VR第5章全景技術(shù)

5全景技術(shù)

本章要點(diǎn)：

?全景技術(shù)的特點(diǎn)與分類

?全景技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

?全景制作的硬件設(shè)備的選購與使用

?全景圖素材的拍攝技術(shù)與技巧

?柱形、球形及對(duì)象全景圖的制作軟件的使用

?立體網(wǎng)站中全景圖技術(shù)的應(yīng)用

全景（Panorama）技術(shù)是一種基于圖像技術(shù)生成真實(shí)感圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種基于圖像處理的全景攝影技術(shù)，把相機(jī)環(huán)繞四周進(jìn)行360°拍攝的一組照片拼接成一個(gè)全景圖像，可以在單機(jī)或Internet網(wǎng)上顯示展示。一般說來，全景技術(shù)主要是通過圖片或照片的拼合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)場景環(huán)視和對(duì)物體的三維拖動(dòng)顯示。用戶可以通過鼠標(biāo)或鍵盤進(jìn)行上下、左右移動(dòng)，任意選擇自己的視角，并進(jìn)行任意放大和縮小，具有3D效果，如親臨現(xiàn)場般環(huán)視、俯瞰和仰視，具有強(qiáng)烈的動(dòng)感和影像透視效果，如在一個(gè)窗口前瀏覽一個(gè)真實(shí)的場景。5.1全景技術(shù)概述1全景技術(shù)的特點(diǎn)全景技術(shù)具有下述幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）全景圖片不是利用計(jì)算機(jī)生成的模擬圖像，而是通過對(duì)物體進(jìn)行實(shí)地拍攝2-6張照片就可以生成，具有很強(qiáng)的真實(shí)感。（2）文件容量較小，一般在50KB-2MB之間，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸快。（3）互動(dòng)性較強(qiáng)，可以用鼠標(biāo)或鍵盤控制環(huán)視的方向，進(jìn)行上下、左右、瀏覽，也可以進(jìn)行放大縮小。

（4）一般不需單獨(dú)下載插件，自動(dòng)下載一個(gè)很小的Java程序后就可以通過瀏覽器在Internet上觀看全景照片。全景技術(shù)的應(yīng)用行業(yè)

1.網(wǎng)站建設(shè)全景圖是拍攝實(shí)際場景的照片，立體直觀，交互性好，真實(shí)感強(qiáng)。在現(xiàn)在網(wǎng)站上應(yīng)用已較為普遍。

2.電子商務(wù)不管是B2B網(wǎng)站還是B2C網(wǎng)站，采用全景技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)銷售的產(chǎn)品的進(jìn)行多視角展示，為客戶提供真實(shí)的展示，在提升網(wǎng)站技術(shù)和服務(wù)的同時(shí)，為公司吸引更多的客戶。

3.房地產(chǎn)行業(yè)可以利用虛擬全景瀏覽技術(shù)，展示樓盤的外觀、房屋的結(jié)構(gòu)、布局、室內(nèi)設(shè)計(jì)。4.虛擬旅游業(yè)以優(yōu)美的360度全景照片，顯示旅游景區(qū)內(nèi)的優(yōu)美景點(diǎn)，給旅游者以身臨其景的感覺，同時(shí)可以用來制作風(fēng)景區(qū)的介紹光盤，也可以運(yùn)用到旅游景點(diǎn)的觸摸屏，更可以放到旅游網(wǎng)站上吸引眾多的游客。5.賓館酒店業(yè)利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬瀏覽賓館的宣傳，展示賓館的外觀，大廳、客房、會(huì)議廳等各項(xiàng)服務(wù)場所，展現(xiàn)賓館舒適的環(huán)境，完善的服務(wù)，給客戶以實(shí)實(shí)在在感受，吸引客戶預(yù)定客房。

2全景技術(shù)的分類

隨著Internet網(wǎng)的應(yīng)用及普及，虛擬全景技術(shù)也發(fā)展十分迅速，目前全景技術(shù)的種類，已經(jīng)從簡單的柱形全景，發(fā)展到球形全景、立方體全景、對(duì)象全景、球形視頻等。

(1)柱形全景

柱形全景是最簡單的全景，就是通常所說的“環(huán)視”。它可以理解為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。(2)

球形全景

球形全景是指其視角為水平360°，垂直180°，即全視角。在觀察球形全景時(shí)，觀察者好象位于球的中心，通過鼠標(biāo)、鍵盤的操作，可以觀察到任何一個(gè)角度，讓人融入到虛擬環(huán)境之中。

(3)

立方體全景(CubicPanorama)立方體全景是另外一種實(shí)現(xiàn)全景視角的拼合技術(shù)，視角也為水平360°，垂直180°。這種全景照片是由前，后，左，右，上，下6張照片無縫拼接而成。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似。

(4)對(duì)象全景(ObjectPanorama)

全景通常是從空間內(nèi)的中心點(diǎn)來看周圍360°的景物所生成的環(huán)視圖，而對(duì)象全景則剛好相反，它是從分布在以一件物體（即對(duì)象）為中心的立體360°的球面上的眾多視點(diǎn)來看一件物體，從而生成的對(duì)這個(gè)對(duì)象的全方位的圖象信息。(5)

球形視頻

球形視頻是全景攝影現(xiàn)在的發(fā)展方向，生成的是動(dòng)態(tài)全景視頻，觀眾甚至可以在一些網(wǎng)站上看到進(jìn)行中的帶音響效果的全景球類比賽，比賽中，觀眾的視角可以隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。

4常見的全景技術(shù)

在全景技術(shù)軟件中，具有代表性的全景技術(shù)軟件有：

1.QuickTimeVR2.IPIX全景圖技術(shù)3.PixMaker全景圖片4.The.Panorama.Factory全景圖片5.Jietusoft全景軟件6.3Dsee物品展示專家7.觀景專家與環(huán)視專家

(1)QuickTimeVR

QTVR使用兩種播放技術(shù):

PanoramicScenes

QTVRObjects

QTVR技術(shù)有三個(gè)基本特征：

從三維造型的原理上看，它是一種基于圖像的三維建模與動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)；

從功能特點(diǎn)上看，它有視線切換、推拉鏡頭、超媒體鏈接三個(gè)基本功能；

從性能上看，它不需要昂貴的硬件設(shè)備就可以產(chǎn)生相當(dāng)程度的VR體驗(yàn)。

①全景場景（PanoramicScenes）：全景場景是QTVR技術(shù)最具特色的概念。QTVR的全景場景實(shí)際上是空間中一個(gè)視點(diǎn)對(duì)周圍環(huán)境的360度的視圖。

②QTVR對(duì)象(QTVRObjects)：

QTVR的物體是和QTVR的全景圖像相對(duì)的概念。QTVR的全景圖像是從空間中的定點(diǎn)來看周圍360度的景物所生成的視圖，而物體則剛好相反，

它是從分布在以一件物體為中心的立體360度的球面上的眾多視點(diǎn)來看一件物體，從而生成的對(duì)一件物體全方位的圖像信息。

(2)IPIX全景圖技術(shù)

宗旨是要讓人人能夠自己拍攝和制作全景照片。IPIX全景圖技術(shù)是利用基于IPIX專利技術(shù)的魚眼鏡頭拍攝兩張180°的球形圖片，再通過IPIXWorld軟件把兩幅圖像拼合起來，制作成一個(gè)IPIX360°全景圖片的實(shí)用技術(shù)。IPIX有自己開發(fā)和設(shè)計(jì)的專有處理軟件IPIXWorld，同時(shí)也可以提供自行開發(fā)的多媒體處理軟件。特點(diǎn)是可以在IPIX圖片里進(jìn)行熱點(diǎn)鏈接。

其主要特點(diǎn)：①能提供360o*360o真實(shí)空間的瀏覽，沒有任何死角，從而達(dá)到虛擬實(shí)境的真正效果。②可以輕松的在圖片中加入文字、聲音和音樂，輕松地進(jìn)行圖片鏈接。③可以共享IPIX圖像、分布在網(wǎng)上、CD、磁盤或電子郵件上。④IPIX圖片的瀏覽方式：

方式一：需下載瀏覽器插件；

方式二：無需下載插件的Java版本：如果未安裝插件，您也可以用支持Java的任一瀏覽器瀏覽JavaIPIX圖像。(3)PixMaker全景圖片

新加坡商PixAround為拍攝全景圖片提供了完整而簡易的解決方案。無需昂貴專業(yè)器材或額外瀏覽器插件軟件，即可在Internet和PDA（個(gè)人數(shù)碼助理）上傳送互動(dòng)的網(wǎng)上虛擬環(huán)境。

發(fā)布形式可依使用者的需要制作成WEB畫面（供網(wǎng)上瀏覽）、PDA（供電子數(shù)字助理瀏覽）、EXE執(zhí)行文件（可以作為明信片E-MAIL寄出）、JPG（一般圖檔）。(4)The.Panorama.Factory全景圖片

ThePanoramaFactory是專門制作具有360度環(huán)場效果的影像式虛擬工具，當(dāng)然也可以使用它來制作出超廣角的照片，而且只要輕輕松松幾個(gè)步驟就可以完成，再也不需要使用Photoshop等影像編輯軟件來進(jìn)行調(diào)整。使用The.Panorama.Factory可以很容易地將拍攝的多張相同位置不同轉(zhuǎn)動(dòng)角度的照片拼接成一個(gè)完整的全景圖。

七個(gè)簡單操作步驟：Step1：使用縫接向?qū)е谱魅爱?；Step2：選擇圖片縫接方案；Step3：描述數(shù)碼相機(jī)的類型取景系統(tǒng)類型；Step4：控制所輸入圖片的圖像質(zhì)量，保證圖片效果；Step5：選擇全景圖類型；step6：對(duì)縫接圖片進(jìn)行錨點(diǎn)；Step7：當(dāng)錨點(diǎn)效果達(dá)到滿意程度時(shí)，可以進(jìn)入到預(yù)覽圖片與輸出全景照片。

(5)Jietusoft全景軟件

Jietusoft（杰圖軟件）是國內(nèi)全景技術(shù)的典型代表技術(shù)之一，是國內(nèi)較成熟的全景軟件，也是國內(nèi)能提供exe全屏全景和全景播放器的提供商，該公司全景融合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、智能尋邊等技術(shù)，使全景生成過程極快完成。

Jietusoft全景軟件由造景師、造型師、漫游大師等組成。

(6)3Dsee物品展示專家

3Dsee物品展示專家是綜合了先進(jìn)獨(dú)創(chuàng)的圖形學(xué)多重動(dòng)態(tài)緩沖技術(shù)，多重紋理縮放技術(shù)，自動(dòng)漫游瀏覽技術(shù)，VR-AR仿真融合技術(shù)，超高像素三維視頻實(shí)時(shí)采集合成技術(shù)，Java跨平臺(tái)技術(shù)和三維視頻流傳輸技術(shù)，并開創(chuàng)了影像實(shí)境立體投影技術(shù)，在某些重要場合，可以結(jié)合3D眼鏡等設(shè)備，獲得更加強(qiáng)烈的臨場感觀察產(chǎn)品。特點(diǎn)：①超逼真清晰度，支持特大尺寸。②完善的數(shù)據(jù)交互接口。③人性化友好操作界面，交互性強(qiáng)。(7)觀景專家與環(huán)視專家

“觀景專家”是3D場景全景制作軟件,智能化無縫拼合，發(fā)布場景為360×360完整球形全景,無視覺死角,全方位展現(xiàn)互動(dòng)效果。

“環(huán)視專家”是制作VRO(對(duì)象全景模型)的工具軟件，所制作出的全景模型以實(shí)物為核心,外部環(huán)視，可將物品局部放大，提供360度栩栩如生的展示。

常見全景的文件格式

全景軟件可以發(fā)布為JAVA、QTVR、FLASH等常見文件格式。在JAVA與QTVR中，又可以細(xì)分為：普通JAVA、高精度JAVA；QTVR、ZOOM分割動(dòng)態(tài)傳輸式QTVR格式。各格式具體特點(diǎn)如下：1.JAVA格式：

普通JAVA與高精度JAVA，兩者之間區(qū)別如下：

普通JAVA格式：不支持高精度大數(shù)據(jù)的全景圖片，在畫質(zhì)上相對(duì)較差，適合在網(wǎng)頁中做低精度小窗口的簡易播放。

高精度JAVA格式：是JAVA最新開發(fā)與優(yōu)化的結(jié)果，以支持高精度全屏幕的播放，在畫質(zhì)展現(xiàn)上得到了極大地提高。這種格式全面支持全景的JAVA播放控制代碼，因此可實(shí)現(xiàn)多場景漫游、熱點(diǎn)連接、雷達(dá)導(dǎo)航等功能。2.QTVR格式：

QTVR根據(jù)用途不同可制作為QTVR格式與ZOOM分割動(dòng)態(tài)傳輸式QTVR格式。

3.FLASH格式：FLASH播放插件是全球家用電腦中安裝數(shù)量最多的插件，因此具有無需另外下載插件就可播放的巨大優(yōu)勢(shì)，便于瀏覽者極為方便地瀏覽。5.2.2全景圖的前期拍攝

1全景拍攝的硬件配置方案

①三腳架+云臺(tái)+光學(xué)相機(jī)+魚眼鏡頭+掃描儀

②三腳架+全景云臺(tái)+數(shù)碼相機(jī)+魚眼鏡頭③三維模型的全景導(dǎo)出.

在全景制作中，普遍采用的是第②種方案，即采用三腳架+云臺(tái)+數(shù)碼相機(jī)+魚眼鏡頭

在實(shí)際操作中，對(duì)于這些設(shè)備有一個(gè)相互配合的問題，并非所有的數(shù)據(jù)相機(jī)都適合于全景拍攝，在全景拍攝中，所使用的云臺(tái)與傳統(tǒng)攝影采用的云臺(tái)也不是相同的。

（1）數(shù)碼相機(jī)（DigitalCamera）

在拍攝全景圖時(shí)，理論上數(shù)碼相機(jī)和傳統(tǒng)的光學(xué)相機(jī)都可以使用。通常采用數(shù)碼相機(jī)來拍攝景物則較為理想，理論上來說所有的數(shù)碼相機(jī)都可以用來制作全景圖，如果要制作球形全景圖，就必須要采用能外接魚眼鏡頭的數(shù)碼相機(jī)。

常見的幾種相機(jī)：NikonCoolpix4500

NikonD200

（2）魚眼鏡頭（FisheyesLens）

魚眼鏡頭就是一種短焦距超廣角攝影鏡頭，焦距在6mm～16mm。一幅360×180°的全景可以由2幅或6幅全景拼合而成。

魚眼鏡頭與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭相比，具有以下特點(diǎn)：①視角范圍大，視角一般可達(dá)到180°以上；②焦距很短，因此會(huì)產(chǎn)生特殊變形效果，透視匯聚感強(qiáng)烈。焦距越短，視角越大，由于光學(xué)原理所產(chǎn)生的變形也就越強(qiáng)烈。③景深長，在1米距離以外，景深可達(dá)無限遠(yuǎn)，有利于表現(xiàn)照片的大景深效果。其效果如圖所示。

SIGMA鏡頭SIGMA(適馬)8mm/F4EX是一只180度視角的超級(jí)魚眼鏡頭，它是安裝在單反相機(jī)上的鏡頭，鏡頭后端特設(shè)濾鏡槽，方便使用插入式膠質(zhì)濾鏡。其外形如圖5-2-7所示，其拍攝成像為鼓形魚眼圖，如圖5-2-8所示，可配接NikonDXFormat（如D50、D80、D100等）系列的相機(jī)和

CanonAps尺寸的數(shù)碼單反機(jī)。通?？刹捎?張或4+1張（頂部向上1張）即可完成拼合。AFDX10.5mmf/2.8GED尼克爾魚眼鏡頭

由NIKON原廠AFDXFisheyeNikkorED10.5mmF2.8G魚眼鏡頭(Fisheye10.5)具有極其廣闊的視角，因此不能像普通鏡頭那樣在其前面安裝濾色鏡。但尼康在鏡頭后端提供了一種明膠濾色鏡夾，可在不造成周邊暗角的情況下使用濾色鏡。該款鏡頭擁有卓越的近距離對(duì)焦表現(xiàn)。其外形如圖5-2-9所示，其拍攝成像為全幀魚眼圖，如圖5-2-10所示，匹配Nikon所有型號(hào)的相機(jī)以及其他品牌帶有F口的相機(jī)（例如富士等），通?？刹捎?張或6+2張（天和地2張）即可完成拼合。（3）全景云臺(tái)

全景云臺(tái)也叫全景頭，是專門用于全景攝影的特殊云臺(tái)，不同于一般云臺(tái)，是能保持在進(jìn)行全景拍攝時(shí)相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相機(jī)的節(jié)點(diǎn)不變。沒安裝全景云臺(tái)與安裝后的效果對(duì)比示意圖

主要的全景云臺(tái)品牌:kaidan公司的kiwi系列，主要匹配的相機(jī)有nikoncoolpix995、990、4500、5000等；kaidan公司的quickpan系列；意大利manfrotto的QTVR系列；美國的JasperEngineering等;國內(nèi)的全景云臺(tái)有上海杰圖的JTS-4500等

杰圖JTS-4500Kaidankiwi990

manfrotto302QTVR

Jasperpanohead（4）三腳架

三腳架的作用對(duì)于全景拍攝來說是十分重要與必須的，尤其是在光線不足和拍夜景的情況下，三腳架的作用就更加明顯。它需要保證在拍攝多張全景照片時(shí)，能穩(wěn)定照相機(jī)，保證相機(jī)的節(jié)點(diǎn)不會(huì)改變，三腳架的選擇也有很多，在全景拍攝中不需要專用的三腳架，可采用通用性的三腳架

注意的事項(xiàng)：在全景拍攝時(shí)，可選擇較為一些重量較重的三腳架，這樣的效果更好點(diǎn)，但太重又使得移動(dòng)不方便。在全景拍攝時(shí)，有時(shí)考慮到魚眼鏡頭的視角過大，會(huì)把三腳架拍攝到畫面中，這時(shí)有些用戶采用獨(dú)腳架，可避免這個(gè)問題的存在。

4.2.3全景照片拍攝方法

實(shí)例1柱形全景照片素材的拍攝操作步驟：1.將數(shù)碼相機(jī)固定在三腳架上，擰緊螺絲。2.將數(shù)碼相機(jī)的變焦等調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(不變焦)，選擇好景物后，按下快門進(jìn)行拍攝。3.拍攝完成第一張時(shí)，保持三腳架位置不動(dòng)。將相機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，注意保證此張取景時(shí)與前一張景物要重疊15%以上，并且保持不能變焦點(diǎn)，改變光圈等曝光，有條件的(較好的相機(jī))可進(jìn)行鎖定，以保證在這一點(diǎn)的一組照片曝光相同。按下快門，完成第二張照片的拍攝。4.依照此方法拍攝第3、4等幾張照片，直到旋轉(zhuǎn)一圈360o，注意每次相機(jī)旋轉(zhuǎn)角度不必相同,但相鄰照片要有15%的重疊。5.由此得到在這個(gè)位置點(diǎn)上的一組照片，上傳到計(jì)算機(jī)中再進(jìn)行后期制作。實(shí)例2球形全景圖片素材的拍攝

1.設(shè)備的安裝2.選擇外接鏡頭3.設(shè)置曝光模式4.設(shè)置圖像尺寸和圖像質(zhì)量5.白平衡調(diào)節(jié)6.光圈與快門調(diào)節(jié)7.曝光補(bǔ)償調(diào)節(jié)8.設(shè)置自動(dòng)曝光鎖定9.拍攝一個(gè)場景的兩幅或者三幅魚眼圖像10.拍攝完畢所需要的場景以后，將全景圖像通過數(shù)碼相機(jī)和讀卡器上傳到電腦中進(jìn)行處理。實(shí)例3對(duì)象全景圖片素材的拍攝

操作步驟：

1.將對(duì)象物體放在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，確保旋轉(zhuǎn)平臺(tái)表面水平且物體的中心與轉(zhuǎn)臺(tái)的中心點(diǎn)一致。如果沒有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)或被拍攝物體不適合放在平臺(tái)上，也可采用被攝物體不動(dòng)，而相機(jī)移動(dòng)的方法。同時(shí)，物體應(yīng)放在轉(zhuǎn)臺(tái)平臺(tái)的中心位置。2.將相機(jī)(攝像機(jī))固定在三腳架上，調(diào)節(jié)使相機(jī)(攝像機(jī))中心的高度與被攝物體中心點(diǎn)位置同高。3.在物體后面設(shè)置背景，一般是當(dāng)拍攝淺色物體時(shí)宜采用深色背景，而拍攝深色物體時(shí)宜采用淺色背景。這樣做不但能使拍攝的物體從背景中凸現(xiàn)出來，還能節(jié)省很多采用圖像處理技巧對(duì)拍攝結(jié)果進(jìn)行處理的時(shí)間。4.注意燈光，在制作高精度圖像的過程中，燈光可能是最重要的因素。一般來說，燈光越好，圖像質(zhì)量越好。至于具體哪種燈光效果最好將取決于被拍攝的特定物體。因此，需要根據(jù)被拍攝物體不同的材質(zhì)、形狀和尺寸等而改變燈光的類型。

4.3全景圖后期制作

實(shí)例4：全景作品的觀看在目前互聯(lián)網(wǎng)上主要有:柱形全景球形全景對(duì)象全景作品。

1、柱形全景作品

參考以下網(wǎng)站：①/picbank/catalog2.asp?SubjectID=柱形精品全景環(huán)視網(wǎng)案例②/lz360/瀘州金網(wǎng)案例③/178/180z.htm178數(shù)碼工作室案例

常見球形全景作網(wǎng)站有：①/case_pw.html上海杰圖公司案例

②/3svr/3d_1.htm深圳市宇瞻數(shù)字信息科技公司案例③/chinese.htm北京四方環(huán)視數(shù)字技術(shù)公司案例④

上海龍安互動(dòng)信息科技有限公司案例⑤/sample/sample.htm環(huán)球坊網(wǎng)站案例⑥

北京中旅環(huán)視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)有限公司案例⑦/www/hongyan重慶貓頭鷹全景工場案例⑧

中北大學(xué)校園漫游系統(tǒng)案例⑨

上海全景攝影網(wǎng)案例⑩

武漢影像案例3、對(duì)象全景作品