孫建偉 鄭秀娥

摘 要：720°全景是一種三維立體感的實(shí)景圖像，是當(dāng)前發(fā)展迅速并且廣泛流行的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。本文詳細(xì)介紹了校園720°全景漫游系統(tǒng)制作的全過程，主要包括：前期規(guī)劃、實(shí)景照片的拍攝、全景圖像的拼接以及全景照片網(wǎng)絡(luò)發(fā)布形成漫游系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：720°全景 全景照片 漫游系統(tǒng)

720°全景是一種三維立體感的實(shí)景圖像，其中720°是指在水平方向上360°，垂直方向上360°，即能看到全天全地的全景圖像，是當(dāng)前發(fā)展迅速并且廣泛流行的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。720°全景，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為基礎(chǔ)，以平面圖像作為對(duì)象，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)處理，將真實(shí)的相片變?yōu)樽屖褂谜弋a(chǎn)生身臨其境的三維立體效果。720°全景可以給人帶來置身其中的真實(shí)的感覺，這種實(shí)現(xiàn)手法給用戶提供全方位視角的感受。正因?yàn)榇朔N優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)已經(jīng)開始被應(yīng)用到虛擬校園、酒店旅館、房地產(chǎn)、旅游景區(qū)等領(lǐng)域。

三維建模技術(shù)也可產(chǎn)生一種真實(shí)場(chǎng)景的感覺，但其前期資源消耗量巨大，實(shí)施起來比較繁瑣，而720°全景則具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小，制作過程簡(jiǎn)單，系統(tǒng)要求低等特點(diǎn)。與此同時(shí)，由于720°全景以真實(shí)的場(chǎng)景拍攝為基礎(chǔ)，因此與三維建模技術(shù)創(chuàng)造的虛擬場(chǎng)景相比，720°三維全景的真實(shí)感更為強(qiáng)烈。

一、720°全景技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用

720°全景技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是承載的信息量大。720°全景圖像可以比二維圖像表達(dá)更多的信息。

二是真實(shí)感強(qiáng)。由于720°全景是基于真實(shí)場(chǎng)景圖片制作生成的，所以具有照片級(jí)的真實(shí)感，與人眼觀看到的場(chǎng)景并無二致，而三維建模生成的場(chǎng)景是無法與之相比的。

三是效率高。全景圖像采集方便，制作周期非常短，與三維建模技術(shù)相比制作成本更低，原始圖像素材的準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單，一部單反相機(jī)加圖像處理軟件，便能夠很快制作出全景圖像。

四是沉浸感強(qiáng)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)全景圖像進(jìn)行透視處理可以模擬真實(shí)三維實(shí)景，帶入感強(qiáng)烈，可以給游覽者帶來身臨其境的感覺。

五是宣傳方便。文件體積比較小，傳輸方便，可以利用強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行體驗(yàn)。同時(shí)由于發(fā)布方式多種多樣，適合各種形式的展示。

二、校園720°全景漫游系統(tǒng)前期規(guī)劃

校園720°全景漫游系統(tǒng)其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)全景地圖系統(tǒng)，主要面向即將報(bào)考該專業(yè)的學(xué)生以及想要了解該校的社會(huì)人士，所以全景地圖要準(zhǔn)確地表現(xiàn)校園風(fēng)光風(fēng)貌。根據(jù)校園的實(shí)際情況，需要計(jì)劃拍攝場(chǎng)景，每個(gè)場(chǎng)景水平6張，天地各2張，以保證后期可以拼接成一個(gè)720°球形場(chǎng)景，要注意以下幾個(gè)方面。

一是拍攝地點(diǎn)的選擇：被選定的地點(diǎn)一定要具代表性，能體現(xiàn)校園特色，然后根據(jù)所選地點(diǎn)制定一條或幾條游覽路線。

二是拍攝時(shí)段的選擇：在實(shí)景圖像采集過程中要注意選擇天氣晴朗光線較好的時(shí)段進(jìn)行，保證所采集的圖像具有較高的質(zhì)量，和較一致的光線效果。

三是拍攝器材的選擇：在拍攝地點(diǎn)、時(shí)間、計(jì)劃完成后，接下來要做的就是拍攝器材的選擇，本設(shè)計(jì)過程中所采用的拍攝器材是單反相機(jī)、魚眼鏡頭、全景云臺(tái)與三腳架，大疆無人機(jī)。

四是采集照片的數(shù)字化處理：采集的照片因拍攝時(shí)間點(diǎn)的差異、天氣狀況差異、角度的差異等因素，會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的顏色差別，必須對(duì)采集的原始照片素材進(jìn)行后期處理，保證正常曝光、顏色正常并一致。

五是全景圖像的拼接及融合：原始照片經(jīng)過數(shù)字化處理后，接下來就是全景圖像的拼接，本設(shè)計(jì)采用PTGui軟件作為圖像拼接的軟件。

六是全景圖像的上傳：將上一步完成的球形圖像文件上傳至720云平臺(tái)，生成360°全景效果，然后將生成的獨(dú)立全景鏈接起來形成一個(gè)720°漫游系統(tǒng)。

三、實(shí)景照片的拍攝

在調(diào)試好設(shè)備之后開始進(jìn)行素材的拍攝工作，相機(jī)大致放在場(chǎng)景中心位置，首先拍攝水平的6張圖片，全景云臺(tái)有刻度盤，每隔60°拍攝一張圖片，然后拍攝一張?zhí)炜?，最后拍攝地面，機(jī)位正下方的腳架或者腳架的陰影是在拍攝和首次拼接時(shí)無法回避的問題。拍攝地面時(shí)，通常將相機(jī)取下，手持拍攝兩張地面圖。注意在拍攝過程中保持相機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)固定不變。這樣做是因?yàn)檎路接幸?guī)則且連續(xù)的圖案，如果是柏油馬路，又沒有什么圖案，就可以選擇不拍攝地面，后期直接用ps進(jìn)行內(nèi)容識(shí)別填充更高效快捷。

另外，同一場(chǎng)景的采集時(shí)間要盡快，時(shí)間間隔不要太久，以免外界移動(dòng)物體影響后期拼接效果。因魚眼鏡頭的視角原因，每次拍攝都會(huì)有身體或影子出現(xiàn)在照片里，而解決的方法是拍攝兩張站立位置不一樣的圖片，后期用蒙版工具擦除身體與影子的部分。

四、全景圖像的拼接

圖像拼接是指把采集到的一些有相互重疊區(qū)域的圖像序列變成一幅無縫的720°全景圖。圖像的拼接是構(gòu)建360°虛擬全景空間的一個(gè)重要步驟，是全景圖生成中最為關(guān)鍵的一步，全景圖拼接質(zhì)量的好壞決定著全景漫游效果的好壞。目前圖像拼接最為常用的軟件是PTGui。

PTGui是一款多功能全景制作工具，它通過為全景制作工具（Panorama Tools）提供可視化界面來實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的拼接，從而創(chuàng)造出高質(zhì)量的全景圖像。制作過程分為如下幾步。

第一，導(dǎo)入素材。打開PTGui軟件，點(diǎn)擊首頁的“加載圖像”，找到原始素材的路徑將原始素材添加到軟件中。選擇具體使用的相機(jī)/鏡頭參數(shù)，點(diǎn)擊第二步對(duì)準(zhǔn)圖像，軟件自動(dòng)識(shí)別對(duì)準(zhǔn)全景圖，這里需要注意的是開始導(dǎo)入的圖像不包括地面的兩張圖，因?yàn)榇诉^程是軟件自動(dòng)進(jìn)行識(shí)別，只能夠簡(jiǎn)單地拼接水平的六張圖，地面天空比較復(fù)雜，軟件無法進(jìn)行自動(dòng)拼接。

手動(dòng)添加地面兩張圖。在添加好地面的圖片之后，使用軟件的蒙版工具，將水平六張圖片中出現(xiàn)的身體或影子擦掉，紅色部分即為擦除部分。用同樣的方法擦除兩張地面圖里面的身體或影子，不同的是只需要留下三腳架正下方以及三腳架影子地方的地面即可，用于替換三腳架及其影子。

第二，添加控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)就是兩張圖片的連接點(diǎn)，添加控制點(diǎn)的目的就是告訴軟件這兩張圖片的相同點(diǎn)，使其更好地拼接。在添加控制點(diǎn)之前隱藏蒙版并放大100%，可以更好地添加控制點(diǎn)，每?jī)蓮垐D片之間至少要添加3個(gè)控制點(diǎn)，重復(fù)添加直至2張地面圖與水平六張圖之間都有鏈接。

添加控制完畢之后，選擇“優(yōu)化器”選項(xiàng)，在運(yùn)行優(yōu)化器之前在兩張地面圖的視點(diǎn)打鉤以矯正視點(diǎn)，運(yùn)行優(yōu)化器之后打開全景圖像編輯器，仔細(xì)觀察全景圖像，注意每個(gè)細(xì)節(jié)是否都拼接合適。

第三，反復(fù)修改。然后返回控制點(diǎn)選項(xiàng)卡，繼續(xù)添加控制點(diǎn)，直到全景圖像的拼接趨于完美，有些時(shí)候由于拍攝的原因，一些很明顯的小瑕疵無法通過PTGui軟件來處理。對(duì)此可以直接導(dǎo)出全景圖，用Photoshop軟件進(jìn)行后期處理。

第四，導(dǎo)出全景圖片。導(dǎo)出全景圖片，保持縱橫比2∶1，品質(zhì)100%，格式j(luò)peg，選擇要輸出的路徑，其他默認(rèn)，然后創(chuàng)建全景圖。

五、空中全景照片的制作方法

空中全景照片的拍攝可以采用無人機(jī)高空懸停多角度拍攝的方法來拍攝，后期將拍攝的空中照片通過PTGui來拼接出全景圖像，具體操作步驟如下。

第一，無人機(jī)升到一定高度。這個(gè)高度選在沒有建筑物遮擋視線和能完整展現(xiàn)拍攝主體的平衡點(diǎn)，一般以50～100m為宜。

第二，將無人機(jī)的云臺(tái)視角設(shè)置為水平。控制水平旋轉(zhuǎn)操縱桿進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針360度旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)45度拍攝一張照片，保證每?jī)蓮堈掌g有20%的地方是重合的，以方便后期拼接。

第三，將無人機(jī)云臺(tái)視角調(diào)為下傾45度，用與上面同樣的方式，每45°拍攝一張，至少拍攝8張。

第四，將云臺(tái)調(diào)為90°垂直地面，俯拍一張底圖。

第五，將這同一場(chǎng)景至少17張圖片導(dǎo)入全景拼接軟件PTGui中，拼接過程參照“四、全景圖像的拼接”即可。

第六，雖然圖片拼接到了一起，但是由于無人機(jī)視角的限制（無法仰拍），導(dǎo)致天空的不完整。這就需要進(jìn)行后期“補(bǔ)天”，天空的樣子全世界都是類似的，這種照片我們可以自己拍攝或者直接利用素材進(jìn)行拼接。

六、全景照片網(wǎng)絡(luò)發(fā)布形成漫游系統(tǒng)

全景要做成漫游系統(tǒng)需要一個(gè)平臺(tái)來支撐。目前最常用的方式是網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的方式，該方式制作簡(jiǎn)單快捷，制作出的漫游系統(tǒng)美觀大方。利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器強(qiáng)大的計(jì)算能力，只需要將做好的全景照片上傳到網(wǎng)站，然后再編輯鏈接每個(gè)場(chǎng)景，便可以高效地制作出一個(gè)漫游系統(tǒng)。

國內(nèi)常用的全景互動(dòng)分享平臺(tái)是720yun.com，基于云存儲(chǔ)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，用戶還可以將在線平臺(tái)作為全景存儲(chǔ)管理的地方，解決用戶的制作成本高管理復(fù)雜的問題。全景漫游系統(tǒng)可以對(duì)多個(gè)全景場(chǎng)景進(jìn)行邏輯串聯(lián)，并配圖片或文字說明、音視頻等，通過熱點(diǎn)、對(duì)話框、地圖、縮略圖、功能框、功能鍵及其他自定義操作，建立全功能的虛擬場(chǎng)景漫游，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行整體實(shí)景還原。全景漫游提供將客觀真實(shí)存在著的場(chǎng)景以虛擬全景漫游形式，通過瀏覽器達(dá)到異地虛擬效果，實(shí)現(xiàn)用戶足不出戶地游歷景物景點(diǎn)和建筑物內(nèi)部場(chǎng)景等功能。

全景漫游制作主要是鏈接每個(gè)場(chǎng)景，組成一個(gè)實(shí)景地圖，打開全景高級(jí)設(shè)置，即可制作每個(gè)場(chǎng)景之間的鏈接。同時(shí)設(shè)定初始視角，添加陽光、雨雪等天氣特效，還可以嵌入一張二維平面地圖作為沙盤，在全景切換中添加熱點(diǎn)，可以鏈接到各個(gè)場(chǎng)景，并且選擇鏈接圖標(biāo)以及動(dòng)畫方式，將各個(gè)場(chǎng)景鏈接完畢后就可以發(fā)布了，該平臺(tái)提供了鏈接和二維碼供用戶使用。使用手機(jī)掃描二維碼，可以進(jìn)入場(chǎng)景進(jìn)行漫游。

（作者單位：山東水利技師學(xué)院）