虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)課件

第三章虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)建模概述基于圖形學(xué)的真實(shí)感圖形的實(shí)時(shí)繪制模型分割：層次細(xì)節(jié)模型（LOD）基于圖象的建模技術(shù)第三章虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)建模概述虛擬現(xiàn)實(shí)建模：

——虛擬環(huán)境的建模虛擬現(xiàn)實(shí)建模：基于圖形學(xué)的渲染基于圖像的渲染基于圖形學(xué)的渲染基于圖形學(xué)的渲染：幾何造型光照模型與渲染算法三維觀察紋理影射基于圖形學(xué)的渲染：幾何造型四、基于圖像的建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)課件基于圖象的建模和繪制在計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中產(chǎn)生身臨其境的感受，VR對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)提出了挑戰(zhàn)：高質(zhì)量的，實(shí)時(shí)的圖像生成高分辨率的顯示自然的交互基于圖象的建模和繪制在計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中產(chǎn)生身臨其境的感經(jīng)典的圖形學(xué)：能在很短的時(shí)間里產(chǎn)生具有相當(dāng)復(fù)雜度的真實(shí)感圖形，但其固有的矛盾使它無(wú)法滿(mǎn)足高級(jí)VR的要求，在一定程度上限制了VR技術(shù)的應(yīng)用和推廣；從另外一個(gè)角度考慮了這個(gè)問(wèn)題，即能否直接由真實(shí)場(chǎng)景的圖片來(lái)構(gòu)造虛擬場(chǎng)景呢？經(jīng)典的圖形學(xué)：能在很短的時(shí)間里產(chǎn)生具有相當(dāng)復(fù)雜度的真實(shí)感圖形能不能用攝像機(jī)對(duì)景物拍攝后,自動(dòng)獲得所攝環(huán)境或物體的二維增強(qiáng)表示或三維模型，即基于現(xiàn)場(chǎng)圖像的VR景物建模？能不能用攝像機(jī)對(duì)景物拍攝后,自動(dòng)獲得所攝環(huán)境或物體的二維增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)課件虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)課件虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)課件問(wèn)題：真實(shí)場(chǎng)景圖片：點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的像素圖像，沒(méi)有三維幾何信息，沒(méi)有光照信息圖片反映真實(shí)場(chǎng)景的某一個(gè)角度的視覺(jué)特征，用戶(hù)移動(dòng)觀察視角時(shí)，無(wú)法由單幅圖看到其它角度的場(chǎng)景。問(wèn)題：而從圖像中獲取場(chǎng)景的三維幾何信息的問(wèn)題，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域研究多年，仍未完全解決。所以基于圖像渲染的想法盡管直接，但一直沒(méi)有引起大家的深入研究。而從圖像中獲取場(chǎng)景的三維幾何信息的問(wèn)題，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域研究1993年，Apple公司的QuickTimeVR系統(tǒng)第一次向人們展示了基于圖像的方法也可以構(gòu)造出一個(gè)十分優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)?；谥嫒皥D像的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，生成的虛擬環(huán)境不需要知道圖像的三維幾何信息，但支持用戶(hù)在虛擬環(huán)境中左看、右看、上看、下看、3600環(huán)視、沿固定路線(xiàn)前進(jìn)與后退等漫游操作，且用戶(hù)觀察到的視覺(jué)效果完全具有照片質(zhì)量。1993年，Apple公司的QuickTimeVR系統(tǒng)第QuickTimeVR是不是VR系統(tǒng)？不支持自由前進(jìn)和后退，沒(méi)有頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套；當(dāng)時(shí)很多計(jì)算機(jī)圖形研究人員并不完全承認(rèn)它是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，認(rèn)為它相當(dāng)于圖形學(xué)中的紋理影射技術(shù)。但沒(méi)多久，學(xué)術(shù)界便確認(rèn)了基于圖像渲染的學(xué)術(shù)地位，并于20世紀(jì)90年代興起了新的研究浪潮——基于圖象的建模與繪制技術(shù)IBMRQuickTimeVR是不是VR系統(tǒng)？不支持自由前進(jìn)和后退IBMR（Imaged-BasedModelingandRendering）基于圖象的建模與繪制技術(shù)IBMR（Imaged-BasedModelingand圖形學(xué)：如何由幾何模型繪制圖象計(jì)算機(jī)視覺(jué)：如何從場(chǎng)景圖象中重建場(chǎng)景幾何IBMR：試圖從圖象—幾何—圖象鏈中完全或盡可能多的消除幾何部分，使繪制更接近真實(shí)自然IBMR、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖形學(xué)：如何由幾何模型繪制圖象IBMR、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)

：方法

：狀態(tài)：方法：狀態(tài)圖形、圖象建模比較圖形：建模復(fù)雜，占用大量的人力和物力繪制速度：實(shí)時(shí)和復(fù)雜，真實(shí)感的矛盾圖象：用相片代替幾何輸入進(jìn)行建模和圖象合成（1）利用從相片中抽取的三維信息，重構(gòu)傳統(tǒng)的幾何模型（2）將照片作為系統(tǒng)的輸入，使用二維的、基于圖象的視圖重構(gòu)方法圖形學(xué)中應(yīng)用圖象的例子：紋理映射技術(shù)圖形、圖象建模比較圖形：基于圖象的建模：用預(yù)先獲得的一組圖象表示場(chǎng)景的形狀和外觀；新圖象的合成通過(guò)適當(dāng)?shù)亟M合原圖象實(shí)現(xiàn)；IBMR的優(yōu)點(diǎn)：建模容易：拍攝照片繪制快：視圖—視圖真實(shí)感強(qiáng)基于圖象的建模：用預(yù)先獲得的一組圖象表示場(chǎng)景的形狀和外觀；新什么是基于圖像的建模與繪制？什么是基于圖像的建模與繪制？基于圖象的造型與繪制（IBMR）基于圖象的造型與繪制（IBMR）例：例：基于圖象的造型（IBM）應(yīng)用圖象得到場(chǎng)景的外觀場(chǎng)景的幾何信息光照反射特性運(yùn)動(dòng)特性很容易構(gòu)造真實(shí)感場(chǎng)景基于圖象的造型（IBM）應(yīng)用圖象得到很容易構(gòu)造真實(shí)感場(chǎng)景基于圖象的繪制已有圖象可以用來(lái)構(gòu)造新視點(diǎn)的圖象不必進(jìn)行所有光照計(jì)算可以快速的進(jìn)行繪制基于圖象的繪制已有圖象可以用來(lái)構(gòu)造新視點(diǎn)的圖象可以快速的進(jìn)行IBMR技術(shù)包括兩類(lèi)不同的方法基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的技術(shù)基于圖象的繪制（IBR）技術(shù)IBMR技術(shù)包括兩類(lèi)不同的方法基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)

利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法重建場(chǎng)景的3D模型，并利用圖象中的紋理細(xì)節(jié)進(jìn)行繪制。基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法重建場(chǎng)景的3D模型，并基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)（Cont）重建三維模型

空間位置？基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)（Cont）重建三維模型

空間位置？基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)（Cont）點(diǎn)重建基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)（Cont）點(diǎn)重建基于圖像的渲染（IBR）？當(dāng)把圖像影射到簡(jiǎn)單幾何中時(shí)，圖像經(jīng)常用作某一部分場(chǎng)景的近似。紋理映射是這種應(yīng)用最簡(jiǎn)單的一個(gè)例子。紋理映射：定義紋理空間坐標(biāo)與三維模型中對(duì)應(yīng)位置之間的映射函數(shù)，這種映射的說(shuō)明既困難又耗時(shí)，經(jīng)常需要人工干預(yù)；紋理映射的另一個(gè)局限：它依賴(lài)于基礎(chǔ)的三維幾何模型，而三維幾何模型的構(gòu)建相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力?；趫D像的渲染（IBR）？當(dāng)把圖像影射到簡(jiǎn)單幾何中時(shí)，圖像經(jīng)大部分虛擬環(huán)境的三維模型是聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士手工繪制的，如影片《泰塔尼克號(hào)》中“泰塔尼克”號(hào)巨輪便是好萊塢花巨資（約2500萬(wàn)美元）精心繪制而成的；構(gòu)建三維幾何模型的困難與定義紋理坐標(biāo)映射點(diǎn)組合在一起時(shí)，問(wèn)題變得更復(fù)雜了。這種情況下，基于圖像渲染（Image-BasedRendering，簡(jiǎn)稱(chēng)IBR）產(chǎn)生了；大部分虛擬環(huán)境的三維模型是聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士手工繪制的，如影片《泰IBR技術(shù)－目標(biāo)IBR的目標(biāo)從已有圖象得到新視點(diǎn)的圖象原因：圖象容易得到IBR技術(shù)－目標(biāo)IBR的目標(biāo)原因：圖象容易得到IBR以環(huán)境中抽樣出的離散圖形組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)處理與組織這些圖像數(shù)據(jù)得到環(huán)境的連續(xù)描述。如構(gòu)造一個(gè)虛擬友誼廣場(chǎng)：在廣場(chǎng)選擇有限個(gè)視點(diǎn)，在若干個(gè)不同的方向拍攝照片，得到友誼廣場(chǎng)的一組離散圖像；IBR技術(shù)處理和組織這些圖像，構(gòu)造出一個(gè)虛擬友誼廣場(chǎng)；支持用戶(hù)在其中任意角度、任意方向自由漫游IBR以環(huán)境中抽樣出的離散圖形組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)處理與組織這圖像是基礎(chǔ)，圖像被認(rèn)為是二維空間上的一種測(cè)量。在傳統(tǒng)的圖像處理中，唯一的幾何聯(lián)系是圖像空間上的二維相鄰。基于圖像渲染則需要考慮一種更加全局的三維幾何相鄰。獲取輸入圖像集內(nèi)不同像素之間的幾何聯(lián)系，重構(gòu)出虛擬環(huán)境的連續(xù)描述。圖像是基礎(chǔ)，圖像被認(rèn)為是二維空間上的一種測(cè)量?；趫D像的繪制(IBR)是計(jì)算機(jī)圖形的一個(gè)重要研究方向，它可以從圖像中重建具有照片真實(shí)感的虛擬場(chǎng)景。由IBR的定義可知，IBR的輸入是離散的圖像集，輸出是一個(gè)連續(xù)變化的函數(shù)。虛擬環(huán)境的連續(xù)描述可以總結(jié)為全光函數(shù)?；趫D像的繪制(IBR)是計(jì)算機(jī)圖形的一個(gè)重要研究方向，它可IBR技術(shù)－核心把圖象看作光線(xiàn)的集合…而不是象素的集合IBR技術(shù)－核心把圖象看作光線(xiàn)的集合…而不是象素的集合IBR技術(shù)－全光函數(shù)給我們足夠多的采樣光線(xiàn)，是不是可以插值得到附近的光線(xiàn)？IBR技術(shù)－全光函數(shù)給我們足夠多的采樣光線(xiàn)，是不是可以插值得全光函數(shù)：全光函數(shù)：從空間中任意點(diǎn)在任何時(shí)候所看到的任意波長(zhǎng)的光線(xiàn)的集合。全光函數(shù)描述一個(gè)觀察者在一個(gè)特定空間中所接收到的所有輻射能量，而不是一個(gè)光照源或一個(gè)視點(diǎn)。全光函數(shù)：全光函數(shù)：從空間中任意點(diǎn)在任何時(shí)候所看到的任意波長(zhǎng)全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)是一個(gè)七維函數(shù)；從理論上講，只需采樣環(huán)境并重建出全光函數(shù)，IBR就變得非常容易。但實(shí)際上，重建七維的全光函數(shù)很難實(shí)現(xiàn)，幾乎是不可能的。全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)McMillan和Bishop忽略λ和t，提出全光建模系統(tǒng)，從一組離散采樣點(diǎn)產(chǎn)生連續(xù)五維全光函數(shù)五維函數(shù)

P5=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ)然而五維函數(shù)仍然難以重構(gòu)，Levoy等和Gortler等分別提出了光場(chǎng)函數(shù)和光圖函數(shù)，在一定的條件下，把五維的全光函數(shù)降為四維。McMillan和Bishop忽略λ和t，提出全光建模系統(tǒng)，四維光圖函數(shù)的定義：McMillan和Bishop將全光函數(shù)簡(jiǎn)化為一個(gè)用五個(gè)變量描繪位置和方向的函數(shù)，如果假設(shè)空氣是透明的，則光線(xiàn)通過(guò)空間的光亮度是恒定的；再假設(shè)，只考慮遠(yuǎn)離一個(gè)有界物體凸起表面的那個(gè)光源，只需描繪這個(gè)物體表面的全光函數(shù)值。四維光圖函數(shù)的定義：在空間任一位置的一個(gè)立方體，沿著某條光線(xiàn)向后追索到立方體的表面，就能夠確定任何光線(xiàn)在任何方向的發(fā)光度，由于光線(xiàn)在立方體上的交點(diǎn)最多只有兩個(gè)，而在平面上描述一個(gè)交點(diǎn)只需二維向量，因此，用四維函數(shù)便能描述物體表面的任意光線(xiàn),這便組成了一個(gè)四維的全光函數(shù)在空間任一位置的一個(gè)立方體，沿著某條光線(xiàn)向后追索到立方體的表選擇立方體的一個(gè)面，建立垂直軸（s，t）；用一條平行于st面的輔助平面構(gòu)成的坐標(biāo)軸（u，v）參數(shù)化光線(xiàn)的方向；則任一光線(xiàn)都可以用四個(gè)坐標(biāo)參數(shù)（s，t，u，v）來(lái)確定四維函數(shù)：

A（s，t，u，v）這個(gè)四維函數(shù)還要進(jìn)行離散化選擇立方體的一個(gè)面，建立垂直軸（s，t）；用一條平行于st面光圖系統(tǒng)如何生成一個(gè)光圖，以及如何從光圖生成一幅圖像光圖系統(tǒng)流程圖光圖系統(tǒng)如何生成一個(gè)光圖，以及如何從光圖生成一幅圖像1、圖像采集與攝像機(jī)定標(biāo)真實(shí)場(chǎng)景的光圖獲取需要大量觀察點(diǎn)的圖像，用攝像機(jī)獲?。皇紫纫?zhǔn)攝像機(jī)，以確定攝像機(jī)方向與圖像坐標(biāo)之間的映射關(guān)系；其次，在每一幅圖像中設(shè)定特殊的標(biāo)記，以從這些標(biāo)記中計(jì)算攝像機(jī)的姿態(tài)。1、圖像采集與攝像機(jī)定標(biāo)2、三維外形的估計(jì)從自然圖像恢復(fù)3D形狀信息一直是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)幾十年研究，從圖像中可靠地提取精確的3D幾何信息始終沒(méi)有得到很好的解決；但重建光圖只需要大致的估計(jì)物體的外形，還是可以實(shí)現(xiàn)的2、三維外形的估計(jì)3、光圖重建從樣本構(gòu)建一個(gè)光圖類(lèi)似于多維分散數(shù)據(jù)的近似樣本點(diǎn)問(wèn)題：樣本點(diǎn)不能被預(yù)先確定或控制樣本的均勻分布不能被保證多分辨率光圖重建算法3、光圖重建4、壓縮光圖取樣需要大量的存儲(chǔ)空間，需要壓縮4、壓縮5、重建圖像給定一個(gè)虛擬攝像機(jī)，重建過(guò)程其實(shí)就是給輸出圖像的每一個(gè)像素著色，使得輸出圖像上的物體就像是攝像機(jī)正對(duì)著真實(shí)的物體一樣；有了光圖，可以一個(gè)像素一個(gè)像素地，一條光線(xiàn)一條光線(xiàn)地生成一幅新的圖像。5、重建圖像對(duì)光圖函數(shù)的討論：光圖函數(shù)假定針對(duì)的是靜態(tài)物體或場(chǎng)景，不需要知道場(chǎng)景的反射特性，不需要關(guān)于場(chǎng)景的任何幾何信息，然而這種方法允許使用幾何信息以改進(jìn)計(jì)算效果。光圖函數(shù)的計(jì)算過(guò)程十分復(fù)雜，從采集圖像到生成最終所需要的圖像一般要花費(fèi)幾個(gè)星期，且精度與效果都有待于進(jìn)一步改進(jìn)。對(duì)光圖函數(shù)的討論：光場(chǎng)(Lightfields)技術(shù)把全光函數(shù)縮小到了4維表達(dá)，但數(shù)據(jù)量仍然十分龐大而且不容易采集。同心拼圖技術(shù)解決了這些問(wèn)題，將光圖函數(shù)降到了3維的形式，從而提供了很好的應(yīng)用可能。光場(chǎng)(Lightfields)技術(shù)把全光函數(shù)縮小到了4維表達(dá)同心圓拼圖技術(shù)是沈向洋博士提出的

沈向洋，微軟中國(guó)研究院研究項(xiàng)目主任，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)成像、計(jì)算機(jī)圖形、機(jī)器人、圖像設(shè)計(jì)和虛擬環(huán)境模型設(shè)計(jì)等項(xiàng)目的研究工作。沈博士的博士論文是世界上第一個(gè)由照片轉(zhuǎn)換成虛擬實(shí)境的研究。同心圓拼圖技術(shù)是在1999年舉行的國(guó)際圖形學(xué)年會(huì)上，沈向洋博士發(fā)表了：用同心拼圖法將空間任意拍攝的二維圖像進(jìn)行全真的三維復(fù)原。這是到目前為止，這一領(lǐng)域最高水平的研究工作，將對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)生重大影響，并由此導(dǎo)致許多新的技術(shù)手段的出現(xiàn)，將為商業(yè)、醫(yī)療、文化等諸多領(lǐng)域帶來(lái)廣泛的用途。在1999年舉行的國(guó)際圖形學(xué)年會(huì)上，沈向洋博士發(fā)表了：用同心什么是同心拼圖？同心拼圖（concentricmosaics）：由位于同心圓上的照相機(jī)拍攝的一系列細(xì)長(zhǎng)的圖片（slitimages）拼接而成的。由一架照相機(jī)在不同視點(diǎn)（viewpoint）拍攝的照片組合成的，而這些視點(diǎn)是連續(xù)分布的。同心拼圖的采樣系統(tǒng)由數(shù)架固定在水平旋轉(zhuǎn)桿上的相機(jī)構(gòu)成，每架相機(jī)沿著各自的圓周做連續(xù)運(yùn)動(dòng)。

什么是同心拼圖？同心拼圖法使二維圖像的三維立體重現(xiàn)不僅停留在理論上，而是可以成為現(xiàn)實(shí)，并且非常便于實(shí)現(xiàn)。同心拼圖采樣跟傳統(tǒng)的全景攝影一樣簡(jiǎn)單，不涉及困難的幾何光學(xué)建模過(guò)程，只是需要較多數(shù)量的圖像。同心拼圖法使二維圖像的三維立體重現(xiàn)不僅停留在理論上，而是可以ＩＢＲ技術(shù)將以其旺盛的生命力進(jìn)入人類(lèi)生活空間的方方面面……雄偉的萬(wàn)里長(zhǎng)城秀麗的桂林山水巍峨的華山泰山歷史博物館科技館英雄紀(jì)念碑

ＩＢＲ技術(shù)將以其旺盛的生命力進(jìn)入人類(lèi)生活空間的方方面面……ＩＢＲ在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用：網(wǎng)上虛擬購(gòu)房，遠(yuǎn)在上海的客戶(hù)只要登錄北京的售樓公司網(wǎng)址，則大到所售樓房的外觀，小到每個(gè)房間的燈具、地毯質(zhì)地等場(chǎng)景便一覽無(wú)余，而客戶(hù)所要做的只是雙擊鼠標(biāo)。

ＩＢＲ在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用：

虛擬全景空間

——基于圖像渲染的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬全景空間90年代，QuickTimeVR與IPIXViewer等一批新型系統(tǒng)的推出，向人們展示了一個(gè)個(gè)方便制作、高質(zhì)量的虛擬全景空間生成平臺(tái)；而Internet的普及又為虛擬全景空間的推廣與應(yīng)用構(gòu)筑了一個(gè)很好的舞臺(tái)；90年代，QuickTimeVR與IPIXViewer等全景圖像實(shí)際上描述的是一個(gè)二維的全光函數(shù)，即在全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)中，全景圖像描述了固定視點(diǎn)（Vx,Vy,Vz）、時(shí)間t與波長(zhǎng)范圍λ的情況下，變化觀察視角（θ,φ）得到的任意觀察方向上所看到虛擬場(chǎng)景集；以全景圖像技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建出的虛擬全景空間是當(dāng)今最成熟、最實(shí)用的一個(gè)基于圖像渲染的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)；全景圖像實(shí)際上描述的是一個(gè)二維的全光函數(shù)，即在全光函數(shù)P7=虛擬全景空間？基本定義：視點(diǎn)空間（1）視點(diǎn)：指用戶(hù)在某一時(shí)刻在場(chǎng)景中的觀察點(diǎn)，觀察時(shí)所用的焦距固定。（2）視點(diǎn)空間：在某一視點(diǎn)處，用戶(hù)所觀察到的場(chǎng)景。視點(diǎn)空間定義限定了視點(diǎn)的位置，對(duì)觀察方向未作任何限定，即視點(diǎn)空間包含任意觀察方向上用戶(hù)所看到的全局場(chǎng)景。虛擬全景空間？基本定義：視點(diǎn)空間虛擬全景空間：?jiǎn)蝹€(gè)視點(diǎn)空間反映的是一個(gè)三維點(diǎn)空間，而一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)往往需要建立一個(gè)N維的虛擬空間；點(diǎn)空間:用戶(hù)只能靠改變視角來(lái)觀察不同的場(chǎng)景；N維的虛擬空間：用戶(hù)可通過(guò)改變空間位置觀察不同的場(chǎng)景；虛擬全景空間：N維虛擬空間能反映虛擬空間在時(shí)間上的變化，風(fēng)景名勝歲季節(jié)的變化，白天黑夜的變化等N維虛擬空間中視點(diǎn)的變化可以不局限于物理時(shí)空，如在教學(xué)樓中安排一間美國(guó)總統(tǒng)辦公室等這樣的N維虛擬空間稱(chēng)為虛擬全景空間（VirtualPanoramicSpace）N維虛擬空間能反映虛擬空間在時(shí)間上的變化，風(fēng)景名勝歲季節(jié)的變VPS由眾多視點(diǎn)組成，視點(diǎn)空間是VPS的基本組成單元；空間操縱：用戶(hù)通過(guò)一定手段可以在虛擬空間中漫游；視點(diǎn)空間內(nèi)操縱：操縱視角，360。全視野視點(diǎn)空間間操縱：位置變化、時(shí)間變化、超現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景變化VPS由眾多視點(diǎn)組成，視點(diǎn)空間是VPS的基本組成單元；VPS的組成：全景圖像生成器空間編輯器：把不相干的全景圖像組織成用戶(hù)可以任意漫游的虛擬全景空間VPS瀏覽器：提供給用戶(hù)漫游功能VPS的組成：全景圖像：能反映全局場(chǎng)景的圖像（PanaromicImage）局部圖像：反映用戶(hù)在某一視角看到的場(chǎng)景全景圖像：能反映全局場(chǎng)景的圖像（PanaromicImag全景圖像的定義全景圖像的制作全景圖像的特點(diǎn)全景圖像的應(yīng)用全景圖像的定義全景圖像的定義：三維全景虛擬全景實(shí)景虛擬現(xiàn)實(shí)全景圖360。全景全景攝影全景圖像的定義：三維全景定義（1）

全景是把相機(jī)環(huán)360度拍攝的一組或多組照片拼接成一個(gè)全景圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全方位互動(dòng)式觀看的真實(shí)場(chǎng)景還原展示方式。在播放插件（通常Java或Quicktime、activex、flash）的支持下,使用鼠標(biāo)控制環(huán)視的方向，可左可右可近可遠(yuǎn)。使用戶(hù)感到就處在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境當(dāng)中，產(chǎn)生身臨其境的逼真視覺(jué)效果。定義（1）

全景是把相機(jī)環(huán)360度拍攝的一組或多組照片拼接定義（2）全景攝影是把相機(jī)環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個(gè)全景圖像，用一個(gè)專(zhuān)用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，并使您能用鼠標(biāo)控制環(huán)視的方向，可左可右可近可遠(yuǎn)。使您感到就在環(huán)境當(dāng)中，您好像在一個(gè)窗口中瀏覽外面的大好風(fēng)光。

定義（2）全景攝影是把相機(jī)環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個(gè)定義（3）全景，是對(duì)場(chǎng)景的超大視角乃至360度完整場(chǎng)景范圍進(jìn)行展示的照片。通過(guò)對(duì)專(zhuān)業(yè)相機(jī)捕捉整個(gè)場(chǎng)景的圖像信息用軟件進(jìn)行合成，用專(zhuān)門(mén)的播放器進(jìn)行播放，把二維的平面圖模擬成真實(shí)的三維空間，呈現(xiàn)給觀賞者。給觀賞者提供各種操縱圖像的功能，放大縮小，各個(gè)方向移動(dòng)觀看場(chǎng)景，達(dá)到模擬和再現(xiàn)場(chǎng)景的真實(shí)環(huán)境的效果。定義（3）全景，是對(duì)場(chǎng)景的超大視角乃至360度完整場(chǎng)景范圍進(jìn)全景圖像：球面全景圖像多面體全景圖像柱面全景圖像視點(diǎn)空間：球體、多面體與圓柱體全景圖像：柱形全景：把拍攝的照片投影到以視點(diǎn)為中心的有限高度的圓柱上，從而水平360度觀看四周的景色，但用鼠標(biāo)向上下拖動(dòng)時(shí)，上下的視野將受到限制，看不到天頂，也看不到地底。即垂直視角小于180度。柱形全景：把拍攝的照片投影到以視點(diǎn)為中心的有限高度的圓柱上，球形全景：把拍攝的照片投影到以視點(diǎn)為中心的圓球上從而能水平360度，垂直180度，即全視角360X180觀看全景照片?？梢哉f(shuō)用戶(hù)已經(jīng)融入了虛擬環(huán)境之中了。球形全景照片的制作：首先必須全視角拍攝，即要把上下前后左右全部拍下來(lái)，普通相機(jī)要拍攝很多張照片。然后再用專(zhuān)用的軟件把它們拼接起來(lái)，做成球面展開(kāi)的全景圖像最后選用播放軟件，把全景照片嵌入網(wǎng)頁(yè)。球形全景：把拍攝的照片投影到以視點(diǎn)為中心的圓球上從而能水平3立方體全景(cubicPanorama)：這種全景照片是由前，后，左，右，上，下6張照片無(wú)縫拼接而成。相機(jī)位于立方體的中心，也是全視角,實(shí)際效果與球形全景類(lèi)似。立方體全景(cubicPanorama)：這種全景照片是全景圖像的制作：怎樣生成三維全景呢？——硬件和軟件拍攝：需要相機(jī)和魚(yú)眼鏡頭、云臺(tái)、三角架等硬件來(lái)拍攝出魚(yú)眼照片照片的數(shù)字化和全景照片的合成：使用全景拼合發(fā)布軟件把拍攝的魚(yú)眼照片拼合選用播放軟件并把它嵌入網(wǎng)頁(yè)，發(fā)布成可以播放和瀏覽的格式。全景圖像的制作：怎樣生成三維全景呢？——硬件和軟件常見(jiàn)的全景制作硬件：一次成像：Oneshot

環(huán)拍設(shè)備：Roundshot，Panoscan

組合設(shè)備：數(shù)碼相機(jī)+魚(yú)眼鏡頭+全景云臺(tái)常見(jiàn)的全景制作硬件：常見(jiàn)的全景制作軟件：著名軟件企業(yè)：3Divsta、Ipix、Iseemedia、Ulead、上海杰圖等。

常見(jiàn)合成軟件：Panotool、Photovista、Ipix、Uleadcool360、造景師等

常見(jiàn)播放工具：Ptviewer，Iseemedia的RealtimeViewer，QuicktimePlayer等。

發(fā)布制作工具：國(guó)內(nèi)的漫游大師，國(guó)外的3Dvistapublisher，IBMHotmedia等。常見(jiàn)的全景制作軟件：拍攝:

全景攝影全視角拍攝，特點(diǎn):

（1）相機(jī)必需準(zhǔn)確可靠定位:由于相機(jī)的視角大多小于360度，因此必須拍攝多張照片才能記錄全視角圖像信息，為了使多張照片光滑地連接成全景投影圖像，相機(jī)必需準(zhǔn)確可靠定位在一個(gè)中心點(diǎn)上，有專(zhuān)用設(shè)備可供選購(gòu)，可以準(zhǔn)確定位相機(jī)。許多愛(ài)好者僅僅使用三角架也能拍出好的全景照片。全景圖像的制作——拍攝拍攝:

全景攝影全視角拍攝，特點(diǎn):全景圖像的制作——拍攝（2）選用超廣角鏡頭:

對(duì)全360度全景照片，相機(jī)鏡頭的視角越小，拍攝的照片就越多，后處理就越復(fù)雜。因此最好選用小于18MM的魚(yú)眼鏡頭，比如選用18MM的鏡頭需要拍8---10張(照片之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹丿B)，而選用8MM的魚(yú)眼鏡頭只需拍2-3張。按一次快門(mén)就可以拍下全360度的專(zhuān)業(yè)相機(jī)，價(jià)格昂貴。（2）選用超廣角鏡頭:為什么需要魚(yú)眼鏡頭？

普通照片的水平視角和垂直視角能捕捉到的范圍分別為90度左右和70度左右。魚(yú)眼鏡頭能使拍攝到圖片的水平視角和垂直視角都達(dá)到180度，整個(gè)場(chǎng)景只需要拍攝兩張圖片就可以。為什么需要魚(yú)眼鏡頭？8mm魚(yú)眼鏡頭拍的180度廣角照片8mm魚(yú)眼鏡頭拍的180度廣角照片魚(yú)眼鏡頭拍攝的照片魚(yú)眼鏡頭拍攝的照片云臺(tái)的作用？相機(jī)節(jié)點(diǎn)（NodalPoint）：“節(jié)點(diǎn)”指照相機(jī)的光學(xué)中心，穿過(guò)此點(diǎn)的光線(xiàn)不會(huì)發(fā)生折射。在拍攝魚(yú)眼照片時(shí)，相機(jī)必須繞著節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，才能保證全景拼合的成功。云臺(tái)的作用正是如此。云臺(tái)的作用？云臺(tái)安裝于三腳架上。保證相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏡頭的“節(jié)點(diǎn)”正好位于轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。不采用云臺(tái)而直接使用數(shù)碼相機(jī)和魚(yú)眼鏡頭拍攝魚(yú)眼圖像將會(huì)產(chǎn)生偏移。云臺(tái)安裝于三腳架上。保證相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏡頭的“節(jié)點(diǎn)”正好位于轉(zhuǎn)拍攝時(shí)沒(méi)有采用云臺(tái)，空間信息不完全，圖像無(wú)法正確拼合，加了云臺(tái)，節(jié)點(diǎn)的位置保持不變，偏移消失拍攝時(shí)沒(méi)有采用云臺(tái)，空間信息不完全，圖像無(wú)法正確拼合，加了云使用云臺(tái)拍攝后進(jìn)行拼合的圖像沒(méi)有拼縫和錯(cuò)位

使用云臺(tái)拍攝后進(jìn)行拼合的圖像沒(méi)有拼縫和錯(cuò)位

（3）取景與用光:取景要兼顧水平四面八方，還要頂天和立地，球形和立方體全景頂天和立地的巧妙取景可以產(chǎn)生融入三維環(huán)境的效果。用光是全景拍攝的難點(diǎn)，由于是360度拍攝，無(wú)法回避直射的陽(yáng)光，反差大難以控制，與普通攝影不同。但攝影的用光和拍攝技巧全部可以用在全景的拍攝中。（3）取景與用光:數(shù)字化:把照片輸入計(jì)算機(jī)數(shù)字相機(jī):直接輸入計(jì)算機(jī)。膠片照相機(jī):用掃描儀數(shù)字化照片后輸入計(jì)算機(jī)。全景圖像的制作——數(shù)字化數(shù)字化:把照片輸入計(jì)算機(jī)全景圖像的制作——數(shù)字化

合成全景照片:

把拍攝的多張照片合成一個(gè)全景照片是全景制作的重點(diǎn)。柱形全景合成最簡(jiǎn)單，球形和立方體全景則必須經(jīng)過(guò)幾何變換才能合成。全景圖像的制作——合成全景照片

合成全景照片:

把拍攝的多張照片合成一個(gè)全景照片是全景制首先將拍攝好的正面、反面的兩張魚(yú)眼圖片導(dǎo)入軟件導(dǎo)入拍攝好的前后兩個(gè)半球的魚(yú)眼照片首先將拍攝好的正面、反面的兩張魚(yú)眼圖片導(dǎo)入軟件將前后半球拼合成一張完整的全景圖。自動(dòng)拼合魚(yú)眼圖片并在魚(yú)眼圖下面生成全景圖的預(yù)覽

將前后半球拼合成一張完整的全景圖。自動(dòng)拼合魚(yú)眼圖片并在魚(yú)眼

合成后的全景圖像合成后的全景圖像后期的潤(rùn)飾:

由多張照片合成的全景照片往往在照片之間對(duì)比度，色彩、清晰度、層次上有許多差異，必須由圖像處理軟件編輯和修改，最常用的軟件是Photoshop。全景圖像的制作——后期潤(rùn)飾后期的潤(rùn)飾:

由多張照片合成的全景照片往往在照片之間對(duì)比度，全景照片在互聯(lián)網(wǎng)上的顯示:全景圖片拼合好以再使用軟件將其發(fā)布成可以播放和瀏覽的格式。全景可發(fā)布成網(wǎng)頁(yè)格式、exe格式、mov格式（需要quicktime播放器才能播放）等。全景圖像的制作——互聯(lián)網(wǎng)上顯示全景照片在互聯(lián)網(wǎng)上的顯示:全景圖像的制作——互聯(lián)網(wǎng)上顯示全景照片嵌入網(wǎng)頁(yè)后，借助于一個(gè)瀏覽器的插件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示。這個(gè)插件可以是JAVA小程序，也可以是一個(gè)IE的ActiveX控件。JAVA小程序是自動(dòng)下載和自動(dòng)執(zhí)行的，其功能是顯示全景照片，并使能用鼠標(biāo)拖動(dòng)觀看。全景照片嵌入網(wǎng)頁(yè)后，借助于一個(gè)瀏覽器的插件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示。這

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