沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 張勝男 高如玉 高 權(quán)

基于全景圖的科普?qǐng)鲳^漫游系統(tǒng)設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 張勝男 高如玉 高 權(quán)

科普?qǐng)鲳^漫游系統(tǒng)是科普資源數(shù)字化建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。針對(duì)傳統(tǒng)的基于實(shí)體建模的漫游系統(tǒng)存在的制作復(fù)雜、周期長(zhǎng)等問(wèn)題，論文闡述了一種基于Pano2VR全景技術(shù)的漫游系統(tǒng)的制作方法。以拍攝的實(shí)景圖片為基礎(chǔ)，通過(guò)圖像拼接、全景圖投影、交互熱點(diǎn)設(shè)置、全景圖發(fā)布等環(huán)節(jié)快速建立起一個(gè)實(shí)用的漫游系統(tǒng)。

全景系統(tǒng)；科普?qǐng)鲳^；Pano2VR

引言

科普?qǐng)鲳^是一個(gè)匯集各類科技展品，面向社會(huì)公眾進(jìn)行科普宣傳和教育的重要場(chǎng)所。當(dāng)前隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字科普?qǐng)鲳^應(yīng)運(yùn)而生，它打破了傳統(tǒng)實(shí)地游覽場(chǎng)館的空間、時(shí)間限制，極大限度地?cái)U(kuò)展了科普?qǐng)鲳^的輻射區(qū)域和教育效果。

360°全景漫游是基于全景圖像的真實(shí)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它以全新的視角，身臨其境般的直觀感受全方位展示相關(guān)產(chǎn)品和空間，沉浸感強(qiáng)烈。與傳統(tǒng)的基于實(shí)體建模的三維虛擬漫游系統(tǒng)相比，具有生成方便，制作周期短，制作成本低、發(fā)布格式多樣，適合各種形式應(yīng)用的特點(diǎn)。目前，360°全景漫游已成為數(shù)字場(chǎng)館展示最為實(shí)用、有效的手段之一[1]。

1.全景圖及Pano2VR全景制作

全景圖是指通過(guò)廣角的表現(xiàn)手段以及繪畫(huà)、相片、視頻、三維模型等形式，盡可能多的表現(xiàn)出周圍的環(huán)境。

全景制作是指將專業(yè)相機(jī)360°環(huán)視拍攝到的一組照片或使用建模軟件渲染過(guò)后的圖片通過(guò)特定軟件進(jìn)行無(wú)縫處理，拼接而成一張全景圖像，從而把二維的平面圖模擬成真實(shí)的三維空間，并提供各種圖像操縱手段，以達(dá)到模擬和再現(xiàn)場(chǎng)景的真實(shí)環(huán)境的效果。

當(dāng)前，全景制作一般采用Pano2VR、Panorama、Maker、Ulead COOL 360等專門軟件[2]。例如，Pano2VR能把全景圖像轉(zhuǎn)換成Flash、HTML5、CSS3等格式輸出，轉(zhuǎn)換完畢就能直接在相應(yīng)平臺(tái)上瀏覽。除此之外，Pano2VR可定制皮膚，支持多國(guó)語(yǔ)言，支持多重分辨率漸進(jìn)式全景縮放，滿足不同虛擬漫游系統(tǒng)的要求。

2.基于全景圖的場(chǎng)館漫游系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于全景圖的科普?qǐng)鲳^漫游系統(tǒng)是一個(gè)面向具體場(chǎng)館的實(shí)景再現(xiàn)系統(tǒng)。從功能上不僅要真實(shí)地反映場(chǎng)館的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基本場(chǎng)景的瀏覽，而且要提供必要的導(dǎo)航以及操作手段，支持用戶自主選擇游覽路徑，實(shí)現(xiàn)交互式漫游。為此，全景系統(tǒng)設(shè)計(jì)了如下功能：

2.1 虛擬場(chǎng)景漫游

基于Pano2VR實(shí)現(xiàn)360°全景漫游。通過(guò)照相機(jī)進(jìn)行全景拍攝得到全景圖片，再進(jìn)行拼接而成的360°全景，使用起來(lái)更加真實(shí)直觀。

2.2 雷達(dá)掃描

雷達(dá)掃描主要是通過(guò)雷達(dá)指針獲取當(dāng)前的視角方向和范圍，從而使用戶可以辨別自己當(dāng)前所面向的方向。雷達(dá)所占面積較小，可以放置在播放器一角，方便實(shí)用。

2.3 導(dǎo)航地圖

導(dǎo)航地圖的設(shè)置主要是為避免復(fù)雜環(huán)境中的漫游迷失，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的快速定位。由于地圖一般所占面積較大，導(dǎo)航地圖需要隱藏在全景播放器側(cè)欄，其顯示由相應(yīng)動(dòng)作觸發(fā)，反之隱藏。

2.4 全景縮略圖

在場(chǎng)景過(guò)多時(shí)通過(guò)縮略圖可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的快速跳轉(zhuǎn)。系統(tǒng)中可提供放大鏡標(biāo)志按鈕來(lái)顯示/隱藏縮略圖。

2.5 平面圖瀏覽

這是一個(gè)不需要漫游直接進(jìn)入場(chǎng)館的快捷通道，直接打開(kāi)樓層平面圖，點(diǎn)擊相應(yīng)標(biāo)簽，即可進(jìn)入場(chǎng)景。

3.基于Pano2VR的場(chǎng)館漫游系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 Pano2VR全景漫游系統(tǒng)制作流程

Pano2VR全景漫游系統(tǒng)制作主要分為四個(gè)步驟：制作全景圖、創(chuàng)建Pano2VR工程文件、創(chuàng)建交互熱點(diǎn)、生成漫游系統(tǒng)。

全景圖由多張拍攝的實(shí)景圖片拼接制作，利用Pano2VR的全景圖輸出功能直接生成全景圖。為了保證Pano2VR制作的全景漫游的清晰度和系統(tǒng)運(yùn)行的流暢性，在輸出時(shí)應(yīng)選擇300dpi分辨率。

在Pano2VR工程文件制作中，主要是確定全景圖投影模型。Pano2VR設(shè)置了矩形球面投影、立方體圖片、柱形、T形、十字形等多種類型，我們可以選擇由軟件自動(dòng)判斷類型。

創(chuàng)建交互熱點(diǎn)，可以把不同場(chǎng)景進(jìn)行鏈接，實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)瀏覽。創(chuàng)建熱點(diǎn)時(shí)，需要設(shè)置熱點(diǎn)的提示文字，跳轉(zhuǎn)的場(chǎng)景，以及鏈接場(chǎng)景的查看角度。

Pano2VR支持生成Flash、HTML5、CSS3等多種格式的漫游系統(tǒng)。為保證生成圖片的顯示效果，可把窗口尺寸設(shè)置為較大的像素值。此外，還可以設(shè)置漫游的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)慣性、鼠標(biāo)靈敏度、漫游縮放等各種參數(shù)，以達(dá)到更好的漫游體驗(yàn)效果。

3.2 關(guān)鍵問(wèn)題

3．2．1 圖片采集與拼接

全景圖片采集是全景圖制作的關(guān)鍵步驟，一般需要通過(guò)專業(yè)的全景拍攝器材拍攝。考慮到制作成本，也可通過(guò)普通相機(jī)借助三角架和云臺(tái)完成拍攝，通過(guò)后期的加工制作拼接形成全景圖。

圖像拼接可使用Photoshop軟件進(jìn)行，具體拼接流程為：合并圖層、修補(bǔ)拼接處、裁剪圖片、輸出全景圖片。其中，接縫處拼接可使用Photoshop中的修補(bǔ)工具、污點(diǎn)修復(fù)畫(huà)筆工具和仿制圖章工具。裁剪位置最好是墻或者是容易銜接的地方，這樣拼接后不容易看出接縫。

沈陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目（F15-194-5-00）。