校园三维全景漫游系统的研究与实现

綦英帆　吕梦菲　迟珊姗　周雅诗

摘 要：文章以临沂大学全景校园漫游系统的研究与实现为目标，分析并研究了校园漫游系统的设计、关键技术、具体实现步骤等内容，最终完成了校园全景漫游系统，通过全方位展示美丽校园，为用户提供位置信息服务，助力学校教学、招生等各方面应用，以供参考。

关键词：虚拟校园;漫游系统;全景漫游

中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）03--04

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.037

目前，全景漫游技术的迅猛发展，为视觉市场注入了新鲜血液。不仅如此，全景具有广阔的应用前景，如旅游景点、酒店、建筑和房地产展览装饰等，受到日益广泛的关注。校园三维全景漫游系统以其交互性强、真实感强、渐变快速、生成全景等特点，有效弥补了传统地图形式、教学领域的虚拟展示不够逼真等缺陷，满足了现代虚拟展示领域的基本交互要求，通过三维全景漫游系统，用户不仅可以体验到一个平面化的视觉感受，而且可以获得更多层次的视觉感受，给用户带来身临其境的感觉[1]。

此篇论文主要总结了校园全景漫游系统的亮点，详细论述了实现全景漫游系统的理论基础、关键技术以及全景漫游的系统设计思想与实现方法等内容。

1 全景校园漫游系统研究目的

三维全景漫游技术的发展，给各行各业带来重大的变革。三维全景与博物馆结合，诞生了数字博物馆;三维全景与电子地图结合，诞生了百度街景;三维全景与展览结合，诞生了VR展览馆;三维全景与房地产结合，诞生了VR看房;三维全景与高校招生宣传相结合，会带来哪些变化？每年高考后，高考学生报志愿时，都要打开有意向学校的网站，提前感受一下学校的文化和氛围，此时的学生都想到校园里走一走。对于高校来说，生源质量高低直接影响和制约着高校人才培养质量的高低。为吸引优质生源的报考，各高校加大了招生宣传的力度，据了解，近年来，北京大学、安徽工业大学、西北大学等多所知名高校推出了校园全景漫游系统。

因此，利用三维全景漫游技术制作高校校园的全景漫游，有利于考生提前感受学校的文化和氛围，有利于考生下定决心报考本校，有利于考生提前熟悉学校环境，对于学校招生宣传具有重要意义。

2 项目创新点与特色

2.1 研究前沿的全景漫游技术，市场空间巨大，有利于未来创业

越来越多的人意识到全景漫游技术的重要性，现在技术支持人们足不出户便能身临其境地感受各地特色，未来市场空间很大，在学校掌握这门技术，对将来的创业或就业提供帮助。

2.2 解决学校的刚性需求

目前，越来越多的高校认识到校园全景漫游系统的重要性，开发了自己的全景系统，极大地方便学生了解校园，尤其是对未入学新生和想要报考的考生来说，在目前因疫情封校的状态下，能更加全面地了解校园教学楼、宿舍及其他场所的分布，实现校园内部的720°全景展示，与此同时，这对学校也起到了一定的宣传作用。项目属于带着问题来研究相关技术，因此项目本身很有针对性[2]。

2.3 项目涉及艺术与计算机技术，更契合数字媒体艺术跨学科的特点

项目涉及前期的图片拍摄、全景图的处理（这部分工作偏艺术），例如：照片拍摄需要的角度、构图、光影等，照片处理后的调色、修正。后期全景图的展示与漫游的实现涉及计算机前端技术（这部分工作偏理科），能够更好地发挥数字媒体艺术专业学生的专长。

3 全景漫游系统的核心技术支持

3.1 全景技术介绍

全景也称为全景摄影或虚拟实景，是基于静态图像的虚拟现实技术。全景图技术是虚拟现实技术的一个重要分支，是一种新兴的可交互的富媒体技术，在众多行业，全景图技术因其简单便捷的制作流程和直观独特的体验方式而具有广泛的应用前景与商业价值，具有采集和制作简单、视角全方位、记录性和再现性强、系统要求低等特点[3]。

3.2 全景校园漫游技术介绍

全景校园漫游技术是基于全景漫游技術在校园展示上的应用，在这一系统中，足不出户便能了解学校的景色与路程信息，其交互功能可以转换场景，实现地图路线、漫游路线等一些交互式操作[4]。

3.3 Insta360全景相机使用技术

Insta360 Pro相机提供了多种相机与客户端之间的连接方式，分为图传连接、有线连接、无线连接三种，可连接电脑、IPad或手机，远程控制相机，使用无线连接—AP连接方式对相机进行操控及使用[5]。

首先调整相机WIFI模式为“AP”，用手机App客户端设备打开WIFI，搜索名为Insta360-Pro-XXXXXX的WIFI AP热点，默认密码为88888888（8个8），进行连接。连接成功后，打开Pro App，选择“连接方式二”，点击“连接”即可使用Insta360 Pro相机。

拍摄阶段使用了App客户端拍摄照片，以安卓手机App界面演示，如图1所示。

相机设置了拍照、录像、直播推流、拼接校准、存储管理、相机设置等功能入口。点击进入拍照模式，App会自动加载预览流程，待完成后可进行拍摄，开启陀螺仪防抖，该按钮开启状态下，相机的实时拼接功能存储的照片画面自动根据陀螺仪数据进行纠正。VR模式预览按钮，点击切换至VR眼镜模式观看预览效果。关闭预览画面按钮（关闭后可以省电，轻触预览区域再次开启）。

3.4 补天补地技术

安装Flexify插件：打开Photoshop所在的文件夹，找到plug-ins，将Flexify插件放进此文件夹。

使用方法：打开Photoshop，将图片复制一份，然后选择Filter，再选择Flexify插件，在Input中选择equirectangular;Output中选择zenith&nadir，实现从全景照片到天空和地面局部照片的切换，在此基础上进行地面与天空的处理。画面处理完成后，在Input中选择zenith&nadir;Output中选择equirectangular将此图切换成正常全景模式;最后保存导出即可。

Flexify插件使用界面图如图2所示。

4 校园漫游系统的具体实现

4.1 前期整体思路分析和准备

查阅全景漫游系统成功案例的相关资料，与VR全景设计公司交流沟通，吸取经验，确定校园漫游系统研究的方法及手段，并确定详细的内容框架[6]。首先规划校园整体拍摄路线，在临沂大学区域的景观取景、拍照，观察现实景观，了解建筑分布状况。确定合理的位置点，使用全景相机采集照片并合成，在PhotoShop中完成对全景图像的美化与修整。最后在720云平台进行漫游制作，在其中标注文字信息，制作交互热点，完成发布。全景漫游规划流程图如图3所示。

4.2 全景图像的制作与合成

4.2.1 校园漫游拍摄规划

分析与考察地理位置，临沂大学校园内主要由以图书馆为中心向外扩展的教学楼、学院楼、学生宿舍、体育馆、操场、篮球场等组成，经过实地勘察和分析设置了20个组，分别是校园内标志性建筑，将其作为中心区，方便拍摄与后期漫游。

经过分析与考察确定好本漫游系统的拍摄思路是以临沂大学图书馆为中心，划分为两部分（图书馆以西为一区，图书馆以东为二区）沿着学校主路呈放射状路线拍摄。计划先从二区开始拍摄，顺着学校道路的分布，从主路到支路、从建筑外到建筑内，逐步深入到每一个拍摄场景。要确定人群流量集中的时间点，尽量避开人群流量多的时间段。

临沂大学校内拍摄路线规划图如图4所示。

4.2.2 全景图像采集

拍摄方法：选择好拍摄位置，在拍摄场景中选择合适的位置放置相机，将相机固定在三脚架上，检查相机与三脚架是否稳固，调试相机，通过预拍摄选取合适的光圈值和快门值，达到拍摄的地点的照片画面曝光效果相近。

拍摄注意事项：第一，观察校园人群流动，防止行人干扰画面。如果画面中有人群，会干扰画面，导致照片中同一个人物会在照片的不同方位多次出现，或全景相机在自动拼接图片中出现残缺人影等;第二，注意调整某些角度照片的曝光度;第三，拍摄前要检查三脚架、云台是否稳固，水平仪设置是否合适，确保获得最佳拍摄效果。

4.3 全景图像后期处理

4.3.1 分类整理素材

全景照片全部拍摄完毕后进行初步筛选，分出需要的图片，分类整理这些素材，以方便后期处理。根据校园划分区域，新建“一区文件夹”“二区文件夹”两个文件夹，将照片重新命名并根据所处位置存入相应的文件夹。

4.3.2 地面处理

在拍摄时因机器本身的局限性导致全景照片中留有机器支架及其投影，影响照片美感，需要对图片进行处理。在Photoshop中打开Flexify插件，复制图片，将全景照片切换到天空和地面的局部照片，在此模式下将地面上三脚架及影子处理掉。

4.3.3 图片美化

由于受到天气、时间等不确定因素的影响，导致一些图片整体发暗或者天空灰暗，影响图片美观，需要将图片中的天空调色或整体提高亮度。打开Photoshop对照片进行调色，例如通过Photoshop调整让图片中的天空更蓝，内容更鲜艳明亮，增强画面的美感[7]。

4.4 全景展示实现

本系统的交互效果基于720云客户端制作。制作过程中，首先打开浏览器，登录720云官网，注册账号，在右上方点击发布作品按钮，默认“全景图片”选项，点击“上传素材”选项，可以将后期处理好的全景素材上传至网络，上传完成后确认，即可输入作品标题，点击“发布作品”，即可点击发布。通过“全景高级设置”进入全景高级界面，在场景目录中对各全景图片进行详细的归类和整理，主要分为一区宿舍附近、图书馆附近、体育场所区、二区宿舍附近、办公楼附近、公共教学楼、新实验楼附近及主要干道等场景文件夹。然后，添加交互热点实现全景切换功能[8]。

720云制作界面如图5所示。

5 结语

文章主要介绍了一种基于校园实景的全景漫游展示，此系统发布到校园官网、官方微博、微信公众号等平台后，观看者可通过网络轻松实现便捷的校园漫游导航，直觀了解校园环境、建筑风格及师生面貌[9]。全景漫游不仅应用于校园建设展示，而且在现在与未来各种行业都能得到应用，用户能够体验到全景漫游带来的全新、完美的体验，具有重要的实用价值与商业价值，期待未来全景技术有新的发展，能更好地服务用户、服务大众[10]。

参考文献

[1] 黄显兵.基于全景技术的景观在线漫游的设计与实现[D].上海：上海交通大学，2012.

[2] 王延朝.基于Krpano的三维全景系统的开发和应用[D].上海：华东师范大学，2012.

[3] 张鹏.数字化全景技术在校园漫游系统的应用[J].电脑知识与技术，2020（11）：225-226，233.

[4] 肖伟.基于720云平台上建立的全景校园漫游系统研究[J].科技风，2020（25）：71-72.

[5] 王静，司占军，候冕.全景漫游技术在泰达校区的应用展示研究[J].电脑知识与技术，2018（36）：211-212.

[6] 马程，闫俊均，徐践.基于VR的虚拟校园漫游系统研究与建设[J].软件，2019（3）：104-112.

[7] 吴涛，杨甲乐，陶欣.基于VR全景技术的扬州大学校园漫游导航系统的应用研究[J].华中建筑，2019（12）：28-31.

[8] 李满，陈展鹏.基于VR技术的三维校园漫游系统的设计与实现——以广州工商学院为例[J].现代信息科技，2019（19）：100-103.

[9] 杨育桢.基于虚拟校园三维全景漫游系统的构建研究[J].科技视界，2017（2）：37，27.

[10] 陈伟娜.全景漫游技术在图书馆专题展览中的应用研究[J].兰台内外，2021（20）：72-74.

基金项目：2021年山东省大学生创新训练项目“校园三维全景漫游系统的设计与实现——以临沂大学校园为例”（S202110452062）

作者简介：綦英帆（2001—），女，山东潍坊人，本科在读，研究方向：数字媒体艺术。