虚拟现实技术在创建校园全景中的应用研究

2019-02-07陈春晖

无线互联科技 2019年22期

陈春晖

摘要：随着社会的发展，全景技术在市场和生活中不断得到应用，人们的衣食住行过程中很多都需要运用到全景技术。外出就餐，可以在线上得到餐厅的相关信息;出去旅行可以得到该目的地的地理位置信息;高考填报志愿学校，当去一个全新的校园之前，通过学校网站上的全景摄像，可以查阅学校的环境，解读学校的历史、周边环境、学院专业，展示学校的自然景观和人文风采。文章对虚拟现实技术在创建校园全景中的应用展开研究。

关键词：虚拟现实;全景拍摄;学校

1 全景定义

全景又被称为3D实景，是指将拍摄的水平方向360°、垂直方向180°的多張照片拼接成一张全景图像。通过后期漫游[1]制作，让浏览者能用鼠标控制浏览的方向，可左可右、可上可下观看物体或场景，仿佛身临其境一般。

人们普遍说的、可上下左右旋转观看的全景，是360°全景，它是水平360°、垂直180°的图片，并不能被称为720°全景[2]，720°全景之所以这么命名，初衷是360°全景+360°服务。普通用户不明白可以理解，但专业的摄影师，不能混淆概念。

2 全景的特点与优势

全方位：全面地展示了360°球型范围内的所有景致。实景：记录真实的场景，最大限度地保留场景的真实性。内容丰富形式新颖，除了可以自由操纵任意角度互动性地观察场景外，还可以添加视频、音乐、文本、超链接等多种媒体。具有制作和播放成本低，相比三维制作，制作周期短，开发成本低，时效性强。对播放设备要求低，普通电脑手机均可播放。

3 全景拍摄的流程

必须先制定好拍摄计划，控制拍摄点，规划到达拍摄地的具体路线。调研当天的天气状况，比如是否晴天，风力如何，是否可能影响到后续的航拍。全景拍摄部门带着设备，检查用于全景拍摄的器材，按照计划到达拍摄点进行拍摄;拍摄完之后，将拍摄的原始照片进行后期合成制作，包含全景漫游系统内功能点的制作，然后再予以发布[3-4]。

4 拍摄器材

4.1 数码相机或手机

全景照片拍摄跟拍摄普通照片一样，使用的都是数码相机或手机，有条件的话可以选择单反。像素越高、成像质量越好的相机拍摄出来的全景照片质量越好。

4.2 鱼眼镜头

鱼眼镜头是一种焦距极短并且视角接近或等于180°的镜头，是16 mm或焦距更短的镜头。它是一种极端的广角镜头，“鱼眼镜头”是它的俗称。为使镜头达到最大的摄影视角，这种摄影镜头的前镜片直径且呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，在相机上安装鱼眼镜头

4.3 云台

云台安装在三脚架上方，用来连接三脚架和相机的中间构件，起到平衡与稳定的作用。用得比较多的云台类型是球形云台和三维云台。球形云台灵活性更好，体积也稍小，对于精度要求不是特高的话可以考虑。三维云台可以在单一维度方向做转动，适合对精度要求高的场合，但使用时相对麻烦一些，并且体积稍大，便携性稍差。在全景摄影的时候，人们用到的云台是全景云台。

全景云台除了起到平衡稳定的作用，还具备两大功能：（1）可以调节镜头节点，使其在一个纵轴线上转动，这一点非常重要，一般云台是没有办法转到90°拍摄天与地的。（2）可以让相机在水平面上进行水平转动拍摄，从而使相机拍摄节点在三维空间中的某一个固定的位置进行拍摄，保证相机拍摄出来的图像可以拼合成360°的影像[5]。

4.4 航拍器

有用到航拍的话可以选择知名公司如大疆无人机加载镜头航拍，价位适中即可。

5 拍摄具体细节

清洁检查：清洁相机coms 和镜头;组合各种配件，如三脚架、全景云台、手机夹、相机;调整云台节点;镜头朝下，先矫正xy轴;镜头朝前，调整z轴。

6 拍摄

在拍摄过程中，必须选择适合的焦距，需要从拍摄张数和图像分辨率两个方面来考虑。拍摄张数：当拍摄距离一定时，取决于镜头取景的范围。镜头焦距越短，则取景范围越大，构成360°全景所需要拍摄的源图像数量就越少;反之，镜头焦距越长，则取景范围越小，构成360°全景所需要拍摄的源图像数量就越多。图像分辨率：在相机传感器一定时，所选镜头的焦距越长，最终图像分辨率也越高，反之则越低[6]。考虑到拍摄张数问题，能够高效低成本地拍摄全景，一般使用超广角镜头，这样拍摄的图片少，对于前期拍摄和后期制作来讲效率更高。从拍摄张数和图像分辨率两方面来看，15 mm焦距是个不错的选择，不过最终选择什么镜头，除了考虑焦距的特点，还需要综合考虑镜头本身的质量和畸变等问题。

要考虑到镜头节点，所谓的节点是指照相机或摄影（像）机镜头的光学中心，穿过此点的光线不会发生折射。对定焦镜头来说只有一个固定的镜头节点，而对于变焦镜头来讲则可以有很多节点了[7]。拍摄时通过镜头节点的光线在成像面上都不会产生折射，镜头转动时被摄物体也就不会产生位移，而如果不在镜头节点上，转动镜头拍摄就会适得其反。因此，要拍摄完美的全景照片就要使用镜头节点当旋转中心，以确保在拍摄的多张照片中的物体都不会产生位移，可以完美无缺地连接成一张360°全景照片。

7 后期软件

拍摄完成后需要后期制作全景拍摄用到的后期软件有Photoshop和Lightroom，PTGui和Autopano Giga，全景图浏览软件，720云漫游制作。

首先说明，全景摄影与普通摄影一个很明显的区别是全景图片必须通过后期拼接才能形成一张全景图，然后通过专业漫游工具制作才能形成包含音频、视频、图片、文字等的全景漫游。接下来简单介绍几个常用软件。

7.1 Photoshop和Lightroom

一般来说，普通照片的影调、调色等都可以由Photoshop完成。针对全景来说，Photoshop在CS3版之后，增加了图像缝合功能（Photomerge，意为图像合并或图像合成），在缝合平面图像上采用了混合算法，看不出接缝，但是它不能生成全景图，不能手動优化调整，速度比较慢，大型的图像缝合费时太长，会出现死机等状况，所以并不直接用PS拼接图片，但是却会经常在拼接好后进行补地或小瑕疵的修整[8]。使用lightroom是为了将一组图片统一调色，其中一键同步的功能，让后期处理统一影调更加高效。

7.2 PTGui和APG

图像缝合软件有PTGui和APG。PTGui Pro英文全称为 Graphical User Interface for Panorama Tools，是国外的一款软件，翻译过来是全景工具用户图形界面。这款软件很小巧，功能却很强大，能自动识别镜头参数，并进行拼接，配合控制点、蒙版、优化器功能，能够快速、完美地拼接出一张全景图。所以这款软件是后期要着重讲解的。

Auto Pano Giga是一款功能较多、使用较多的全景图的软件工具，它突出的特点是缝合数百、数千张超大图像的效率很高。上述两个软件工具是目前全景爱好者使用最多，也是功能最全、最强大的。具体选择哪一种看个人习惯和拍摄需要。

7.3 全景图浏览软件

创建出全景图后，浏览全景图的软件有很多，本文推荐3个：Panorado，DevalVR，Kolor Eyes。

（1）Panorado是一款商业软件，功能较多，在全球获得的奖项和评级也很多，国内外许多全景爱好者都在使用。

（2）DevalVR小巧好用，速度很快，有共享版可以下载使用。

（3）全景视频播放软件Kolor Eyes，同样可以浏览图片，且可支持如鱼眼、小行星等多种形式观看。

8 结语

全景拍摄随着相机、镜头、航拍器的迅猛发展以及社会的不断进步，正越来越被社会所接受，在不久的将来会具有更为广阔的应用空间。

[参考文献]

[1]王绪宛，雷蕾.基于三维全景图的校园漫游系统[J].微型电脑应用，2013（10）：55-57.

[2]许志成，陈娟.基于校园场景的720°全景图制作[J].漯河职业技术学院学报，2013（2）：45-48.

[3]李佳龙.全景视频拍摄的工作流程数码影像时代[J].数码世界，2018（3）：7.