí)代的發(fā)展和人們需求的不同，全景漫游技術(shù)將會(huì)得到越來越多的應(yīng)用，相信在不久的將來，全景漫游技術(shù)將會(huì)更廣泛得被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周智勇，丁玉蘭. 基于多旋翼無人機(jī)的空中全景地圖制作研究[J].城市勘測(cè)，2012（6）：101-104.

[2] 劉雯.城市地理信息系統(tǒng)中的全景地圖技術(shù)研究[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2018（1）：9-10.

[3] 應(yīng)蕾.城市地理信息系統(tǒng)中的全景地圖技術(shù)研究[J].智能城市，2018（1）：19-20.

[4] 黃國政.基于Pano2VR的交互式校園全景漫游系統(tǒng)的研究[J].軟件工程師，2015，18（1）：17-18.

[5] 劉海娜. 基于HTML5的全景漫游技術(shù)研究[D].鄭州大學(xué)，2013.

[6] 王濤，安士才，李騰.應(yīng)用三維全景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬展館構(gòu)建中的初步探索[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（10）：58-60.

[7] 劉雯.城市地理信息系統(tǒng)中的全景地圖技術(shù)研究[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2018（1）：9-10.

【通聯(lián)編輯：唐一東】