全景在线漫游工作园区技术的研究

张腾飞 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所

全景在线漫游工作园区技术的研究

张腾飞 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所

全景在线漫游工作园区是一种性价比极高的虚拟现实解决方案,高清晰度全景三维展示园区的优美环境可以给员工一个身临其境的体验。本论文正是从这个角度出发,详细论述了实现全景在线漫游的理论基础、关键技术以及设计思想。

虚拟工作园区 漫游系统 虚拟现实

全景在线漫游技术实际上是采用虚拟现实技术来浏览工作园区的一种新的方式，它存在于计算机网络空间，是虚拟现实技术与 web 网络技术相结合的产物。即利用虚拟现实技术，在计算机网络上对园区进行逼真地模拟仿真和再现。

一、基于静态图像的互动虚拟全景技术的特点

基于静态图像的互动虚拟全景技术是新一代以平面静态图像或照片为基础的初级虚拟全景技术。其基本功能是将物体或空间不同方位的静态实景照片按照相互的关系有机连接起来，在视觉上形成对物体或空间的整体认识。由于其独特的技术特色，使得它在立体空间的展示、立体物体的展示、虚拟场景的构造等方面有着独特的优势。

（一）实景建模，具有较强的真实感

由于采用实景建模的虚拟全景技术，使它较之传统的虚拟全景技术有着更高的真实感、更丰富的图像和更鲜明的细节特征。

（二）三维操纵，具有较强的交互性和沉浸感

员工可以通过普通鼠标或键盘控制体验的进程和顺序，也可以对园区内场景进行放大、缩小和720°旋转等操作，如身临其境对物体进行全方位的交互观察和学习，以达到了解楼宇形状、结构和特征的目的。

（三）制作简单，制作周期较短

工具软件使用简单，应用系统制作的可控性较强，有较好的应用前景。

二、系统总体设计

（一）系统设计总体目标

本文制作系统将从全景图制作、虚拟漫游场景中的交互设计、项目发布等漫游项目制作各阶段予以全程支持。

（二）项目主要研究内容

本文主要是对虚拟全景漫游关键技术进行研究（包括全景模型研究、全景图合成技术、虚拟全景漫游交互技术、全景图显示技术、虚拟场景的动画贴图技术、快捷简便的全景漫游场景制作流程研究等）形成全景图制作工具及虚拟漫游场景制作工具。

1.全景图像的摄影设备

全景图像的拍摄要求 360 度无死角的视角角度，所以对全景设备有着较高的要求，总体来说在图像的采集过程中要求有三点：首先是单幅图像的采集尽可能的视角范围比较大；其次在图像采集的过程中要求图像的曝光、色温要有一致性，方便后期的拼接与合成；最后是图像采集过程中要求围绕镜头的节点进行旋转。

相机的选择照相机是全景摄影图采集过程中必不可少的设备，采用专业的单反相机是全景摄影最佳的选择。

2.全景用摄影镜头

鱼眼镜头。全景图像的信息采集的镜头选择鱼眼镜头无异于是最好的选择，鱼眼镜头有超宽广的视角，视角接近 180 度，在对于 360 度图像信息的采集中，只需要两张或者三张鱼眼图像就可以拼合而成，从而大大的提高了全景图的制作效率。

3.全景在线漫游技术研究

（1）全景模型研究。根据全景图投影展示方式的不同，主要把全景模型分为3种模式：立方体模式、圆柱模式和球面模式。这三种模式就是分别把已经拼接好的全景图投影到立方体、圆柱体、球体的内表面，在展示时，根据视域的方向将全景图像中相应部分进行反投影，就能够获得视域处的视图。

（2）研究全景图合成技术。全景图合成技术要求两幅图像保证一定比例的重叠区域。所以，拼接的首要问题就是找到相邻图像的重合部分，即图像对齐问题，它的实质是寻找两幅图像之间的内在联系，找出两组对应数据之间的关系。适合全景图的图像融合技术。景物重合部分也会不完全一致，如有亮度和色彩差异，会造成拼接处有不连贯的痕迹，利用图像融合技术能使拼接处连贯一致。

（3）虚拟全景漫游交互技术。虚拟全景漫游需要构造某个特定场景的逼真的虚拟现实空间，利用 flash 技术以及其他交互技术对拼接后的全景图像进行漫游交互处理用 Photoshop 以及其他的全景处理软件可以制作出静态的全景图，但是全景图的拼接完成只是整个全景漫游的二分之一的工作，制作出带有交互效果的全景漫游图，才是整个全景漫游制作的最为重要的部分。

以上漫游效果的实现也有很多种方法，可以利用 virtools、vrp 虚拟现实编辑器、Flash 等一些软件来实现，但是由于Flash的高扩展性一般情况下都使用 Flash 完成互动漫游效果的制作。

（4）全景图显示技术。在进行虚拟漫游时，需要把全景图根据视角等参数动态生成显示在屏幕上的视平面图像，这一过程性能或效果不够好将直接影响用户体验。我们采用全景图数据预调、视点空间缓冲预调、视图变形、视图插值、加强场景透视感、图像平滑过渡等一系列技术使得用户视点转移时场景能够平滑过渡，保证用户视觉的一致性，使用户产生在实景空间中行走的感觉。

（5）虚拟场景的动画贴图技术。为了使虚拟漫游时场景更加逼真，可以在场景的某区域加载一段视频，提供浏览者感兴趣的信息。可以把全景图作为场景的背景，把flash动画作为贴图，使漫游时某区域可播放动态视频。

（6）快速简便的全景漫游场景制作支持。利用制作好的全景图图片制作虚拟漫游场景，可在各场景中添加各种标识、控制条、声音、视频、LOGO等，支持交互体验，整合地图导航和索引图导航。最终可输出swf格式的全景漫游项目，可控制的文件尺寸满足网络发布的需求。

三、结语

通过全景在线漫游技术，人们可以沉浸式飞入已设计好的园区，自由观摩园区的各个角落，体验园区基础设施，感受整个产业链的布局。全景在线漫游技术，不仅仅有助于解决园区招商，更重要的是使园区内企业产品研发、消费等，从感官式向体验式转变。

[1]胡小强.虚拟现实技术基础与应用[M].北京邮电大学出版社，2009 .

[2]周苏.多媒体技术[M].中国铁道出版社，2010 .