基于虚拟现实的三维全景技术及在虚拟展馆中的应用研究

陈智锋 赵宏宇

摘 要：本文以基于虚拟现实的三维全景技术为研究对象，分析了传统实体展馆所面临的困境，探讨了三维全景虚拟现实技术的具体实现手段和技术流程，包括全景图像的摄影设备、全景图像的摄影技术、照片质量控制和全景照片拼接与合成等，并指出，虚拟展馆的构建，可实现高效化的虚拟参观，免受时间与空间限制，并且更具人性化特征，因而基于三维全景虚拟现实技术构建虚拟展馆将是传统实体展馆未来重要发展趋势。

关键词：虚拟现实 三维全景 展馆 照片

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（c）-0059-02

三维全景虚拟现实技术的应用，能够通过全方位互动式来还原真实场景，令人产生一种身临其境的感觉，由于三维全景虚拟现实技术具有一定应用优势，其在企业与院校展示、建筑规划展示、酒店宾馆展示等方面都逐步得到广泛应用。为缓解社会发展新时期传统实体展馆所面临的问题，探讨三维全景虚拟现实技术在虚拟展馆构建中的应用是非常必要的。

1 传统实体展馆面临的困境分析

就传统实体展馆的特征来看，其陈列展示方式一般为静态为主、动态为辅的方式，也就是说，展项呈静态展示，并配合图片与文字，或搭配少量音频与视频进行辅助动态说明，以加深浏览者的感知与记忆。随着大数据时代的到来，科学技术快速发展，传统实体展馆在发展过程中也面临着困境，空间限制问题受到实体展馆的高度重视，展馆内资源丰富，传统实体展馆的陈列与展示方式已经无法满足当今多元化展示需求，尤其是陈列与展示形式的单一性，导致实体展馆的陈列展示效率不高，且无法满足相关性与拓展性陈列展示的实际需求。不仅如此，传统实体展馆的地理位置以及参观空间等因素也会在一定程度上影响陈列展示的实际效率，进而对实体展馆的发展形成一定制约。

在现代社会发展新时期，社会群体的生活水平日益提升，对精神文化的需求也呈现出多元化特征，传统实体展馆已经无法满足社会群体对陈列展示的实际需求。尤其是在互联网技术、多媒体技术以及虚拟现实技术等的支持下，人们倾向于通过网络来获取信息，很多展馆试图把握这一契机，运用互联网来进行陈列阐释，由静态转向动态，构建虚拟展馆，社会群体可通过网络对虚拟展馆进行虚拟参观、浏览展项，或者开展交互体验。通过线上虚拟参观来吸引社会群体的注意力，激发社会群体下线参观展馆的积极性。当前社会发展形势下，虚拟展馆构建已经成为大势所趋，这就有必要充分发挥三维全景虚拟现实技术价值，以提高虚拟展馆构建的整体效果。

2 三维全景虚拟现实技术

2.1 虚拟现实系统

所谓虚拟现实系统，是图形图像领域内的一种高新技术，在计算机技术的支持下，模拟出一个虚拟世界，主要表现为三维空间，可对三维空间内事物开展无限制观察，虚拟现实系统主要包含沉浸式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统、桌面型虚拟现实系统、增强现实系统等。

2.2 三维全景虚拟现实技术

所谓三维全景虚拟现实技术，即实景虚拟技术，是以全景图像为依据、以真实场景虚拟现实的一种技术形态。三维全景能够全方位展现场景内图像信息，更具真实性与快速性。虚拟现实技术也称作灵境技术，是基于计算机技术所构建的三维化虚拟。

3 应用三维全景虚拟现实技术构建虚拟展馆的探索

随着信息时代的到来，科学技术快速发展，三维全景虚拟现实技术应运而生，作为虚拟现实的分支之一，其在网络三维业务中发挥着不可替代的作用。全景技术是运用数码照相机于固定视点依照某种方式拍摄多组照片，在计算机技术的支持下制作、拼接并调整图像，从而形成无缝全景图像，建立一种虚拟现实场景，可满足浏览者的全方位互动式浏览需求，应用三维全景虚拟现实技术构建虚拟展馆，具有一定可行性。

3.1 全景图像的摄影设备

为保证三维全景图的质量，必须要正确选择全景用摄影镜头。在镜头种类与特性方面，标准镜头的视角与透视关系与人类视觉感受相接近，其全景拍摄的效果也更为真实。标准镜头的特征在于，镜头焦距与影像画幅对角线长度相接近。以135数码相机为例，其标准镜头为50mm，视角接近于60°。长焦镜头與标准镜头相比，其焦距长，但视角较小，也可称作望远镜头。广角镜头与标准镜头相比，其焦距更短，但视角较大，景深也比较大，能够在近距离将广阔的景物收纳其中，可实现360°景象采集，在全景摄影中更具适用性。鱼眼镜头的应用，可满足全景图像信息采集需求，其视角宽广，趋近于180°，为图像拼接与合成带来极大便利，有助于提升全景图像制作效率，并且对于全景图场景内的运动物体来说，能够对其运动瞬间状态进行凝固再现，因而具有良好的应用价值。一次性采集360°全景设备的应用，是基于半球形镜面反射原理所实现的，可实现360°全景信息采集，操作便捷程度高，但影像质量并不理想。放置相机的专用平台就是云台，全景图像采集对相机的旋转要求较高，需要围绕镜头成像点进行旋转，因此全景云台必须要满足全景摄像的实际要求，全景云台的刻度、水平仪以及调节附件需完善，并在立体场景中，将拍摄点固定于中心位置，以便于加强全景拍摄质量控制。

3.2 全景图像的摄影技术

在全景图像拍摄过程中，原始图像质量往往影响着后期图像拼接合成效果，因此要掌握正确的全景图像摄影技术。

第一，相机的设置与调解。在全景图像拍摄过程中，必须要结合实际需求来调整相机功能，为确保一次性拍摄完成，有必要进行手动曝光，在360°场景内，结合景物实际亮度调整曝光量，以便于加强全景图像拍摄质量控制。

第二，全景云台与节点的设置。全景云台是全景摄影中必不可少的设备，正确地使用全景云台拍摄，是拼合全景图像的基础。

第三，全景图像的拼接软件。在全景技术迅猛发展的今天，出现了很多优秀的全景拼接制作软件，除了Adobe、Autodesk这样的软件巨头，还有如Panorama Factory、Ulead COOL360、Panorama Tools、Pix Maker、Photo Vista、pano2exe等全景拼接制作软件。

3.3 照片质量控制

在虚拟场馆的构建过程中，在对三维全景虚拟现实技术加以应用時，必须要控制好照片质量，这一因素直接关系着虚拟展馆构建的整体效果。也就是说，在三维全景虚拟现实技术的应用条件下，在拍摄照片时必须要正确使用三脚架，确保其保持水平状态，并将其固定，拍摄过程中正确使用快门键，为避免画质模糊，必须要固定且快速拍摄，避免在拍摄过程中出现抖动的情况而影响照片画面质量。在照片拍摄过程中，令拍摄场所光线均匀且充足，并合理选择拍摄角度，以保证照片拍摄质量，必要情况下手动补光或选择曝光控制，以控制好照片拍摄质量。在照片拍摄过程中要掌握正确的拍摄方法，尤其是在旋转拍摄的过程中，要控制好两幅照片之间的重叠大小，为后期照片拼接提供便利。照片拍摄过程中必须要控制好对比度，及时做好曝光调节，便于照片之间达到无缝拼接，从而全面提高照片质量，从整体上提高虚拟展馆构建的整体效果。

3.4 全景照片拼接与合成

基于三维全景虚拟现实技术的虚拟展馆的构建过程中，通过全景图像可以令浏览者产生身临其境的感觉，有助于提升虚拟参观的真实性与形象性。因此，在虚拟展馆的构建过程中，应用三维全景虚拟现实技术时，必须要规范开展全景照片拼接与合成工作。也就是说，将所拍摄照片进行合理拼接，促进全景图像的生成，在Java、Flash、Active X等播放插件的支持下，其全景内环视主要是通过鼠标控制来实现，能够满足浏览者的远近参观或左右参观需求，更具逼真性。基于三维全景虚拟现实技术所构建的虚拟展馆，不仅仅是传统实体展馆的复制，实际上，更是传统实体展馆的拓展延伸，更具交互性、自主性，且虚拟参观的便捷程度更高，能够免受时间与空间限制进行参观，展品信息的了解可通过文字、图片、视频等方式来实现，基于网络技术可与展品开展网络化互动，这是传统实体展馆所无法达到的效果，从而提高虚拟参观满意度，如图1所示。

4 结语

总而言之，基于三维全景虚拟现实技术所构架的虚拟展馆，能够在发挥传统实体展馆价值的基础上，实现人力物力资源的优化配置，转变展馆陈列展示方式，有助于改善展出效率，在科学技术的支持下，为文化传播带来极大便利，信息传递与反馈的时效性更强。虚拟展馆的构建，可实现高效化的虚拟参观，免受时间与空间限制，并且更具人性化特征，因而基于三维全景虚拟现实技术构建虚拟展馆将是传统实体展馆未来重要发展趋势。

参考文献

[1] 司占军，张姣姣.基于虚拟现实技术的图书馆全景漫游场景的设计与实现[J].电脑知识与技术，2017（32）：55-58.

[2] 林冬梅，叶秋芳.电子商务中虚拟现实技术的研究[J].计算机与数字工程，2006（10）：66-69.