360度虚拟全景技术

第一节 虚拟全景技术概述

虚拟全景技术是在网上能够进行360度全景观察，而且通过交互操作，可以实现自由浏览，从而体验三维的VR视觉世界。全景图像，是指大于双眼正常有效视角（大约水平90度，垂直70度）或双眼余光视角（大约水平180度，垂直90度），乃至360度完整场景范围的照片。

全景摄影是指把相机环360 度拍摄的一组照片通过无缝处理，所拼接成的一张全景图像。现在随着人们的实际需要，全景摄影的内涵也发生了变化，把相机环某一个大角度（不一定为360度）拍摄的一组照片或环360度拍摄的一组照片，经过处理所拼接成的一张图像，都称作全景图像。

然后运用一定的网络技术将全景图像在互联网上显示，并具有较强的互动性，使您能用鼠标控制环视的方向，可左可右，可上可下，可近可远，可大可小，使您有身临其境的感觉，称之为虚拟全景。

1．虚拟全景技术的分类

 

几年来，虚拟全景技术已经从简单的柱形全景，发展到球形全景，对象全景等。

 

柱形全景： 柱形全景是最为简单的全景虚拟。所谓柱形全景，您可以环水平360度（或某一个大角度）观看四周的景色，但是如果用鼠标上下拖动时，上下的视野将受到限制，您看不到天顶，也看不到地底。这是因为用普通相机拍摄照片的纵向视角小于180度。显然这种照片的真实感不理想。

 

球形全景：球形全景视角是水平360度，垂直180度，全视角。可以说您已经融入了虚拟环境之中了。球形全景照片的制作比较专业，首先必须用专业鱼眼镜头拍摄两张照片，然后再用专用的软件把它们拼接起来，做成球面展开的全景图像，最后把全景照片嵌入您的网页中。在美国，也不是所有的制作软件都支持球形全景。有的专业公司提供球形全景制作的全套软硬件设备，但价格昂贵。

 

立方体全景：是另外一种实现全景视角的拼合技术，它打破了原有单一球型全景的拼合技术，使您能拼合出更高精度和更高储存效率的全景。立方体全景照片的制作也比较复杂，首先拍摄照片时，要把上下前后左右全部拍下来，但是可以使用普通数码相机拍摄，只不过普通相机要拍摄很多张照片（最后拼合成六张照片），然后再用专用的软件（如3Dvista商业版）把它们拼接起来，做成立方体展开的全景图像，最后把全景照片嵌入您的网页中。

 

对象全景: 对象全景是瞄准互联网上的电子商务的。它与风景全景的主要区别是：拍摄时瞄准对象（如你要拍摄汽车，汽车就是对象），转动对象，每转动一个角度，拍摄一张，顺序完成。然后选用对象全景的播放软件，并把它们嵌入你的网页中，发布到您的网站上。

 

球形视频：这是一种全动态，全视角，带音响的全景虚拟，美国已有公司推出其顶尖产品（如pixmaker pro商业版、3Dvista商业版支持视频合成），效果很不错，只可惜，目前的网络带宽不足，几十M的下载使人无法忍耐。 
 
2．虚拟全景显示插件的比较

 

Java Applet：其优点是无须下载插件，文件尺寸小而且下载快，是最常用的全景显示插件。但是它也有缺点，就是幅面较小，图像质量稍差，动态显示时有跳动感，不很连续，不支持Windows XP。

 

QTVR：其优点是图像质量最好，与其他Web3D或视频播放共用插件，支持cubic全景。其缺点是需要下载插件Quicktime，适于在本地主机上演示，有专用文件格式(.MOV)，制作工具软件专用，需quicktime VR authoring studio ，但使用极为普遍。

Shockwave3d：其优点是图像质量好，文件尺寸小，能与其他Web3D共用插件。缺点是需要下载插件Shockwave Player、Shockwave Director player和 Flash player。虽需下载插件， 但使用极普遍。<br>Imove：其优点是图像质量好,可做大幅面全景。缺点是需要下载插件，文件尺寸稍大。其全景是专用文件格式，3DMAX或3DVIZ可输出此文件格式(.PAN)。

3．虚拟全景技术的应用

 

（1）教育领域的应用

虚拟全景技术以较低的制作成本获得一定程度的虚拟现实体验，它在立体空间的展示，立体物体的展示，展品的介 绍，虚拟场景的构造等方面有着作独特的优势。 教育过程中的很重要的一个过程就是呈献知识信息，而虚拟全景技术 在呈献知识信息方面有着独特的优势，它可以在 广泛的科目领域提供无限的VR体验，从而加速和巩固学生学习知识 的过程， 因而它在教育领域的有着十分广泛的应用前景，特别是在建筑工程学、考古学、医学教育、导游培训、历 史教育、化 学和物理教育、社会科学等方面具有很大的发展空间。

（2）商业领域的应用

全景摄影是一种比较实用的技术，在网络带宽仍然紧俏的今天，是在互联网上展示准3D图形的好工具。然而它 毕竟不是真3D图形技术，它的交互性远远不如基于造型技术的虚拟现实。但是它现在也有广阔的发展前景，可应用于 网站建设、多媒体光盘制作、电子商务、房地产展示、虚拟旅游、地理信息系统、宾馆酒店、虚拟展览等领域。场景 场地展示： 身临其境的感受，应用于建筑装饰、宾馆、餐馆、 KTV、个性酒吧、娱乐城、高尔夫球场、艺术 馆、美术馆、博物馆、展览馆等等。

旅游风光展示：通常人们对通过宣传手册获得景点的认识也仅仅是表面的。每一个潜在旅游消费者都希望在出 游之前身临其境般的体验景点游览的过程。通过计算机虚拟技术可以实现以上设想。还能以触摸屏、光盘、现场演示 的多种表现形式来体现。

楼 盘 展示：真实的展现楼盘的居住环境、室内格局，是商家向用户展示楼盘的最佳方法。 GIS地理信息系统： 面对着大家的不再是一张平面的地图，而是实际的可感知的城市：360全景漫游，让整个城市最 有代表的风貌凹 现，配合功能强大的GIS地理信息系统，数字城市的宽带漫游带你畅游世界。

产品物品展示：栩栩如 生的物体，诸如汽车、摩托车、时装、古董、珠宝、钟表、艺术品、服装、玩具、 仪器设备、家用电器等。

招 商 引资：以虚拟漫游及三维漫游的方式表现招商环境，对于潜在资源可以融和其它形式综合体现，同时适于 互联网的浏览方式让旅游招商引资的面向用户更加广大。

 

 

第二节 全景照片的拍摄与技巧

 

 

虚拟全景的拍摄虽然并不复杂，但也需要一定技巧。有关镜头的选择、光圈与曝光的选择、分辨率的选择等有关知识，一些拍摄的技巧及应该注意的事项，以便一次拍摄出精彩的照片。

 

1．拍摄器材的准备

 

数码相机：拍摄全景照片使用数码相机较好。近几年，随着数码技术的发展，数码相机基本上得到了普及，而且价位也不算高。使用数码相机，可以省去冲洗照片、扫描以及对扫描后的图像进行技术处理的麻烦。但是选择数码相机，要确保至少能够拍摄出640×480解析度的照片。解析度越高，拍摄出的照片质量越高。但是随着解析度的增加，你所要拼接的图像越大，增加了拼接的工作量。

 

三脚架：三脚架是拍摄全景照片必不可少的工具之一。由于在拍摄的过程中，要不断的旋转照相机进行拍摄，所以一定要选择一个稳固结实的三脚架。

 

赤道仪：对于制作实体实物的虚拟（如：汽车、家用电器、仪器设备等），还要选择一个可以旋转的平台。有条件的话，可以直接购买一个赤道仪；没有条件的，自己做一个可以旋转的平台，这样就可以直接虚拟一些稍小的实物与实体（我自己做了一个“赤道仪”，可以承重200公斤，很实用）。对于象汽车这样的大的实物实体，如果没有赤道仪，可以采选旋转拍摄的方法，但是要注意旋转角度要均匀，拍摄时基本要在同一个水平面。这样在拼接的时候，可以减少工作量，提高作品的质量。

 

专业云台：有条件的话，可以直接购买一个全景摄影的专业云台，以保证拍摄时的位置水平。没有条件的，可以在拍摄的时候尽量保持水平，在拼接后做适当的技术处理。

 

2．拍摄时间的选择

最佳的拍摄时间是上午的10～11点。

如果是拍摄户外照片，需选择有阳光的日子。如果必要，可以延后拍摄时间。第一次做得好些，总比因操作不当而不得不重来一次要好得多。

如果是室内拍摄，尝试在较暗的地方使用闪光灯，这是为了保持所有的图像的亮度和对比度相互一致。这样在拼接的时候比较容易地拼接在一起。

 

3．拍摄方式选择

全景照片的拍摄方式取决于你所要的场景。如果你想要较大的横向场景，你可以采取水平旋转拍摄方式；如果你想要较大的纵向场景，你可以采取纵向拍摄方式，以获得较大的纵向场景范围。

 

4．相机镜头的选择

目前市面上有各种各样的镜头，大体可以分为以下三类：

普通型线形镜头：这是一种普通数码相机所佩带的镜头。这样的镜头最大的好处是所拍摄的照片与实际场景非常近似。缺点是拍摄的照片要多一些，增加了拼接的工作量。

 

专业（超）广角镜头：这是一种专业的数码相机可以佩带的镜头。由于镜头的取景范围较大，因此拍摄同样的全景只需要几张照片即可。但是，像片中的物体变小，距离也比实际的远；同时远离焦点的部分有轻微的变形，需要在拼接的时候做技术处理。

 

特殊鱼眼镜头：这是一种专业的数码相机（如尼康）佩带的镜头。这种镜头一般是在做球形全景时使用。其最大的好处是做一个球形全景，只需要两张照片。但是这种拼合，需要特殊的软件，而且这种相机和软件都较为昂贵，不适合一般爱好者使用。

 

5．使用正确的拍摄技巧

 

不同的场景需要运用不同的拍摄技巧。

 

1）拍摄一个360度全景或部分角度的场景

要点是：拍摄时站立于一个固定位置，按顺时针等角度水平旋转拍摄。

旋转的角度可以根据需要来定，大约在10度～30度。旋转的角度值越小，拍摄的照片越多，但是拼接以后的图像在 移动时越平滑。

 

2）拍摄一个纵向的部分全景

 

要点是：拍摄时站立于一个固定位置，从上至下等角度（旋转的角度可以根据需要来定）拍摄。

 

3）拍摄一个平面场景

 

要点是：从左至右、等距离拍摄。其中，“等距离“包括相机与物体之间的距离尽量等距离和左右平移的距离尽量相等 两方面的含义。这种情况一般用于超大超宽建筑物或需要横向展示的平面场景的拍摄。

 

4）实物实体的虚拟拍摄

 

对于没有条件购买赤道仪的用户，拍摄实物实体时，可以采用图4－1所示方法；对于已经购买了赤道仪的用户拍摄实 物实体时，可以采用图4－2所示方法。

 

要点是：如果采图4－1所示方法，需要顺时针等角度围绕实物实体旋转拍摄；如果采用图4－2所示方法,需要逆时针 等角度旋转平台（实物实体）进行拍摄。

 

拍摄完照片以后，就可以将数码相机拍摄的照片直接传输到电脑里面进行储存使用。

 

最后请务必记住：所拍摄的照片越多，由此而产生的“张影片段丢失”越少，所得到的虚拟全景的移动越平滑。

 

 

 

第三节 PixMaker使用

 

 

PixMaker是一个简单方便的360度全景图片制作软件，它可以将描写一个环型场景的多个连续图片无缝地接合在一起，形成一个360度场景图片。可以在网页上播放，使你的页面更加生动活泼。

 

PixMaker软件在网页上显示全景图片是靠程序本身提供的一个Java applet小程序组件，只要网页编辑者将这个组件放到与全景图页面相同的目录下，就可以用常用的浏览器在网页上播放全景图片。这与目前流行的Ulead Cool 360全景制作软件不同，Ulead Cool 360制作的网页全景图片，需要浏览者首先下载一个全景图观察器插件到的浏览器上才可以播放全景图片，相比之下，PixMaker使用起来感觉更方便自然。PixMaker可以很好地自动处理图片边界的连接，看不出任何接缝的痕迹。在你准备好一组连续场景图片的前题下，PixMaker只需几个简单的操作步骤，就可自动完成全景图片从制作到发行的全过程。

 

1．制作一组全景图片的步骤和注意的问题。 

（1）使照像机平行于地面并最好固定在三角架上。 

（2）拍摄每一幅照片时要保持照像机在同一个高度。

（3）以一个固定点为圆心，顺时针方向旋转拍摄每一幅照片。

（4）每一幅照片的边界要有30％左右的重叠区域。 

（5）要注意将移动的物体拍摄在照片的中间，不要让移动物体出现的照片相交错的边界上，以免对以后照片的边界 处理带来不便。 

（6）根据你使用的照像设备的不同，使用扫描仪等设备将照片处理成JPG格式的图片文件，图片的尺寸可根据你自己 的需要决定，文件名最好按字母顺序排列。

 

2．将多张连续的场景图片输入到PXIMAKER处理窗口。 

（1）启动PixMaker程序，可以看到程序窗口上方有三个大图标，分别标记有1—Snap（抓取图片）、2－ Stitch（缝合图片）、3－Publish（发行一个场景），下面是Stitch（缝合图片）标签板窗口。（见图1）

 

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（图一） 

 

（2）用鼠标点击1—Snap(抓取图片)图标，在出现的一个指定图片获取位置的对话框中选择My computer并按OK 按钮，在打开的文件输入对话框中找到保存文件的目录。本文为方便起见，就以PIXMAKER程序的SAMPLE目录下自 带的图片文件为例，它是一组展览大厅的场景图片，文件名为Sample01—Sample12。按下SHIFT键不放，用鼠标 选择这一组文件，或按下ALT键不放，用鼠标选择所需的图片文件，然后按OPEN（打开）按钮，所选择的图片文件 就排列在Stitch标签板上方的窗口内（见图1上面的窗口），并出现一个工具条，上边有插入、删除、移动图片、图片 类型(Type)、镜头选择(Lens)等操作命令图标。其中图片类型选360度，镜头选Auto即可，这也是软件启动时给出 的默认值。 

 

全部照片导入后，使用影像编辑栏中的编辑工具，可对相片进行调整次序、删除、旋转、复制等操作。如果个别照片的方向错误或没有对齐，可以按手动调节按钮，进行手动调整。在弹出的面板中，可以对图片进行简单的锐化、明亮度调节；为了保证图片大小一致，请将Zoom选择成Fit to window。

 

2．缝合图片 

 

这一步骤是将前面所抓取的多幅图片无缝地连接在一起，形成一个360度全景的&#8220;场景&#8221;图。操作非常简单，只需你点击第二个Stitch大图标，PixMaker程序会自动地处理图片的边界对齐和连接，在一个弹出的处理窗口中可以动态地看到自动处理图片的全过程。在缝合之前请先确认Type被设置为Cylindrical,而且已经勾选了后面的360。

完成后的场景图片会显示在下面的窗口内（见图1下面窗口）。缝合工作完成后，在下方的显示区域即会出现一幅360环绕Pixaround立体场景，这个场景会自动以360环绕播放。用户也可以用鼠标做顺时针或逆时针浏览。

 

此时你就可以用鼠标指针操纵图片，欣赏刚刚生成的360度旋转的全景影像了。横向拖动鼠标可以左右移动图片，按住Shift键并上下移多鼠标指针可以放大和缩小&#8220;场景&#8221;的影像。使用场景窗口左下方的工具条也可以操纵场景图片的放大、缩小和使场景自动旋转，用鼠标指针点击场景图片内任一位置，可停止场景的移动，操作方式非常灵活方便。其中‘+’代表放大操作，‘-’代表缩小操作。单击演示栏右上方的按钮可以进行全屏观察。

 

如果你对自动生成场景图片的边界连接效果不满意，也可以选择手动方式人为调整图片的边界连接。

 

4．在场景内增加热点链接

 

为了增强360环绕Pixaround立体场景的观赏性，可以通过HotsPot技术为该场景连接另一幅36环绕Pixaround立体场景或是其他的多媒体元素。要开启此功能，点击HotsPot标签。启动HotsPot功能后，在HotsPot类型一栏中可选连接至另一个Pixaround立体场景。

在场景图片制作完成后，点击HotSpo标签，这时会出现一个提示对话框，要求你首先要保存所生成的场景图片，对话框内要求你选择图像的质量和图片的尺寸，我们在这里选择图像质量为：good（较好）一项，图片尺寸选择：Optimize for web（按网页使用优化）一项，按NEXT按钮，在出现的文件保存对话框中将场景图片保存到指定目录下。接着出现的提示框要求你将目前编辑的工程文件保存到指定的目录下，以方便你以后的修改和编辑。完成以上的操作后就出现了热点编辑窗口，和一个工具条，我们点击第二个命令图标，它是在场景图片上增加一个指向网页的链接，在出现的对话框内填入链接的页面地址和热点提示的内容，按OK按钮完成一个热点链接，可以在场景上增加多个链接热点，每一个热点在场景上显示为一个小图框，以提示你点击的位置。

 

5．将场景发行到网页上 

 

如果对缝合后的效果满意，可以点击界面上的Publish按钮进行场景的发布。用PixMaker Pro制作的场景，可选择以Scene(.jpg,.pij,.bmp,.tif,.png)、Web page(.html)、Postcard(.exe)、Screen Saver(.scr)、PDA(Palm OS 或PPC)、ActiveX以及Print等方式发布。其中发布成Scene和Postcard都可以设置图像输出的质量和大小，如果没有这些参数特殊的要求，可以选择Use customized settings 。

 

这里讨论的最终目的就是将360度的场景图片显示在网页上。首先点击窗口上方的Publish（发行）大图标，在对话框中选择web page (.html)一项，按NEXT按钮，任选一种网页模板，按NEXT按钮，在对话框中填入标题和有关的说明文字，并在对话框的下面选择网页上显示场景图片的长、宽尺寸，按NEXT按钮并给文件取名为：mypage.html保存生成的网页文件到指定的目录下，接着又出现一个对话框，它提示你在保存页面文件的目录下，程序同时将一些必需的文件也拷贝到此目录，因为PixMaker程序在网页上显示图片是靠Java applet小程序支持的，注意！你要认真地记下这些文件名，并在以后将页面上传到你的服务器上时，一同将这些文件上传到与包含全景图片页面相同的目录下，这样才能正常播放”场景“图片。如果你想将“场景”图片插入到你现有的网页中去，用一个文本文件编辑工具打开由程序生成的页面文件，直接将<applet>....</applet>标记内所包含的内容粘贴到你自己的页面内适当位置就可以正常使用了。而且这部分语句中有关applet小程序的参数如：显示宽度－width、显示高度－height、自动滚动速度－autoPanSpeed 等对应的数值都可以直接手工修改。

 

至此，就完成了在网页上制作一幅全景图片的全过程，其中大部分操作都是由PixMaker程序自动完成的。还可以将全景图片生成到一个可执行的EXE文件中，可单独地播放全景图像。