数字化全景技术在校园漫游系统的应用

张鹏

摘要：介绍数字化全景技术在校园漫游系统中的实现方式，探讨了全景技术的概念和特点，从系统规划准备、全景照片拍摄、图片拼接和漫游制作等角度阐述校园全景漫游系统的制作全过程。通过建立校园全景漫游系统，直观展现场景位置和相关信息，有利于开展学校招生、宣传及校园管理等方面工作。

关键词：全景技术;全景拍摄;图片拼接;校园漫游

中图分类号：TP39 文献标识码：A

随着虚拟现实技术的快速发展，数字化全景技术作为其中一个方向，由于其真实、直观、全面、制作成本低、周期短等特点，成为一种重要的媒体呈现形式。数字化全景技术，又称虚拟全景或VR全景，是融合了数字图像技术、传感器技术、平面图形图像学等多门应用型学科，把照片以720°全景展现的一种虚拟现实技术。其中720°是指水平方向上360°，垂直方向上360°，即能看到完整的全方位影像。

1数字化全景技术的优势和应用

数字化全景技术和以往的三维建模、图片等表现形式相比，主要有以下几方面优势：

1）真实感强。全景图片是在真实照片的基础上制作而成的，相比其他建模生成的对象更真实可信。

2）传达信息量大。由于可展现出720°方向内全天全地的全景图像，并且可以任意控制视线方向，交互性能好。

3）沉浸感强。能给观赏者带来身临其境的感觉。

4）生成方便。制作周期短，制作成本低。

5）发布形式广泛。文件小，传输方便，适合网络使用，可在电脑、手机、头盔、眼镜各种形式中应用。

由于其具有以上优势，数字化全景技术已应用于地图导航、游戏娱乐、地产家装、酒店旅游、消费购物、婚庆拍摄、消费购物、教育培训、医疗救援、军事仿真等领域。

2校园全景漫游规划及准备

全景漫游是指在由多个全景图像构建的空间里进行位置切换，以达到浏览各处场景的目的。构建成的全景漫游通常可以通过网络进行观看并且具有一定交互功能。

校园全景漫游其实质就是一个校园的全景地图系统，可以将校园景观、校园信息完整直观地展现出来，让观看者有漫步其中的沉浸感，还可以连接到互联网，使用户直接访问需要的校园空间。在进行校园全景漫游的拍摄之前，需要注意以下几个方面：

1）拍摄时间

尽量选择光线好、能见度高的天气，拍摄的全景照片光线要尽量一致。

2）拍摄地点和位置

尽量选择有代表性的地点进行拍摄，可根据地图预先对拍摄点进行规划，并标记好拍摄顺序，有利于后期制作。与建筑物的拍摄距离要适中，由于全景相机一般为广角，所以太近容易变形，太远主体会很小;拍摄高度一般为正常人身高，以符合正常的观察视角。

3）拍摄器材

拍摄全景照片所需的器材比较简单，一台全景相機和一个脚架即可。目前主流的全景拍摄像机包括以下几种：

（1）入门全景拍摄设备（如理光、三系Gear 360），如图1所示;

（2）专业全景拍摄设备（如Gopro多目组合平台），如图2所示;

（3）高端全景拍摄设备（如诺基亚OZO），如图3所示。

4）拍摄参数

本文以Gopro7目组合平台为例，在拍摄前，需将7个Gopro的拍摄参数调整一致，如画幅、白平衡、感光度等，将每个Gopro和对应存储卡进行编号，拍摄前对所有Gopro进行格式化处理，确定遥控器能正常连接到7个Gopro。

3实景拍摄

全景图片的拍摄有两种方式：一是用普通相机以一个定点为圆心进行360°水平方向拍摄多张照片，以及天空和地面的拍摄，然后再将以上照片进行拼接处理。第二种方法是用专业的全景拍摄设备进行拍摄。本文采用第二种方式，所用设备为Gopro7目组合平台。

将Gopro7目组合设备按上述要求调节好后，就可以按照规划等路线进行拍摄了，采集到的图片如图4所示。拍摄时摄影人员躲避在掩体后（确保在遥控有效距离内）或三脚架正下方（后期拼接需要补地处理）。每次拍摄即完成了7张不同角度的照片，后期可通过缝合工具制作出一张720°全境照片。根据线路完成所有标记点的拍摄工作后，即可进入后期处理阶段。

4全景图片拼接和全境漫游技术

4.1全境图片拼接

全景图片拼接是把采集到的单个拍摄点的多张照片根据相互重叠区域的图像序列，拼接成一幅720°无缝全景图。该步骤是构建全景空间度重要步骤，也是完成校园漫游系统的关键部分。目前全景图像拼接最为常用的是Kolor Autopano Giga（以下简称APG），工作界面如图5所示，其基本步骤如下：

1）编辑图片库。将每个拍摄点的7张照片保存为单独文件夹。

2）导入素材。将每一个图片文件夹的七张素材导入到APC中，并完成检测。

3）调节图片水平。可通过移动工具目测粗调后，再用拉拽垂直线条的方法进行自动调节。

4）调整颜色。APG提供了自动调色、RGB通道调色等方法。对于要求较高的，也可以通过第三方软件（如Photoshop）精细调整。

5）补地面或添加地面补丁。由于拍摄点的正下方是死角，需要对空白区域进行填补，有两种方法：一是用类似图章的方式从周边地面选一块皮肤填补在此处，另一种方法是找一个Logo（例如学校校徽）把洞填补好。

6）导出渲染。选择尺寸和输出位置，输出文件需专用看图软件打开（如Koloreyes/Panorado）。

4.2全景漫游技术

全景漫游之作主要是链接每一个全境场景，通过方向按钮、快速浏览窗口或沙盘图在各个场景间进行切换，使之成为一个完整的具有沉浸感的导航地图，目前全景图像拼接最为常用的是Kolor Panotourpro（简称PTP），如图6所示。漫游制作的步骤如下：

1）依次将做好的全景照片拖拽入PTP中，修改图片名称以便用户查找;

2）调整每张图片的第一视角，使切换到该场景后使视角在正确方向;

3）添加热点按钮，连接各全景图之间关系;

4）更改热点图标;选择启动漫游形式;添加导视预览;添加背景音乐等。

制作完成后，即可将此校园漫游系统上传到全景互动平台，比如720yun.com，用户可通过平台进行浏览访问。全景漫游系统还能加入个性化或互动内容，如音乐、特效、文字介绍、弹幕留言等自定义操作。

5总结展望

校园漫游系统用途广泛，可以直接链接在学校网站，通过浏览器足不出户浏览全景校园，了解学校的布局、建筑、景观等信息，使学校能以一种更开放的形象展现在社会公众面前，有助于学校的宣传工作和日常管理工作。

数字化全景技术能够实现通过人的视角深入环境之中，随着技术的日益成熟，全景漫游系统将在人们生活中应用的越来越广泛。并且随着VR、AR技术的不断进步，全景展示和漫游技术将会变得更加丰富真实，展示方式也将不拘泥于电脑、手机、头盔、眼镜等形式，沉浸感和交互感都会更加自然真实。

将数字化全景技术应用在校园漫游系统中，实现全景展现、场景漫游、地图导航、信息查询等功能，能够带给用户带来更真实享受的体验，具有一定应用价值。