云南禄丰世界恐龙谷三维全景虚拟展示应用初探*

杨文煜，龚 萍，徐晓敏

（玉溪师范学院 教师教育学院，云南 玉溪653100）

如今，人们对于数字化产品的使用率越来越高，甚至有“一部手机游天下”的说法，故而基于便利性考虑，虚拟展示技术也逐步渗入到各行各业中。而对于云南禄丰世界恐龙谷这样的景区，作者拟以三维全景虚拟展示方式来解决游客游览可能存在的现实问题。

1 禄丰世界恐龙谷现状分析

禄丰世界恐龙谷位于云南楚雄州禄丰县恐龙山镇。自2008年4月落成，因其境内恐龙化石埋藏遗址，发展成为国家5A级景区（可供人们涉猎遗址保护、科普学习、观光休闲等）。恐龙谷内设有包括入口景观区、恐龙遗址馆区、侏罗纪世界游览区和侏罗纪嘉年华游乐区在内的四大景区。其中，恐龙遗址馆是目前国内规模最大的，序列副馆主要带给观众动感体验（“陨石坑”环幕）和趣味竞赛项目（约有20余项与恐龙互动项目），而主馆展示震惊世界的恐龙大坟场和60余具装架恐龙化石。在侏罗纪游览区，有九大景观，如景色怡人的侏罗纪大瀑布，描述恐龙生活场景的群龙对峙、腕龙相亲、气龙追逐、双龙饮瀑、茂密的侏罗纪丛林等，逼真形象地再现恐龙王国充满生机的场景。同时在侏罗纪嘉年华广场，有多项大型游乐项目，诸如体验恐龙形态的“恐龙骑士”、气势浩大的“龙卷风暴”、嬉戏的“鱼龙击水”等，充满惊险兼具乐趣[1]。

近年来，恐龙谷景区游览的游客主要是家庭出游为全，其出游目的主要包括观光游览、为满足孩子科普求知欲、体验刺激游乐项目和慕名前来等。景区采用闭合环线游览路线，步行和乘坐观光车均可。作为黄金旅游线路上的一个分景区，恐龙谷旅宿设施并不是很齐全，大多游客都将其视为途经景点，停留时间不长（2-3小时左右），不作为旅程终点。因此，为了节省时间，大部分游客选择乘坐游览车，且多数游客在核心景点“遗址广场”停留时间占整个游览时间的三分之二，其他体验项目停留时间相对较短[2]。

虽然只是途径景点，游客停留时间不长，但游客一直都有游览行为。而同时，通过文献调研可知，随着时间变迁，因人类活动频繁，恐龙谷内的恐龙原型和地质环境正在日益恶化，亟待切实可行的非遗保护方式。由此可见，禄丰世界恐龙谷的数字化方式亟待解决。

对于非物质文化遗产保护，除了资源有效利用外，数字化的传承与保护是最直观最有效的方式。然而，当前有关恐龙谷遗址数字化保护尚未形成系统。近年来，国内政策的扶持都在为非遗保护提供机遇。如，中共中央办公厅、国务院办公厅于2018年10月印发的《关于加强文物保护利用改革的若干意见》中指出，要不遗余力加强科技支撑，充分运用信息技术（如大数据、人工智能、云计算、互联网等技术），推进“互联网+中华文明”之行动计划[3]。而对于数字化传承与保护来说，三维全景虚拟展示技术，因其能够以全方位互动式还原真实场景，使人们产生身临其境之感，已在各行各业中广泛应用，结合其优势可以融入恐龙谷文化保护之中，同时也进一步为游客游览服务。

2 三维全景虚拟展示设计思路

禄丰世界恐龙谷景区面积达3.6平方公里，呈2.5公里游览闭合环线。项目展开过程中，先到景区，了解景区主要路线，确定拍摄路线和大概拍摄的位置点。拍摄点应该尽可能地选在视野开阔的地方，拍摄点与点之间需要保持通视，以便制作热点切换。采集图像后，在PTGui中拼接形成全景图，运用Photoshop进行调整。最后，将处理后的全景图导入Pano2VR软件中进行全景漫游制作，加入文字信息和交互热点背景音乐等。具体制作流程如图1所示。

图1 设计流程图

3 全景图像采集

对云南禄丰世界恐龙谷进行实地调查，了解景区的游览路线、景点分布等相关信息，规划图片采集的位置点，为下一步图像的采集做好准备。

对于全景图像拍摄而言，获取原始素材直接影响获取后期拼接效果，故而获取全景图像至关重要。全景图像获取的方法主要包括以下3种方式：全景摄像机、鱼眼相机和普通相机采集图像[4]。全景摄像机可以直接获取全景图像，避免了后期处理的麻烦，但是制作成本较高。鱼眼相机属于专业设备，价格高。普通相机成本低，操作简单，已经逐步成为一种新兴的拍摄形式。

本研究选用了佳能600D相机，8-15mm的焦距镜头，全景摄影云台和三脚架等辅助设备采集现场图像，通过PTGui软件拼接缝合生成虚拟全景图。首先，基于原始素材拍摄效果和时间成本考虑，有必要根据实际需求对相机参数进行设置（如根据光照方向以及亮度等做手动曝光与自动曝光之选择）。其次，由于全景图像拼接软件的特殊性，在图像采集的过程中，相邻两张图片之间需要保持25%的重合度，在后续图像的拼接计算中，计算机才能充分地识别图像，提取出足够多的控制点，最终保证输出的全景图正确。再次，对于全景云平台和拍摄节点也需要根据实际情况制定出标准。由于拍摄场景较为复杂，为保证后期360°环形衔接，本次拍摄以每30°为一个节点，旋转一周拍摄12张图片，分别以上仰45°和俯视45°以及水平角度分别拍摄一组照片，最后在三脚架放置的地方补拍一张天空和一张地面，用于后期填补地面和天空的空缺之处，一个位置点共拍摄38张图片。如前文所述，拍摄获取到的这些相邻图片有诸多重叠的地方，在后期进行图片拼接时软件会自动消除重叠的部分，但需注意在拍摄的同时也要尽量避免游客进入画面以及运动的事物[5]。最后，将采集的图片按照位置点进行分组，同一个拍摄点需要设置相同的拍摄参数，如曝光量来平衡对焦距离等。

4 全景图像制作

通过PTGui软件拼接缝合生成虚拟全景图。PTGui是一款具有强大功能的全景图片拼接软件，其操作流程简单方便：导入一组原始图片；运行自动对齐控制点；生成全景图片文件。软件导入图片后能自动读取图片的镜头参数，识别图片重叠区域的像素特征，然后以“控制点”的形式进行自动缝合，用户也可以手动添加或删除控制点，从而不断提高拼接的准确度[6]。

图像处理操作步骤如下:

（1）加载图像。按拍摄位置点对拍摄图片进行分组和整理，打开PTGui在控制面板点击“加载图像”，将同一个场景的图片导入到软件中，适当调整图片方向，设置相机参数，如：镜头类型、焦距等。

（2）对准图像。点击“对准图像”，软件开始进行自动识别并分析图像，对图像的重叠部分进行识别对准。对准图像操作完成后，少数情况下会出现因为相邻图片间的明显参照物过少，软件无法识别，而需要进行手动添加控制点的操作[7]。

（3）增加控制点。在“控制点”选项卡下，选择要拼接的相邻图像，然后点击它们相互重合的地方。每张图片至少需要三个相同的控制点才可以完成后续的拼接。若相关图片对合成的全景图像影响不大，则可以选用移出图像的操作。

（4）优化图像。添加完控制点之后在控制面板选择高级模式点选“优化器”对全景图进行优化处理。优化结果平均控制点距离小于5，优化结果显示不错或者好等评价则可以选用该全景图。在全景图像编辑器中对图像进行处理，移动图像中心点和调整拼接不准确的图片。

（5）输出文件。在输出文件中修改保存路径以及文件名。根据相关场景设置名称（如广场.jpg），设置好后点击“创建全景图”。

（6）后期处理。若通过PTGui合成的全景图像存在残缺或过度不自然等问题，则需要利用Photoshop进行修正，以求达到更好的呈现效果。将处理好的全景图像采用拖放的方式放置到Pano2VR软件当中，点击“打补丁”，对全景图像进行平面投影调整视角提取有缺陷的图像，导入至Photoshop2020进行修复。

5 交互效果制作

把处理好的全景图像导入到Pano2VR软件中，点击“元素”菜单栏中的“热点”，双击屏幕中央自动生成预览的全景漫游图片添加热点，设置好热点的类型和需要展示的信息等。通过热点工具，把多个全景图整合成一条完整的路线，同时可以通过皮肤功能改变热点的外观，实现交互功能，使得制作出来的全景图更具有交互性。

6 结束语

总的来说，基于三维全景虚拟展示方式的云南禄丰世界恐龙谷景区，能够在现场实景展示的基础上，更有效地解决资源优化配置，改变实景固化的展示方式，因其不受时间空间限制，可进行虚拟化参观，也提高了游客游览效率。而同时，数字化展示方式也进一步拓展了恐龙谷文化传播途径，更是非物质文化遗产保护的重要方式。