鄭偉 四川大學(xué)錦城學(xué)院

基于VR的校園全景圖虛擬漫游系統(tǒng)的研究

鄭偉 四川大學(xué)錦城學(xué)院

本文研究基于VR的校園全景圖虛擬漫游技術(shù)，介紹了VR全景技術(shù)的基本概念和功能，著重分析了基于VR技術(shù)的校園全景圖虛擬漫游系統(tǒng)的制作流程與關(guān)鍵技術(shù)，主要包括全景圖的拍攝、圖像拼接技術(shù)、圖像縫合技術(shù)和全景圖的展示瀏覽四個(gè)方面，為VR全景技術(shù)在校園虛擬漫游中的應(yīng)用提供了一種思路和實(shí)現(xiàn)途徑。

VR 虛擬漫游 全景圖 全景校園

隨著互聯(lián)網(wǎng)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，在此背景下，特別是以VR技術(shù)為代表的新技術(shù)、新應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，利用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)物展示的全新視角，其中，“VR+校園”將成為未來(lái)學(xué)校、智慧校園、虛擬圖書(shū)館、虛擬課堂、教學(xué)環(huán)境展示、招生宣傳等的一項(xiàng)重要發(fā)展方向，目前通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)獲取校園信息已經(jīng)成為學(xué)生、家中和社會(huì)的重要渠道。利用VR全景技術(shù)以實(shí)景虛擬的形式展示現(xiàn)實(shí)校園的景觀和設(shè)施，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向訪問(wèn)者提供虛擬漫游，即將成為促進(jìn)校園建設(shè)和教育發(fā)展的新思路、新途徑。

1 VR全景技術(shù)

VR全景技術(shù)是基于全景圖像的真實(shí)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)的一項(xiàng)技術(shù)。通過(guò)對(duì)校園的多方位、多路線的連續(xù)拍攝，將形成的圖像進(jìn)行拼接和縫合最終生成全景圖，利用全景圖虛擬漫游系統(tǒng)來(lái)展示校園景觀和校園導(dǎo)航比傳統(tǒng)的圖文為主的方式更形象、生動(dòng)和優(yōu)化。

在校園全景圖虛擬漫游系統(tǒng)中，瀏覽者可以以360度和720度的視角俯視、仰視虛擬環(huán)境，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境中的實(shí)時(shí)交互，如改變焦距、點(diǎn)擊虛擬對(duì)象等，使瀏覽者在虛擬場(chǎng)景中也能體驗(yàn)到與實(shí)景同樣的立體感和沉浸感。

VR全景圖虛擬漫游系統(tǒng)可以在多種終端上進(jìn)行三維展示和實(shí)時(shí)交互，如個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦、手機(jī)等。

2 全景圖虛擬漫游的制作流程與關(guān)鍵技術(shù)

全景圖的制作流程主要有全景圖拍攝、圖像拼接、圖像縫合和全景圖展示瀏覽四個(gè)環(huán)節(jié)，本文結(jié)合四川大學(xué)錦城學(xué)院的全景虛擬漫游系統(tǒng)進(jìn)行闡述。

2.1 全景圖拍攝

全景圖可以用全景照相機(jī)等特殊設(shè)備進(jìn)行直接拍攝，相機(jī)通常自帶生成全景圖功能，這種方式有簡(jiǎn)單、方便、快捷的特點(diǎn)，但通常設(shè)備成本較高，國(guó)外的設(shè)備有Nokia OZO、GoPro等，國(guó)內(nèi)的有強(qiáng)氧第三代VR攝像機(jī)、UCVR等。

全景圖也可以用普通數(shù)碼相機(jī)通過(guò)不同角度拍攝多張場(chǎng)景照片，然后將這些多角度的照片進(jìn)行拼接和縫合處理，形成一張完整的全景圖。這種方式拍攝所用到的設(shè)備有數(shù)碼相機(jī)云臺(tái)、三腳架等。

2.2 圖像拼接和縫合技術(shù)

在圖像拼接過(guò)程中，需要將相鄰圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和融合處理，其中，配準(zhǔn)處理主要是將圖像見(jiàn)發(fā)生平移、透視變形、色差、旋轉(zhuǎn)、等差別進(jìn)行配準(zhǔn)操作，最終形成一幅基本消除了接縫想象的圖像，圖像見(jiàn)能過(guò)渡自然。

在圖像拼接好之后，根據(jù)需要對(duì)漫游圖像進(jìn)行縫合處理，主要的操作有去掉裂縫、去掉“鬼影”、天地的修補(bǔ)等，最后生成一幅較為自然的全景圖。

2.3 全景圖的展示瀏覽

基于VR技術(shù)的全景圖展示的軟件有很多，如Pano2VR就是常用的軟件之一，它支持平面、圓柱、球面和立體體等投影展示方式，在Pano2VR中創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，可以同時(shí)將多張全景圖拖拽到項(xiàng)目中進(jìn)行編輯，系統(tǒng)默認(rèn)將第一張全景圖作為初始顯示效果，利用熱點(diǎn)功能將不同的場(chǎng)景通過(guò)超鏈接方式連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)任意區(qū)域的交互訪問(wèn)，根據(jù)實(shí)際要求將所有的全景圖按照順序依次調(diào)整完成。

Pano2VR軟件支持多種的全景導(dǎo)出格式，主要包括有HTML5、Flash等，本文以生成HTML5格式為例，介紹生成過(guò)程。首先將全景圖添加到Pano2VR工程項(xiàng)目中，然后在當(dāng)前的對(duì)話框中，選擇【輸出】項(xiàng)中的【新輸出格式】為“HTML5”同時(shí)點(diǎn)擊有方的【添加】按鈕，在彈出的【HTML5輸出】對(duì)話框中設(shè)置較高圖像顯示分辨率和漫游的特效功能等參數(shù)并指定生成HTML5全景頁(yè)面的文件路徑，Pano2VR軟件生成的HTML5全景頁(yè)面支持個(gè)人計(jì)算機(jī)和手機(jī)等終端的訪問(wèn)。以四川大學(xué)錦城學(xué)院校園為例，如下圖1-1所示。

圖1-1 基于Pano2VR的校園全景圖虛擬漫游系統(tǒng)

3 結(jié)束語(yǔ)

基于VR的全景圖虛擬漫游技術(shù)是目前計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人機(jī)交互的發(fā)展新方向，如何利用這項(xiàng)新技術(shù)構(gòu)建更加優(yōu)化的智慧校園，是相關(guān)專家和從業(yè)者們需要積極面對(duì)和認(rèn)真思考的新問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的初步探索和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的校園全景圖虛擬漫游系統(tǒng)。VR全景圖虛擬漫游技術(shù)還可以在教育、新聞報(bào)道、虛擬博物館、產(chǎn)品展示、在線旅游、房地產(chǎn)等眾多方面得到廣泛應(yīng)用。

[1]孫君菊,甘露. 基于Pano2VR的三維全景校園漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 福建電腦,2016,32(06):129-130.

[2]黃國(guó)政.基于Pano2VR的交互式校園全景漫游系統(tǒng)的研究[J]. 軟件工程師,2015,18(01):17-18.

[3] 姜麗鳳. 全景圖拼接關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].山東理工大學(xué),2008.

鄭偉(1986),男（漢）,中國(guó)，四川省資陽(yáng)市人，講師，碩士,研究方向：網(wǎng)絡(luò)新媒體、教育技術(shù)。

2017年四川大學(xué)錦城學(xué)院校級(jí)教研教改項(xiàng)目課題“基于VR技術(shù)的校園全景虛擬漫游系統(tǒng)的研究” 階段性成果。