全景漫游技術在玻璃固化廠房中的應用研究

何晨 呂浪

摘要：全景是一種基于圖像處理的虛擬漫游技術，也叫虛擬現實（Virtual Reality）全景。全景漫游技術已廣泛應用到數字三維校園、網絡三維業務、醫療、航空、房地產、旅游風光等領域。現如今，某廠玻璃固化廠房已經建設完成，急需一項技術能夠解決廠房熱試后仍能展現廠房全貌、提供培訓技術支持等問題的方法，全景漫游技術成為解決這個問題的首選方案。本文描述了廠房選點、全景漫游系統建立的過程，對房間較多、設備布局復雜的廠房全景漫游系統建立提供參考。

關鍵詞：玻璃固化廠房;全景漫游

1前言

某廠玻璃固化廠房主要任務是接收高放廢液貯存廠房輸送來的料液并將其轉化為穩定的玻璃固化體。熱試后的高放廢液玻璃固化廠房帶有強放射性，運行人員需十分熟悉廠房內工藝設備、管道及閥門布置、控制區域的分布、巡檢路線及緊急撤離路線等，快速到達指定地點，保障廠房安全運行的同時減少人員受照時間。通過前期對人員培訓效果進行評估，發現僅開展理論培訓展示廠房布置圖、房間照片等資料的培訓效果欠佳，人員對空間的感受不直觀。但在現場培訓的過程中，通過親臨其境，人員對廠房的布置有較強的直觀感受和真實的印象。因此，如何在廠房帶有放射性的同時仍能展現廠房全貌，清晰、真實、全覆蓋、無死角的將廠房熱室及放射性較強的房間內工藝設備、管道布置及產品容器處理、轉運流程呈現給運行人員及檢修人員，使人員能夠快速、直觀地掌握設備分布及路線，這是在廠房熱試前急需解決的難題。

全景漫游技術是一種基于圖像處理的虛擬漫游技術，因其可真實反映環境布局，已在核電站運行人員培訓中普遍應用。玻璃固化廠房也將建立全景漫游系統提高運行、檢修人員培訓效果。

2廠房選點研究

對選點方案進行研究，使其能無視覺死角的覆蓋玻璃固化廠房關鍵區域，主工藝設備無遮擋。

研究廠房設備尺寸及所在空間結構，合理制定選點方案并應滿足以下具體要求：

熱室全覆蓋、無死角;

主工藝相關房間、檢修間清晰、不失真;

主工藝設備完整無遮擋。

針對有高度差的房間，以某房間為例，結合其平面圖與剖面圖，可以發現房間內有高度差，因此選擇在樓梯上方進行拍攝，既可以拍清楚罐體的整體輪廓，又可以看清管道上方與罐體的連接情況。

3玻璃固化廠房全景漫游系統建立

全景漫游系統主要完成巡檢路線、產品容器操作流程等主要操作流程的錄制，并制作全景視頻。

3.1 熱點透視變換

熱點是虛擬漫游軟件的一個非常基本的功能，為了使熱點更方便廠房運行人員、檢修人員及參觀人員使用，支持熱點透視效果，源圖像導入后，熱點的大小可以調整，以適應虛擬漫游場景中的目標對象。此外，在選擇熱點透視效果時，熱點不會漂浮在虛擬漫游上。這樣會讓虛擬漫游看起來會更逼真。

實現熱點透視變換的效果應參照下面的步驟進行設置：

1.在漫游場景中添加一個熱點，熱點屬性中替換成所需熱點圖片。

2.在熱點屬性中啟用熱點的透視變換效果。

3.2 制作全景視頻

全景視頻能夠讓廠房運行人員、檢修人員體驗直觀的廠房虛擬漫游，可以將全景視頻導出成高清晰度的視頻格式，并在電視等設備上直接播放，同時支持導出AVI/FLV格式的視頻。

玻璃固化廠房全景視頻使用漫游影片制作。可添加背景聲音到漫游中，也可以設置漫游影片起始角度，以多種格式進行發布。漫游視頻制作方法如下所述：

在場景列表中添加場景，點擊“錄制漫游路線”圖標編輯漫游視頻，設置漫游視頻之間移動的播放時刻，速度和時間間隔，以及添加背景音樂到視頻全景，編輯全景視頻的更多選項，調整漫游視頻的起始點，導出FLV/AVI格式的漫游電影視頻文件。

3.3 組件位置調整和錨定

漫游大師軟件支持組件自適應瀏覽器窗口，以及可視化的調整和錨定，將組件放在主窗口的任何位置，會顯示可見的組件調整紅色線條。且滿足將組件拖動到任意位置，拖動過程中X、Y值和參考點會相應改變。

主窗口的寬度和高度在瀏覽器窗口中按一定的百分比設置后，可停靠地圖播放器主窗口中第9位，以確保它保持在相同的相對位置，當瀏覽器窗口的寬度和器或其它組件錨定也同樣變高度的變化，地圖播放化。

地圖播放器的X，Y值將通過參照九宮格（參考點在九宮格的黑塊）與紅色虛線之間顯示的偏移量得到。參考點被默認錨定在左上角，可以拖動組件到任意位置，坐標軸和組件相對參考點（九宮格小黑塊）位置也會隨動，同時，相關的坐標系和偏移的X，Y值也會相應地改變。（這9個小方塊分別表示左上角，頂部中間，右上，左邊中間，正中，右邊中間，左下，底部中間，右下）。

3.4 全景漫游制作

全景漫游制作步驟如下：

第一步：添加皮膚;

第二步：添加場景;

第三步：添加地圖播放器;

第四步：添加熱點、雷達，以轉運通道為例，添加熱點，可鏈接到下一場景;

第五步：發布。

4總結與展望

4.1 總結評價

針對玻璃固化廠房布局復雜、放射性強等特點，通過深入研究玻璃固化廠房選點方案，設備調試及現場拍攝、錄制，全景圖片合成、產品容器全流程視頻剪輯，漫游系統制作，最終建立了玻璃固化廠房全景漫游系統。共完成141張全景圖片拍攝及合成，覆蓋玻璃固化廠房及室外共計90個房間，并在全景漫游系統中建立了廠房巡檢路線，完成空產品容器轉入、玻璃產品容器運出全流程視頻的拍攝及編輯。完成了技術指標，達到了預期目標，解決了運行人員培訓、廠房安全運行、廠房檢修路線指引等問題。

4.2 展望

本研究通過系統性的對玻璃固化廠房進行拍攝并建立高放廢液玻璃固化廠房全景漫游系統，達到了便于實景培訓、現場檢修、巡檢的目的。使運行人員、檢修人員利用全景漫游系統，獲悉廠房里面工藝設備詳細的布置情況，不僅極大地提升了解決問題的效率，也間接地降低了熱試后對人員的輻射。且在廠房退役階段，也可輔助退役拆除方案的制定。隨著我國核工業事業的蓬勃發展，全景漫游有望于廣泛應用在后處理、核廢物處理等廠房中。