720°动态全景虚拟现实技术在旅游文化中的应用研究

陈旭潮，吴国业，连锦鸿，李散散，谢意一

(广州工商学院 计算机科学与工程系，广东 广州 510850)

0 引言

近年来，随着我国虚拟现实技术的迅速发展，该项技术的应用普及更加深入，想在此基础上通过结合虚拟现实技术与旅游文化来打造全景虚拟漫游系统，将其渗透到百姓生活中。文章以广州中山纪念堂为例，从制作全部流程详细论述图像拼接和融合实现720°的环绕视角全景技术，真实还原场景三维信息在旅游景点的虚拟现实中加以应用，宣传旅游景点并给予用户舒适的浏览体验，充分展现该技术的沉浸性，为全景虚拟现实技术在旅游文化推广方面的实践提供详细的技术指导。

1 720°全景技术在旅游文化中的实际作用及意义

通过720°全景技术宣传旅游景点及文化，这种技术颠覆人们的传统旅游形式，脱离以往的图文宣传，营造全新的旅游模式；用户可通过动态全景虚拟现实实现远程体验，提高旅客的旅行质量，可以最大限度地减少消费者的期待误差，提升消费者对旅游景点的满意度以及好评率。让全国各地的人们能够打破时间和空间的约束，通过720°全景体验旅游实景并感受中国优秀的旅游文化，不仅有利于刺激旅游需求和旅游消费，还有利于提高中华民族的文化自觉和文化自信，进而激发人们对文化的热爱和保护传统的观念。

2 720°全景制作流程

2.1 实地考察

(1)选址：经过对广州多个景点的考察，最终决定选用广州中山纪念堂为此次制作动态全景的景点，相比其他景点，该景点地域广阔，能充分地把全景图特点展现出来。(2)拍摄时间：在拍摄时间上一般选择在上午 8:00—10:00及下午 4:00—6:00，该时间点光照合适，景点游客较少，避免光线对比太强。(3)拍摄位置：相机机位位于视角开阔场景的中心位置，避免用户使用时有偏移的感觉，提高用户体验感及景点观赏感。

2.2 硬件设备准备

依靠相片质量的全景图，良好的硬件设备十分重要。以实景为基础的全景图，制作过程中非常重要的部分是场景图片拍摄。为获得相对较好的拍摄效果，选用的是佳能系列单反相机，配备全景系列云台组件以及全景拍摄的系列三脚架并配备鱼眼镜头，它与广角镜头相比，收集图片速度快，视角更宽广，成像质量好，效率高。

3 拍摄景点照片

3.1 对设备的调节

为了能拍摄出具有一定视觉高度的全景图，拍摄人员在拍摄点需要支开三脚架，调节三脚架的高度大约为拍摄人员身高的一半，然后仔细调整三支脚的角度，确保三脚架云台水平无倾斜，把L型竖拍板安装在三脚架云台上。随后，拍摄人员面朝L形竖拍板有刻度的一面，装上相机(竖直方向)；镜头正对L形竖拍板固定钮的中心位置，通过单反相机拍摄中心位置观察L型竖拍板的固定钮中心点，微调竖拍板的位置，使L型竖拍板固定钮中心点与相机拍摄中心处于同一竖直位置，要尽可能扭紧固定钮，以防竖拍板松动出现偏差。

调整相机参数：先设置为自动对焦，按住快门键，参考其大概焦距，随后设置为手动对焦，然后根据景点调整参数。(1)调整焦距，焦距要随着当前拍摄场景的大小调整，使用焦距在10～15 mm。(2)调整感光度，在光照充足时，感光度一般控制在200以内，一张还原度高的照片，给人的感觉才更加有质感。在光线不足时，也无可避免地需要牺牲画质来确保照片的合理曝光。(3)调整快门速度，拍摄人文景物一般使用安全快门速度1/250～1/125 s。(4)调整光圈大小，拍摄全景图片时，需要确保图片的清晰度，加上拍摄距离也是比较近，因此在拍摄时选择小光圈，光圈大小一般使用f4。调整完成后，拍摄的一组照片的参数不能变更。若更改会使组图出现较大明暗偏差，出现拼合不成功或者色调不一致的情况[1]。

3.2 拍摄方法

使用佳能照相机及鱼眼镜头拍摄，依照一定的顺序(按照云台上的刻度尺，从0～360°旋转)保证时三脚架云台平稳旋转，保持相机位置不变。采用竖拍的方式，相机与L型竖拍板约 90 °，尽量固定不动；一组场景一共拍摄6～9张照片，其中，水平旋转拍摄 4张，扭动云台的旋转开关，对准转盘刻度，每拍一张旋转90°，一共4张，旋转360°；垂直旋转相机约90°向上，然后拍摄天空1张，此时需要拍摄者蹲下，以免人物入镜。拍摄地面时，相机垂直向地，拍摄者双手伸直拿好相机，两脚站稳，辅助者与此同时撤走三脚架等其他摄影设备，以免入镜，移动三脚架及云台，或手握相机，向下拍地 1～3 张，在拍地过程中，防止操作人员手抖的问题，拍摄多张照片增加容错率以及提高工作效率，避免重拍，拍摄的相邻两幅照片之间应有重叠，以便后期拼接[2-3]。

3.3 后期景点图片处理工作

3.3.1 图像全景图拼接处理

技术人员选用了Kolor Autopano Giga软件进行全景图拼接，Kolor utopano Giga 能够根据用户导入的组图自动进行图像拼接融合以及平滑图像细节等环节。随后生成一张新的全景平面图，如果新的全景平面图出现黑色破洞，则证明该图拼接不成功。这时就需要注意采集图像的重合度，图像重合度的高低决定了全景图像拼合时是否有足够相同的信息进行匹配拼接。合成全景图后，把全景图导进全景浏览工具软件进行浏览，仔细检查是否出现场景歪斜、错缝或者移动物体产生的重影等问题，发现问题后如果后期能处理的话就不用重拍，要是解决不了就要选择重拍场景。对于可以使用但存在瑕疵的全景图，可以利用Adobe Photoshop cc图像处理软件进行调整。

3.3.2 全景图像的后期处理

后期制作人员将已经合成好的组图，导入 Adobe Photoshop cc图像处理软件进行图像调色。首先，进行细节处理：调整图像中的阴影，让图片暗的地方变得明亮；其次，进行HDR色调调整，此步骤更加注重整体光线的协调性以及细节的处理，使色彩更加鲜艳丰富，增添生动；再次，对图片进行边缘柔化处理；最后，对图像进行色阶调整处理,调节光线平衡，使画面颜色过渡自然。

4 720°全景的漫游制作及发布

用Kolor Panotour Pro漫游制作软件，该软件有简单实用、效果较好、性能突出、功能强大、操作方便等特点。该软件的热点编辑器可以添加图片、视频、多边形、网络内容、镜头光晕、声音点以及可以对图像进行裁剪；制作人员将拍摄好的图像全景图和图像、标签、说明、音频等信息链接整合为一个整体，实现多组全景图漫游，然后生成HTML格式的全景网页，最终发布在平台上供用户进行使用。

5 结语

720°全景技术充分再现了立体感和互动性的景区信息，给人们留下有着悠久历史文化内涵的生动记忆，实现了对广州中山纪念堂的数字化、信息化、网络化的展示，提升了优秀历史文化宣传效果。

通过多次摄制与实践，笔者认为需要提高全景摄制技巧并注意的要点如下：(1)调节镜头参数，要平衡好一组图片的光线强度，找到一个平衡点去调节感光度、快门速度及光圈。(2)要学会找准拍摄时机，尽量避免有旅客出现在画面内，尽可能保证照片拍摄质量。(3)要双手稳定握住摄像机，在拍摄时要保持摄影机稳定，特别是拍摄地面的时候，当辅助者与此同时撤走三脚架等其他摄影设备要特别注意稳定摄像机。(4)要注意三脚架的调节，要固定好三脚架，避免因为调节照相机的时候导致位置的偏移，否则会影响照片合成的质量以及影响后期全景图像拼合的问题。