基于PTGui Pro、Pano2VR的三維全景圖制作方法與應(yīng)用

葉萍萍，羅宏

(大同市勘察測繪院，山西 大同 037006)

1 引言

三維全景圖是由多角度拍攝的數(shù)張照片，或使用專業(yè)三維平臺建立數(shù)字模型，然后使用全景工具軟件制作而成。我們可以使用IE瀏覽器或播放軟件在普通電腦上觀看，并用鼠標控制觀察的角度，任意調(diào)整遠近，仿佛置身真實的環(huán)境之中，獲得全新的感受。

目前，介紹三維全景圖的制作原理、拼接技術(shù)的文章很多［1～4］，本文介紹的全景圖使用的軟件是 PTGui Pro、Pano2VR。PTGui Pro的主要功能是把采集的照片進行拼接，Pano2VR的作用是把拼接后的JPG圖像進行處理生成swf格式的全景圖。軟件使用比較方便，軟件價格便宜，制作出來的全景圖也比較清新，并具有在全景圖中添加聲音，熱點，皮膚等功能。

2 簡單全景圖的制作

在制作全景圖之前，要先安裝軟件PTGui Pro，Pano2VR及Photoshop。PTGui Pro安裝在C盤，Pano2VR和Photoshop可以裝在任選路徑。全景圖的制作主要有以下幾個步驟:

(1)加載圖像

啟動PTGui Pro，加載要拼接的圖片，這些相片由數(shù)碼相機采集。

(2)對準圖像

選擇“對準圖像”，個別情況下，由于相鄰圖片之間明顯的參照物太少，軟件無法找到足夠的控制點而無法合成全景圖，此時就需要手動添加控制點并進行優(yōu)化，直到可以合成拼接成功的全景圖，最后創(chuàng)建全景圖。

(3)拼接圖片

在“輸出文件”中修改路徑及文件名(路徑默認為原始相片的所在路徑，路徑一般不改，只修改文件名，文件名一般修改為拍攝物體的實際名稱，如haibian.jpg)，這些設(shè)置好以后點擊左下角的“創(chuàng)建全景圖”。

(4)生成全景圖

①選擇文件

啟動Pano2VR軟件，輸入剛才在PTGui Pro軟件中拼接好的“haibian.jpg”文件。類型默認是“自動”。路徑不變 ，點擊“確定”。出現(xiàn)圖1的界面。

圖1 Pano2VR軟件使用界面

②輸出結(jié)果

在輸出結(jié)果中選擇“flash”，點擊“增加”，彈出flash輸出對話框，點擊確定即可生成三維全景圖，文件擴展名為:swf。

3 去除天和地中的“黑洞”

在前面我們制作出了一個簡單的三維全景圖，但是全景圖在旋轉(zhuǎn)到地上時，有時候會出現(xiàn)一個黑洞，天空中也會出現(xiàn)黑洞，我們必須把這個黑洞去除掉，下面就介紹去除黑洞的方法。

第一步:導(dǎo)入數(shù)據(jù)

啟動Pano2VR軟件，點擊“選擇輸入”，會新彈出輸入對話框，在“全景圖”中選擇“打開”，選擇剛才在PTGui Pro軟件中拼接好的“haibian.jpg”文件。類型默認是“自動”。路徑不變，點擊“確定”。

第二步:轉(zhuǎn)換圖片

選擇“轉(zhuǎn)換輸入的圖片”，在類型中選擇“立方體面片”，輸出文件中把文件名改為“haibian.tif”，其他參數(shù)不變。點擊“轉(zhuǎn)換”后，我們發(fā)現(xiàn)圖片轉(zhuǎn)換成6個立方體面片，如圖2所示。6個立方體面片對應(yīng)6個tif格式文件的圖片，前4個文件haibian_0.tif，haibian_1.tif，haibian_2.tif，haibian_3.tif表示水平方向的 4 張圖片，haibian_4.tif表示天，haibian_5.tif表示地。一般情況，前4個文件都不需要修改，個別時候表示“天”的那張圖片要用Photoshop處理(方法和處理地的方法一樣)。表示“地”的那張圖片一般都有一個黑洞，要用Photoshop把它修補好。

圖2 將輸入的圖片轉(zhuǎn)換為立方體面片

第三步:在Photoshop中處理圖片。

在 Photoshop［5，6］中打開 haibian_5.tif文件，在左邊的工具欄中選擇“修補工具”，上方的工具欄中要選擇“目標”(圖3)用鼠標選擇一塊顏色正常的區(qū)域，把這個區(qū)域拖動到黑色的區(qū)域即可。若一次操作沒有完全去除黑色區(qū)域，可以多次操作該步驟，如圖4所示。注:在Photoshop中處理完圖片后一定要保存圖片(不需要另存)。

圖3 在Photoshop中處理“黑洞”

圖4 去除“黑洞”的效果

第四步:生成完整的全景圖

繼續(xù)打開Pano2VR軟件(在Photoshop中處理圖片時，Pano2VR軟件和PTGui Pro是不能關(guān)閉的，最小化即可)，點擊“選擇輸入”，點擊確定。

這時，下方的黑洞就消失了，再次點擊“轉(zhuǎn)換輸入的圖片”，把寬改為6 324，這個寬度要和PTGui Pro中的寬度一樣。修改輸出文件:haibian.tif，最后點擊“轉(zhuǎn)換”。就制作成了一個完整的tif格式的圖片，如圖5所示。

圖5 生成完整的tif文件

在Pano2VR軟件右方選擇“新輸出格式”，選擇flash，點擊添加及確定即可生成一個完整的三維全景圖。雖然這個全景圖已經(jīng)可以使用，但是還不夠完整，在實際制作過程中，一般把圖片拼接好后立刻把天和地修補好，然后再添加熱點、聲音、文字等功能。

4 添加熱點、聲音、文字等功能

為了能使制作的全景圖更加生動，要在全景圖里面添加漫游熱點，聲音，文字等。熱點相當于兩個全景圖之間的超鏈接。如圖1，點擊“交互熱區(qū)”，進入熱點設(shè)置界面，如圖6所示。

圖6 熱點設(shè)置界面

選擇“點型交互熱區(qū)”，雙擊圖片出現(xiàn)一個紅色的“熱點”，輸入標題內(nèi)容。如輸入:去往海邊房屋(生成的全景圖中，鼠標放在紅色的漫游按鈕上顯示的內(nèi)容為標題內(nèi)容)。輸入Url:輸入要鏈接的flash文件，如，fangwu.swf。如果需要設(shè)置多個熱點，在想要添加熱點的地方雙擊鼠標即可添加。設(shè)置完成后點擊“確定”。

點擊“音頻－修改”(圖1)進入全景音頻編輯器對話框(圖7)。雙擊某個區(qū)域，出現(xiàn)圖7的界面，并在文件名中選擇想要加入的音頻文件。設(shè)置完成后點擊“確定”。

圖7 音頻編輯器

在“皮膚”設(shè)置中(圖8)，可以添加文字，及一些功能按鈕。

圖8 皮膚編輯器

5 照相機設(shè)置及拍攝技巧

基于筆者多年的拍攝經(jīng)驗，總結(jié)出了以下一些相片采集過程中相機參數(shù)的設(shè)計及一些拍攝技巧。

(1)把魚眼鏡頭焦距調(diào)成無窮遠。這樣可以讓不同焦距的圖片盡可能清晰。

(2)在采集相片之前，一定要把云臺的節(jié)點調(diào)好，這樣會大大減少后期對照片的處理工作量。

(3)拍攝照片時，把云臺下方螺釘放到標有60°字樣的孔內(nèi)，并擰緊。這樣相機每轉(zhuǎn)動60°云臺會卡一下，提示您已經(jīng)轉(zhuǎn)動了60°，每轉(zhuǎn)60°拍攝一次，一周拍7張，第一張和最后一張相片相同。這樣每張相片之間都有重合的部分。

(4)拍攝過程中這些設(shè)置好的參數(shù)都是不變的，焦距只在魚眼鏡頭上調(diào)成無窮遠，閃光燈一般都關(guān)閉。

(5)拍攝人員不能離開三腳架，在拍攝的時候至少帶一塊備用電池。

(6)搬動三腳架時，照相機一定要關(guān)機并且從云臺上取下來。

(7)白天室內(nèi)拍攝相機參數(shù)設(shè)置(拉窗簾):感光度ISO:400;白平衡:自動;光圈:F8;曝光時間:根據(jù)提示調(diào)節(jié)。

(8)白天室內(nèi)拍攝相機參數(shù)設(shè)置(不拉窗簾):感光度ISO:250;白平衡:自動;光圈:F8;曝光時間:根據(jù)提示調(diào)節(jié)。

(9)晚上室內(nèi)拍攝相機參數(shù)設(shè)置:感光度ISO:400;白平衡:燈光模式;光圈:F8;曝光時間:根據(jù)提示調(diào)節(jié)。

(10)室外拍攝相機參數(shù)設(shè)置(白天陽光強烈):感光度ISO:200;白平衡:太陽模式;光圈:F8;曝光時間:根據(jù)提示調(diào)節(jié)。

(11)室外拍攝相機參數(shù)設(shè)置(白天多云):感光度ISO:320;白平衡:多云模式;光圈:F8;曝光時間:根據(jù)提示調(diào)節(jié)。

(12)室外拍攝相機參數(shù)設(shè)置(傍晚):感光度ISO:400;白平衡:自動模式;光圈:F8;曝光時間:根據(jù)提示調(diào)節(jié)。

(13)沒有窗戶的小房間內(nèi)拍攝，最好把門關(guān)上，打開燈，感光度ISO:320～400;白平衡:自動模式;光圈:F8;曝光時間:根據(jù)提示調(diào)節(jié)。

6 全景圖的應(yīng)用

圖9就是用PTGui Pro、Pano2VR制作的一個swf格式的武漢東湖全景圖，在制作過程中用到了上面講到的關(guān)鍵技術(shù)。

圖9 武漢東湖三維全景圖

鼠標右鍵點擊該文件，打開方式選擇“internet explorer”，如果windows限制訪問計算機的腳本或ActiveX控件，在提示處點擊鼠標右鍵選擇“允許阻止的內(nèi)容”，這時就可以看到全景圖了。在該全景圖還可以進行熱點漫游、自由旋轉(zhuǎn)，當全景圖旋轉(zhuǎn)到湖中央時會發(fā)出水的聲音。

全景圖具有較好的顯示度，相比較其他需要三維建模及仿真技術(shù)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，它只需要將所拍攝的圖像拼接，就能夠讓人們實現(xiàn)身臨其境的虛擬漫游。全景圖的應(yīng)用領(lǐng)域很寬廣，它被廣泛應(yīng)用在旅游景點、房產(chǎn)應(yīng)用、數(shù)字城市環(huán)境等方面。

全景圖所具備的良好的沉浸感以及立體感給人們在現(xiàn)實和虛擬間搭起一座溝通的橋梁，相信在不久的將來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，全景圖技術(shù)會越來越適應(yīng)人們的需求，會得到更好的發(fā)展。

［1］張曉亮，李麗.全景圖拼接技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.現(xiàn)代計算機(專業(yè)版)，2011(19):27 ～30.

［2］軒亞光，謝黨恩，張志立.基于圓魚眼照片的全景圖像生成方法［J］.福建電腦，2010(01):9～10.

［3］楊建菊.基于全景圖的虛擬校園漫游系統(tǒng)研究與設(shè)計［J］.凱里學(xué)院學(xué)報，2010(03):92～94.

［4］王紅霞，伍春洪，楊揚等.計算機生成三維全景圖像研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.計算機科學(xué)，2008(06):11～13.

［5］李金明，李金榮.Photoshop CS5完全自學(xué)教程［M］.北京:人民郵電出版社，2010.

［6］楊建菊.Photoshop CS5基礎(chǔ)培訓(xùn)教程［M］.北京:人民郵電出版社，2010.