基于全景图的科普场馆漫游系统设计

沈阳工业大学信息科学与工程学院 张胜男 高如玉 高 权

基于全景图的科普场馆漫游系统设计

沈阳工业大学信息科学与工程学院 张胜男 高如玉 高 权

科普场馆漫游系统是科普资源数字化建设中的一项重要内容。针对传统的基于实体建模的漫游系统存在的制作复杂、周期长等问题，论文阐述了一种基于Pano2VR全景技术的漫游系统的制作方法。以拍摄的实景图片为基础，通过图像拼接、全景图投影、交互热点设置、全景图发布等环节快速建立起一个实用的漫游系统。

全景系统；科普场馆；Pano2VR

引言

科普场馆是一个汇集各类科技展品，面向社会公众进行科普宣传和教育的重要场所。当前随着互联网的发展，多媒体技术、虚拟现实技术的进步，数字科普场馆应运而生，它打破了传统实地游览场馆的空间、时间限制，极大限度地扩展了科普场馆的辐射区域和教育效果。

360°全景漫游是基于全景图像的真实场景虚拟现实技术，它以全新的视角，身临其境般的直观感受全方位展示相关产品和空间，沉浸感强烈。与传统的基于实体建模的三维虚拟漫游系统相比，具有生成方便，制作周期短，制作成本低、发布格式多样，适合各种形式应用的特点。目前，360°全景漫游已成为数字场馆展示最为实用、有效的手段之一[1]。

1.全景图及Pano2VR全景制作

全景图是指通过广角的表现手段以及绘画、相片、视频、三维模型等形式，尽可能多的表现出周围的环境。

全景制作是指将专业相机360°环视拍摄到的一组照片或使用建模软件渲染过后的图片通过特定软件进行无缝处理，拼接而成一张全景图像，从而把二维的平面图模拟成真实的三维空间，并提供各种图像操纵手段，以达到模拟和再现场景的真实环境的效果。

当前，全景制作一般采用Pano2VR、Panorama、Maker、Ulead COOL 360等专门软件[2]。例如，Pano2VR能把全景图像转换成Flash、HTML5、CSS3等格式输出，转换完毕就能直接在相应平台上浏览。除此之外，Pano2VR可定制皮肤，支持多国语言，支持多重分辨率渐进式全景缩放，满足不同虚拟漫游系统的要求。

2.基于全景图的场馆漫游系统总体设计

基于全景图的科普场馆漫游系统是一个面向具体场馆的实景再现系统。从功能上不仅要真实地反映场馆的内部结构，实现基本场景的浏览，而且要提供必要的导航以及操作手段，支持用户自主选择游览路径，实现交互式漫游。为此，全景系统设计了如下功能：

2.1 虚拟场景漫游

基于Pano2VR实现360°全景漫游。通过照相机进行全景拍摄得到全景图片，再进行拼接而成的360°全景，使用起来更加真实直观。

2.2 雷达扫描

雷达扫描主要是通过雷达指针获取当前的视角方向和范围，从而使用户可以辨别自己当前所面向的方向。雷达所占面积较小，可以放置在播放器一角，方便实用。

2.3 导航地图

导航地图的设置主要是为避免复杂环境中的漫游迷失，实现系统中的快速定位。由于地图一般所占面积较大，导航地图需要隐藏在全景播放器侧栏，其显示由相应动作触发，反之隐藏。

2.4 全景缩略图

在场景过多时通过缩略图可以实现场景的快速跳转。系统中可提供放大镜标志按钮来显示/隐藏缩略图。

2.5 平面图浏览

这是一个不需要漫游直接进入场馆的快捷通道，直接打开楼层平面图，点击相应标签，即可进入场景。

3.基于Pano2VR的场馆漫游系统实现

3.1 Pano2VR全景漫游系统制作流程

Pano2VR全景漫游系统制作主要分为四个步骤：制作全景图、创建Pano2VR工程文件、创建交互热点、生成漫游系统。

全景图由多张拍摄的实景图片拼接制作，利用Pano2VR的全景图输出功能直接生成全景图。为了保证Pano2VR制作的全景漫游的清晰度和系统运行的流畅性，在输出时应选择300dpi分辨率。

在Pano2VR工程文件制作中，主要是确定全景图投影模型。Pano2VR设置了矩形球面投影、立方体图片、柱形、T形、十字形等多种类型，我们可以选择由软件自动判断类型。

创建交互热点，可以把不同场景进行链接，实现多地点浏览。创建热点时，需要设置热点的提示文字，跳转的场景，以及链接场景的查看角度。

Pano2VR支持生成Flash、HTML5、CSS3等多种格式的漫游系统。为保证生成图片的显示效果，可把窗口尺寸设置为较大的像素值。此外，还可以设置漫游的自动旋转、运动惯性、鼠标灵敏度、漫游缩放等各种参数，以达到更好的漫游体验效果。

3.2 关键问题

3．2．1 图片采集与拼接

全景图片采集是全景图制作的关键步骤，一般需要通过专业的全景拍摄器材拍摄。考虑到制作成本，也可通过普通相机借助三角架和云台完成拍摄，通过后期的加工制作拼接形成全景图。

图像拼接可使用Photoshop软件进行，具体拼接流程为：合并图层、修补拼接处、裁剪图片、输出全景图片。其中，接缝处拼接可使用Photoshop中的修补工具、污点修复画笔工具和仿制图章工具。裁剪位置最好是墙或者是容易衔接的地方，这样拼接后不容易看出接缝。

沈阳市科技计划项目（F15-194-5-00）。