基于全景攝影的校園漫游系統制作
---以廣外南國商學院為例

彭湘衡 廣東外語外貿大學南國商學院

1 什么是全景攝影

隨著數碼相機，計算機圖形處理技術的進步，實現了水平，垂直視角均為360 度的球形畫面捕捉、拼接—這類球形全景畫面的實現，被稱為全景攝影，英文為panorama。廣義的全景攝影也包括超寬幅的攝影畫面，本文主要討論前者。

2 校園漫游系統制作的流程

在制作廣東外語外貿大學南國商學院校園全景漫游系統過程中，主要分為拍攝準備、場景選擇、圖像拼接、圖像后期處理、平臺發布等步驟。

2.1 全景拍攝的準備

在正式全景攝影前首先要準備好所需的硬件設備，全景攝影主要設備包括：單反，全景相機，魚眼鏡頭，全景云臺，三腳架等，使用全景相機拍攝相對簡單，能省去拼接的步驟，但因其與單反比較成像質量稍差，在大批量制作全景圖像且對成像質量要求不高時可采用。本例中采用兩種方案來拍攝，第一種，拍攝地面場景時使用全畫幅單反及全景云臺；第二種，航拍全景時使用大疆精靈系列無人機。

準備好攝影器材后，需校對好全景云臺的節點，保證相機在旋轉拍攝時節點和旋轉點在垂直方向上為同一垂直線上，調節節點在全景攝影中非常重要，它的準確程度直接影響圖片拼接的質量。

2.2 選擇全景拍攝場景

在校園漫游系統中需合理選擇拍攝場景，把校園中突出和最具代表性的場景一定要進行拍攝，場景做到盡可能全面，以廣外南國商學院為例，校園風景優美具有清新優雅的園林風格，所以我們在選擇拍攝場景時，除了把標志性的建筑進行了拍攝還拍攝了校園中較多的亭臺樓閣，具體有校門、教學樓、南園、節園、實驗樓、日月廊橋、文化廣場、圖書館、食堂、運動場等20 多個場景（圖1）。

圖1 校園漫游場景

2.3 全景場景的拍攝

2.3.1 地面場景的全景拍攝

全景拍攝通過水平轉動相機連續拍攝幾張照片，以便能覆蓋水平360 度的視角，在拍攝地面場景時，我們采用8mm 的魚眼鏡頭，它的視角較大，能最大程度減少拍攝照片的數量，水平旋轉一周拍攝6 張，垂直方向我們只拍攝天空1 張就夠了，地面通過后期智能填充。拍攝照片數量的減少不僅能加快工作效率，還有利于后期拼接及補天補地。

拍攝時相機的參數設置也有一定技巧，首先因為拍攝時各個方向的光線亮度不同，我們曝光時可選擇一個中間值亮度的方向進行曝光，或者選擇一個需主要體現的景物的方向進行曝光；其次，曝光時相機需設置在M 檔，使各方向曝光值一致，否則后期拼接時可能拼接失敗；再次，在一些光比較大的場景，可采用HDR 包圍曝光的方式拍攝，每個方向拍攝三張不同曝光的照片，再用PS 后期合成成一張HDR圖片，所以采用這種方式拍攝時一個場景需拍攝21 張照片（圖2）。

圖2 HDR 包圍曝光合成圖

2.3.2 空中全景的拍攝

全景航拍時，無人機機載的攝像頭視角有限，每個場景需拍攝的照片數量較多，具體拍攝時，首先把無人機云臺抬到最高處，水平拍攝一周共8 張，然后把云臺向下調節30 度重復上面操作，共3 次，最后可垂直地面拍攝1 張，拍攝完一個場景共需22 張照片。航拍時需找風速較小的天氣，否則不利于無人機的懸停，在操控無人機旋轉拍攝時可把監視器中的參考線調出來，利于觀察。

筆者在制作廣外南國商學院全景漫游時，采用的是APP 一鍵拍攝空中全景，常用的APP 有FPV Camera、Dronepan。以Dronepan 為例使用方法為：啟動飛機飛到預定高度，將遙控旋鈕撥到F 檔，打開DronePan APP，點擊屏幕下方的開始按鈕。軟件將自動拍照并保存圖片，我們要做的就是找個好的高度和地點飛起來就行，其他事情交給軟件操作。

2.4 全景圖片拼接

全景圖片的拼接我們使用非常優秀的拼合處理圖像的軟件—PTGUI，PTGUI 的功能十分強大是我們制作全景必不可少的一款工具，如果我們前期拍攝好的話，直接導入到軟件中，就可以拼接出一張全景圖像。PTGUI 的操作非常簡單，具體的步驟為：

1)打開軟件，點擊“加載圖像”，導入我們需要進行拼接的照片素材。

2)點擊“對準圖像”，軟件會自動分析圖像，智能選擇控制點，完成初步拼接。

3)在全景編輯器中，我們可以清晰看見每一張圖片中用于拼接的部分。

4)檢查畫面，如有穿幫瑕疵，可點擊右側“高級”按鈕，調出更多功能，使用蒙版工具剔除。

5)檢查畫面，如有拼接瑕疵，可運行“優化器”，優化控制點的距離。

6)設置導出參數，選擇文件格式和圖片品質，圖片比例一定要選擇2 比1，此例中，我們輸出像素為9000 比4500，單擊“創建全景圖”，存儲照片至本地。

拼接的全景圖需導入Photoshop 中進行后期的處理，首先我們可以通過調整對比度、飽和度、高光、白平衡等參數進行顏色的調節，其次我們需要換天或補地的操作，換天補地是操作的難點，我們需要在Photoshop 中安裝變形插件Flaming Pear Flexify，通過該插件把原來的全景圖片中的天空和地面單獨提取出來，通過“智能填充”等修改后，再把天空和地面轉換為全景圖片。

2.5 全景圖漫游發布

全景展示平臺既可以自己搭建，也可以使用網絡上的現有平臺，他們各有優劣，我們選擇的是“720 云”平臺作為校園漫游平臺發布。該平臺操作簡單，互動行好，功能強大（圖3）。

圖3 廣外南國商學院校園漫游系統

3 結束

該校園漫游系統發布后，極大地促進了高校宣傳工作，特別是報考的新生能足不出戶就能領略校園風貌，其震撼程度和生動感是傳統照片不能比擬的。

由于時間和水平的限制，我們還有許多地方可以提高，比如如何進一步提高交互性，沉浸感，表現力都是以后可以研究的方向。