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)運而生，利用VR技術(shù)實現(xiàn)實物展示的全新視角，其中，“VR+校園”將成為未來學(xué)校、智慧校園、虛擬圖書館、虛擬課堂、教學(xué)環(huán)境展示、招生宣傳等的一項重要發(fā)展方向，目前通過互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)獲取校園信息已經(jīng)成為學(xué)生、家中和社會的重要渠道。利用VR全景技術(shù)以實景虛擬的形式展示現(xiàn)實校園的景觀和設(shè)施，并通過互聯(lián)網(wǎng)向訪問者提供虛擬漫游，即將成為促進校園建設(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場景虛擬現(xiàn)實的一項技術(shù)。通過對校園的多方位、多路線的連續(xù)拍攝，將形成的圖像進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，同時還可以實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中的實時交互，如改變焦距、點擊虛擬對象等，使瀏覽者在虛擬場景中也能體驗到與實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行三維展示和實時交互，如個人計算機、平板電腦、手機等。

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)進行闡述。

2.1 全景圖拍攝

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

全景圖也可以用普通數(shù)碼相機通過不同角度拍攝多張場景照片，然后將這些多角度的照片進行拼接和縫合處理，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)碼相機云臺、三腳架等。

2.2 圖像拼接和縫合技術(shù)

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

在圖像拼接好之后，根據(jù)需要對漫游圖像進行縫合處理，主要的操作有去掉裂縫、去掉“鬼影”、天地的修補等，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)建一個項目，可以同時將多張全景圖拖拽到項目中進行編輯，系統(tǒng)默認將第一張全景圖作為初始顯示效果，利用熱點功能將不同的場景通過超鏈接方式連接起來，實現(xiàn)任意區(qū)域的交互訪問，根據(jù)實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，介紹生成過程。首先將全景圖添加到Pano2VR工程項目中，然后在當前的對話框中，選擇【輸出】項中的【新輸出格式】為“HTML5”同時點擊有方的【添加】按鈕，在彈出的【HTML5輸出】對話框中設(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全景頁面的文件路徑，Pano2VR軟件生成的HTML5全景頁面支持個人計算機和手機等終端的訪問。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

基于VR的全景圖虛擬漫游技術(shù)是目前計算機視覺和人機交互的發(fā)展新方向，如何利用這項新技術(shù)構(gòu)建更加優(yōu)化的智慧校園，是相關(guān)專家和從業(yè)者們需要積極面對和認真思考的新問題。本文通過對這項新技術(shù)的初步探索和應(yīng)用，實現(xiàn)了簡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)計與實現(xiàn)[J]. 福建電腦,2016,32(06):129-130.

[2]黃國政.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，四川省資陽市人，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)院校級教研教改項目課題“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。