摘要：景區(qū)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指在真實(shí)的旅游景點(diǎn)建模基礎(chǔ)上，通過虛擬的畫面或超現(xiàn)實(shí)的風(fēng)景進(jìn)行虛擬旅游，為虛擬旅游創(chuàng)造一個(gè)逼真的環(huán)境，游客可在名勝之間暢游。同時(shí)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，游客也能了解到一些關(guān)于歷史和文化的知識(shí)。虛擬景區(qū)系統(tǒng)的實(shí)施，能夠增強(qiáng)景區(qū)的宣傳和推廣作用。隨著當(dāng)今社會(huì)旅游的興起，為了滿足現(xiàn)代市場對人才的需求，提高游客的興趣，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了快速發(fā)展。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對景區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)研究和再現(xiàn)，讓參觀者對景區(qū)的信息有更多的直接感受。網(wǎng)絡(luò)虛擬旅行的實(shí)現(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)和溝通得以實(shí)現(xiàn)。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建了一種交互性、虛擬性、沉浸性的立體景觀，讓參觀者置身其中。在公眾關(guān)心的重大規(guī)劃、工程方案的設(shè)計(jì)中，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將現(xiàn)有的方案輸出到視頻文件中。這不僅可以提高游客對這個(gè)項(xiàng)目的熱情，也可以提高他們的參與程度。本文在Unity3D的基礎(chǔ)上，將虛擬影像與使用者的觸覺、三維影像緊密地融合在一起。此次虛擬漫游，主要是利用Krpano架構(gòu)實(shí)現(xiàn)漫游者真實(shí)的自然環(huán)境和聽覺，這一技術(shù)為實(shí)現(xiàn)圖片的漫游拼貼提供了參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：Unity3D技術(shù)；全景瀏覽；虛擬旅游展示；交互操作

AR技術(shù)利用電腦影像技術(shù)和空間位置為用戶提供一個(gè)交互式的可沉浸的虛擬三維空間，與使用者進(jìn)行漫游互動(dòng)，而圖像強(qiáng)化技術(shù)則是根據(jù)使用者的移動(dòng)行為來作出相應(yīng)的調(diào)整。隨著時(shí)代的發(fā)展，手機(jī)終端必須加大對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研發(fā)力度，以滿足用戶不斷增加的應(yīng)用需求。在確定了項(xiàng)目的計(jì)劃后，利用多媒體宣傳片的形式，進(jìn)一步加強(qiáng)項(xiàng)目的宣傳和展示。并運(yùn)用GIS技術(shù)對旅游景點(diǎn)進(jìn)行管理與決策。采用電腦技術(shù)，通過3D仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使旅游者能夠真實(shí)地感受到所處的景色。在景區(qū)內(nèi)，游客可以選擇漫游、瀏覽、觀賞風(fēng)景名勝等多種功能，在電腦前就能看遍全球的名勝古跡和風(fēng)景，還能拍照留念。本文在Unity3D的框架下，利用AR技術(shù)和增強(qiáng)圖像技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新的AR標(biāo)記信息的處理方法。該系統(tǒng)在一定程度上確保了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而為手機(jī)用戶提供更直觀、更準(zhǔn)確的體驗(yàn)，達(dá)到真實(shí)的虛擬體驗(yàn)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶能夠通過手機(jī)進(jìn)行即時(shí)獲取和分析、理解和表達(dá)，實(shí)現(xiàn)由實(shí)體向虛擬的過渡[1]。

一、Unity3D與虛擬旅游概述

（一）Unity3D概述

1.Unity3D概念

Unity3D是由丹麥Unity Technologies開發(fā)的跨平臺(tái)游戲開發(fā)引擎，是一個(gè)專門的整合游戲開發(fā)工具。該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的繪圖能力，同時(shí)具有交互和可移植的能力。主要內(nèi)容包括圖形處理技術(shù)、三維建模和繪制技術(shù)、動(dòng)畫合成等。它最大的特色就是在多個(gè)平臺(tái)上有很好的表現(xiàn)，比如PC、Mac、Android等，也可應(yīng)用于微軟、任天堂、索尼等公司的產(chǎn)品，受到了市場的青睞。Unity3D是最近幾年發(fā)展非常快的三維編程技術(shù)。

對于那些熱衷于玩游戲或者虛擬現(xiàn)實(shí)的人來說，學(xué)習(xí)C++之類的程序語言或者是工業(yè)級(jí)的游戲引擎是一件非常困難的事情。Unity3D是當(dāng)今最受歡迎的3D繪圖軟件，它具有功能強(qiáng)大、操作簡單、交互性好、便于維護(hù)和擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)。Unity3D整合了許多開發(fā)資源，包括地形生成工具、實(shí)體引擎、粒子系統(tǒng)、通用腳本等。另外，Unity3D還提供了一個(gè)龐大的類庫：Mono Behavior。在這里，開發(fā)者可以輕松地使用這些方法來實(shí)現(xiàn)功能[2]。

采用OpenGL和DirectX作為開發(fā)平臺(tái)，在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用比較困難，而使用Unity3D作為虛擬現(xiàn)實(shí)的開發(fā)平臺(tái)，可以大大減少軟件的開發(fā)難度，并提升制作的速度。

2.Unity3D的特點(diǎn)

（1）自動(dòng)資源導(dǎo)入和管理功能

所有資源都在Assets文件夾中，不需要額外的資源，并且可以根據(jù)場景中的資源變化實(shí)時(shí)更新場景中的資源。這樣既可以節(jié)約內(nèi)存，又可以提高繪制效率。同時(shí)，無需生成新的文檔，使整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程更加簡便和快速。可以使用UML進(jìn)行3D模型的建立。目前，很多虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的輸出格式都能被Unity3D支持，但主要是支持3ds Max和Maya。

（2）智能界面設(shè)計(jì)可視化

通過編寫程序接口，實(shí)現(xiàn)了所有的開發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了高效的腳本編寫?；谀K化的設(shè)計(jì)思路，構(gòu)建了基于框架的整體應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Java語言，易于移植，可為客戶提供各種不同的開發(fā)工具，軟件的可重用性很強(qiáng)?；跇?gòu)件的開發(fā)，在不同的項(xiàng)目中，需要利用C#重新編寫整個(gè)的邏輯，但是所有的資源都可以按照原來的程序進(jìn)行。只需一鍵即可完成多平臺(tái)的開發(fā)和部署，支持PC、手機(jī)和主機(jī)三種不同的平臺(tái)。

3.入門簡單

入門比較容易。C#的開發(fā)要比C/C++簡單，而且Unity3D的應(yīng)用非常完善，學(xué)習(xí)的內(nèi)容也非常豐富。U3D是目前主要的AR/VR應(yīng)用程序之一。由于移動(dòng)互聯(lián)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛速發(fā)展，AR成為一種新型的互動(dòng)形式，正成為一種新興的交流手段，能更好地反映出學(xué)生在課堂中的主導(dǎo)作用。對于初學(xué)者而言，相對容易學(xué)習(xí)，應(yīng)用面更廣泛。

（二）虛擬旅游概述

1.虛擬旅游概念

“虛擬旅游”指的是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR），對真實(shí)或超現(xiàn)實(shí)的風(fēng)景進(jìn)行仿真，讓游客置身其中。其方式有以下幾種：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)虛擬的旅游環(huán)境，讓游客完全置身于虛擬的環(huán)境中，并利用多種互動(dòng)裝置與周圍的環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，從而獲得相應(yīng)的體驗(yàn)；有視覺、嗅覺、觸覺、味覺等多種真實(shí)感覺；在虛擬旅行結(jié)束后，可以從虛擬環(huán)境中獨(dú)立地退出，回歸真實(shí)的環(huán)境[3-4]。

2.虛擬旅游的特點(diǎn)

虛擬旅游的主要特點(diǎn)可概括為如下幾個(gè)層面（如圖1所示）。

高科技含量：以先進(jìn)的電腦展示、模擬、模型、軟件等為核心。有了這些技術(shù)的支持，虛擬旅行將會(huì)帶給人們真正的視覺體驗(yàn)和方便的體驗(yàn)。

交互性：使用者可以使用鼠標(biāo)、鍵盤、數(shù)據(jù)手套等多種電腦外設(shè)。3D虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備可以進(jìn)行旅游觀光或者點(diǎn)選查看。

超空間性：可以讓開發(fā)者隨時(shí)隨地在電腦上建造一個(gè)虛擬的或真實(shí)的世界。

經(jīng)濟(jì)性：利用電腦，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以擺脫以往各種客觀條件的限制，避免受到氣候等自然條件的制約，降低了交通成本，提高了旅行的安全性。

3.虛擬技術(shù)意義

除了“虛擬旅游”所包含的“即時(shí)”功能之外，它的實(shí)際意義更廣泛，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①通過虛擬旅行，能夠更好地保護(hù)瀕臨滅絕的文化遺產(chǎn)。在信息化的飛速發(fā)展下，數(shù)字化技術(shù)在很多方面都得到了廣泛的運(yùn)用，而虛擬旅行就是其中的一個(gè)。虛擬旅行通過虛擬的方式來模仿真實(shí)的世界，它能使人們親身體驗(yàn)到大自然和社會(huì)的生活。這既具有人文與科研的雙重意義，也是對地形地貌進(jìn)行數(shù)字化的一種有效手段。

②可以對虛擬旅行進(jìn)行策劃。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)是當(dāng)前比較受歡迎的一種方式。該系統(tǒng)除了具備較強(qiáng)的圖形加工能力外，還具備多重互動(dòng)模式，可以模仿真實(shí)生活中的不同場景。在旅游度假區(qū)的規(guī)劃中，運(yùn)用虛擬技術(shù)進(jìn)行旅游規(guī)劃，其可行性非常高，因而被普遍運(yùn)用于旅游景點(diǎn)的設(shè)計(jì)與策劃中。

③以虛擬旅行為基礎(chǔ)，進(jìn)行交通規(guī)劃的研究。如今云計(jì)算、大數(shù)據(jù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的運(yùn)用。而虛擬旅游也是近年來興起的一種新型旅游形式。因?yàn)樘摂M旅行的信息包括了交通、住宿、氣候等，所以游客們可以根據(jù)自己的信息來規(guī)劃自己的行程。

④可以將虛擬旅游和科學(xué)普及教育有機(jī)地結(jié)合起來。虛擬旅行是指人們在虛擬環(huán)境中與真實(shí)世界進(jìn)行互動(dòng)的過程。虛擬旅游不僅僅是一種普通的旅游，更是一種能夠滿足人類對未知世界的探索、獲得新知識(shí)的渴望與需要。無論是想去參觀自然界中無法到達(dá)或者是很難到達(dá)的地方，通過虛擬旅游技術(shù)都可以到達(dá)這些地方，并為用戶提供相應(yīng)的背景知識(shí)介紹，為人們提供更人性化的服務(wù)。

二、實(shí)現(xiàn)圖像分割

基于圖像的灰度、色彩、質(zhì)感和形態(tài)，Unity3D可以根據(jù)圖像的基本屬性，采用局部的圖像特征進(jìn)行簡筆畫，使得各圖像之間沒有交疊。并利用特定的編程方法，得到相同屬性的圖像特征點(diǎn)。根據(jù)圖像的上分噪點(diǎn)，可以在各地區(qū)和不同的場景中產(chǎn)生的圖像，其基本特征具有顯著的差別。如果要在一個(gè)特定的環(huán)境中進(jìn)行漫游，那么就需要使用Photoshop和Gimp設(shè)計(jì)一些比較好的圖形繪制接口[5]。在進(jìn)行圖形繪制時(shí)，需要對這些圖形進(jìn)行數(shù)據(jù)化，然后利用程序?qū)ο嚓P(guān)的3D數(shù)據(jù)進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的反射和加工。在這些數(shù)據(jù)完成后，圖像會(huì)被編入3D圖像中。圖像數(shù)據(jù)將會(huì)根據(jù)圖像的二維特性進(jìn)行3D掃描，然后通過編輯程序?qū)?D模型進(jìn)行修改。通過圖像的交替細(xì)分、二維與圖像的立體對比，匹配后，按照需要進(jìn)行圖像顯示，在采集時(shí)進(jìn)行圖像的自動(dòng)加工。數(shù)據(jù)圖像的可見性是利用三維視圖編輯技術(shù)，利用剖面技術(shù)對圖像的各基本特征進(jìn)行局部插補(bǔ)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)差異分割圖像。將圖像分為4個(gè)方向自動(dòng)匹配，圖像編輯切片自動(dòng)連接圖像數(shù)據(jù)。用不同的解析度來表示數(shù)據(jù)Volume值，可以是從坐標(biāo)軸的任何一個(gè)點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，也可以是拉貝爾映射值。在圖像處理中，設(shè)定適當(dāng)?shù)拈T限及等級(jí)追蹤編輯器，將處理后的影像儲(chǔ)存于對應(yīng)的檔案，并能及時(shí)觀察影像的大小與強(qiáng)度的改變。

三、以SketchUp、Unity3D為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)虛擬場景漫游與場景互動(dòng)

在建筑旅游風(fēng)景設(shè)計(jì)方面，可以利用SketchUp和Unity3D來完成虛擬場景的漫游和互動(dòng)。通過SketchUp技術(shù)對三維模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和修正，并在修正三維模型后使用Unity3D模型。通過將所建立的模型和Unity3D、3dsmax相融合，構(gòu)造出一個(gè)完整的游戲畫面，并在此基礎(chǔ)上加入一些互動(dòng)操作等新的功能。從兩個(gè)角度探討了建筑和人的互動(dòng)。一是利用Culture模型進(jìn)行模型化；二是利用Photoshop技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像的繪制。Unity3D對視頻進(jìn)行了一些細(xì)節(jié)的優(yōu)化，角色控制器和設(shè)計(jì)是基準(zhǔn)，圖像和數(shù)碼模型添加了一個(gè)圖像加工過程。碰撞器用于場景漫游設(shè)計(jì)的3D場景圖。

四、影像拼接線圖片處理

影像拼接是以一幅影像的連續(xù)影像為基礎(chǔ)，在該影像的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，以該影像的基點(diǎn)為基礎(chǔ)，將該影像的基點(diǎn)以一系列的方式進(jìn)行投影。數(shù)碼影像信息是通過透視技術(shù)將影像轉(zhuǎn)換到其他位置，計(jì)算機(jī)根據(jù)影像坐標(biāo)系和計(jì)算機(jī)的坐標(biāo)系，對某些變形的影像進(jìn)行修正，然后根據(jù)特征點(diǎn)選擇影像，并根據(jù)影像的亮度和色彩進(jìn)行均勻的匹配。不過，由于圖像中有許多特征點(diǎn)，所以在進(jìn)行自動(dòng)拼接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些錯(cuò)誤。為了保證圖像的質(zhì)量和完整性，防止盲區(qū)的產(chǎn)生，安裝無人偵察機(jī)照相時(shí)，盡可能將攝影機(jī)的角度調(diào)低。在這種情況下，兩張照片的變化就是對特征點(diǎn)進(jìn)行校正，能很好地解決拼接后的圖像之間的關(guān)系，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和移動(dòng)一臺(tái)照相機(jī)所拍到的圖像，從而使兩個(gè)照相機(jī)之間的采樣位置發(fā)生一定的改變。圖像的邊緣被加工，就能將內(nèi)部的直線直接編織為曲線的圖像。

五、全景拼接線圖片處理

全景拼接圖像的繪制是以影像的映射模式為媒介，將影像經(jīng)軟件轉(zhuǎn)換成立體影像。選取適當(dāng)?shù)挠成淠Ｊ?，再由攝影機(jī)拍攝的影像進(jìn)行影像比對。在橫向拼接中，主要采用基于游動(dòng)的圖像來獲取特征點(diǎn)，并通過相應(yīng)的算法來實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)的匹配。將匹配的拼接點(diǎn)與先前已錄入的影像進(jìn)行對應(yīng)，程序按照對應(yīng)的匹配點(diǎn)對影像進(jìn)行Warp轉(zhuǎn)換。

六、結(jié)束語

總之，該項(xiàng)目采用漫游技術(shù)對Unity3D影像進(jìn)行壓縮，從而產(chǎn)生一個(gè)真實(shí)的旅行場景。通過電腦仿真觀眾的真實(shí)體驗(yàn)，通過互聯(lián)網(wǎng)讓人們足不出戶即可實(shí)現(xiàn)周游各地景觀的旅游方式。虛擬現(xiàn)實(shí)漫游技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，滿足了用戶在不同層次上的需求，實(shí)現(xiàn)了多元化的旅游體驗(yàn)。

作者單位：梁永文 蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué)

參" 考" 文" 獻(xiàn)

[1]孔繁宇，鐘寶榮.基于Unity3D的虛擬文物展示平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].長江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，2018（77）： 126-129.

[2]曾林森.基于Unity3D的跨平臺(tái)虛擬駕駛視景仿真研究[D].長沙：中南大學(xué)，2013.

[3]賈曉鋒.基于EON Studio的減速器虛擬裝配技術(shù)研究[D].蘭州理工大學(xué)，2014.

[4]孫曉林，賈曉. 基于Unity3D的虛擬戶型展示設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用， 2014（10）：210-211.

[5]劉曉珍，謝富平.基于Unity3D圖像的虛擬旅游展示研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)， 2019，06（18）：288-290.