2017光伏企业排名:基于静态图像的虚拟全景制作技术及其应用

摘  要：基于静态图像的虚拟全景技术是一种在微机平台上能够实现的初级虚拟现实技术。它让人们在网上能够进行360度全景观察，从而体验三维的VR视觉世界。本文介绍了基于静态图像的虚拟全景技术、全景摄影的技巧、无缝拼接处理技巧、网络发布技巧以及其在行业中的应用等。
关键词：静态图像，虚拟全景，制作技术，应用 

 基于静态图像的虚拟全景技术是一种在微机平台上能够实现的初级虚拟现实技术。它具有开发成本低廉，但应用又很广泛的特点，因此越来越受到人们的关注。特别是随着网络技术的发展，其优越性更加突出。它改变了传统网络平淡的特点，让人们在网上能够进行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。
本文详细介绍了基于静态图像的虚拟全景技术、全景摄影的技巧、无缝拼接处理技巧、网络发布技巧以及其在行业中的典型应用等。

一、虚拟全景技术概述

（一）全景摄影与虚拟全景
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。

（二）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。

（三）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。
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)。

二、虚拟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。在文章［1］中，郭老师已经详细的介绍了有关镜头的选择、光圈与曝光的选择、分辨率的选择等有关知识，本文将结合自己的工作实践，介绍一些拍摄的技巧及应该注意的事项，让你一次拍摄出精彩的照片。

 
（一）拍摄器材的准备
数码相机：虽然有人介绍拍摄全景照片使用传统的相机，但是笔者认为，还是使用数码相机较好。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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

（五）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（如图1所示）
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（如图2所示）
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（如图3所示）
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（如图4－1、图4－2所示）
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。

三、虚拟全景照片无缝制作技巧
    拍摄完了系列照片，剩下的就是如何缝合和拼接了。对于照片的无缝拼接，我的经验是：先采用专业的无缝拼接软件（pixmaker、3Dvista等，这些软件既有免费试用版，也有商业版，可以根据工作需要进行购买）进行拼接，然后再用图像处理软件（如Adobe Photoshop）进行技术处理，最终得到完美的虚拟全景图片。
下面我以pixmaker1.0简体中文商业版为例，介绍如何无缝合成和拼接我们所拍摄的系列照片。
第一步：启动pixmaker,按照软件的提示，点击“①Snap（抓拍）”,电脑提示从哪儿抓拍，选择“我的电脑”，点击“确定”。根据电脑提示，选择你储存数码照片的“硬盘目录”，然后点击你所拍摄的第一张照片，按住shift,点击所拍摄的最后一张照片，再点击“打开”，此时你选中的所有照片全部在电脑上显示。此时你可以根据你的需要进行图像的简单处理。
第二步：点击“②Stitch（拼接）”，pixmaker软件将自动进行镜头的测试和拼接。拼接完以后，直接显示虚拟全景预览。
第三步：点击“③publish（发布）”，pixmaker软件将提示让你选择发布的模式，包括场景模式（.jpeg）、网页模式（.html）和明信片模式（.exe）。我们选择第二种模式──网页模式（.html）,软件将提示你进行网页模板的选择等，一路按照中文提示，直到最后保存即可。这样pixmaker软件自动生成了一个完整的虚拟全景网页和一张全景静态图像memoryimage.jpeg。
第四步：如果在第二步预览中，你感觉所虚拟的全景图有不满意的地方，找到你保存的目录中图像名为memoryimage.jpeg的图像，用图像处理软件（如Adobe Photoshop）打开，进行专业修饰和完善。处理完以后，保存成memoryimage.jpeg即可。
这样一个完善的网页格式的虚拟全景图就制作成功了，你可以直接点击aa.html(假定你保存的文件名是aa.html)进行浏览了。

四、全景照片网络发布技巧
实际上，在上一步已经生成了一个完善的虚拟全景图网页。但是在实际中，根据需要，可以在别的网页中进行编排。这时候你只需要使用网页制作软件（建议用Dreamweaver 4.02简体中文版）打开aa.Html并切换到代码视图,找到这一段代码：
                       （定义浏览视窗的宽度和高度）
       （给浏览视窗加上提示标题）
      （标题的位置，参数：0、1、2、3、4）
       （全景的类型，参数：1－2D、2－3D）
   （设置张影片的延误值）
            （网页打开是否自动平滑移动）
        （全景平滑移动的速度）
     （标题文字颜色）
     （标题背景颜色）
         （标题边框颜色）
                   （全景开始侧转角度）
                 （全景开始斜转角度）
                 （全景开始取景范围）
      （全景是360度还是非360度）
                 （全景的最大取景范围）
    （联接的静态全景图像名称）

然后将这一段代码，粘贴在相应的网页文件中的相应位置即可。
上面语句中，后面括号里面的是作者的注释语句。粘贴时，要去掉下划线和注释语句。其中，上面语句中包括的以下五句代码，是后来根据实际需要加上的，在默认生成的网页源代码中没有这几句。

五、虚拟全景技术的应用
（一）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。
（二）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。