刍议校园360度全景展示技术的实现
摘 要:本文介绍了360度全景展示技术在校园宣传中的作用,探讨了全景技术概念、特点、关键技术等,以及全景技术的实现。
关键词:校园全景技术  全景虚拟现实
中图分类号:g71            文献标识码:a            文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0211-02
我们处于21世纪信息时代,网络的开放性、交互性、共享性、超媒体、大容量等优势,给我们的生活和工作都带来很多方便。对于高职院校来说,不但可以丰富教学方式、加强资源共享,而且能够传播学校风采、展示校容校貌。高校招生的生源质量直接影响着学校培养人才的质量,直接关系着学校的生存、前途和命运。因此如何提高学校宣传的质量,增强宣传的有效性,提高学校的知名度和认可度,是各院校发展的头等大事。假如可以把校园环境、重点实验室、图书馆等设施通过网络生动地展现出来,让老师、学生、家长等仅需通过电脑和网络,就能身临其境地感受优美的校园风光、良好的教学环境,将对我校的招生工作起到很大的作用。那么,我们如何来展示这样的网络校园环境呢？随着虚拟现实技术和网上三维虚拟环境的发展,三维全景虚拟现实技术将会给校园的宣传、展示提供全新的表现形式。
1  全景技术研究
1.1 全景技术概念
全景(英文名称是panorama)是把相机环360度拍摄的一组或多组照片拼接成一个全景图像。
全景虚拟现实(也称实景虚拟)是基于全景图像的真实场景虚拟现实技术,它通过计算机技术实现全方位互动式观看真实场景的还原展示。在播放插件(通常java或quicktime、activex、flash)的支持下,使用鼠标控制环视的方向,可左可右可近可远。使 观众感到处在现场环境当中,好像在一个窗口中浏览外面的大好风光。
除此之外还可以插入语音解说,图片及文字说明。
1.2 全景技术特点
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,从而体验身临其境的感觉。
360全景摄影和一般图片都可以起到展示和记录的作用,但是一般图片的视角范围有限,也毫无立体感,而360全景摄影不但有360度的视角,更可以带来三维立体的感觉,让观察者能够沉浸其中。
三维建模的立体感和沉浸感无疑比360全景更强,但是三维建模的制作是需要大量的人力物力,特别是希望达到非常真实的程度时,而360全景的拍摄和制作相对来说都是非常简单方便的,尤其是数据量很小,系统要求低,适合各种方式,各种终端设备上观看。所以360全景不但可以全方位的记录某时某地的现场情况,更可以让我们将某个地方的实景用三维立体的方式表现出来,这样性价比极高的展示方式和记录手段是一般图片和三维建模根本无法完成的。
当我们需要真实、直观、全面的再现某个场景,用于记录或者展示时,360全景是最好的选择。
(1)实地拍摄,真实感强,全景图像扩大了视野。(2)文件尺寸小,下载快,不需要单独下载插件,家用电脑均可流畅浏览观看,无需专门工作站。对于网络推广没有任何技术阻碍。(3)拼接产生的全景图像不存在黑洞和裂缝,图像高清度可控制,图文声并茂。(4)具有3d虚拟现实特性的场景漫游,观看者可以用鼠标拖动,仿真摄像机摇镜头的特技,这种人机的互动性类似游戏,给人以进入虚拟环境的感觉。
上述三个特点,除了第三条,基于建模的web3d技术都无法与全景摄影相比。
1.3 全景技术的优势
基于全景静态图像的虚拟技术与基于其它的虚拟现实相比,具有以下的优势:(1)真实性强,实景场景摄影,真实逼真的还原表现。(2)播放设备硬件要求低,普通电脑均可播放,无需专门工作站。(3)开发周期短,开发成本低。拍摄制作比三维制作速度快,时效性强。(4)导览性、交互性强,可与flash技术无缝结合。(5)画面质量高,高清晰度的全屏场景,令细节表现完美。(6)数据量小,非常适合网络式访问观看。
2  校园全景图制作流程
首先,拍摄每个角度的图像。制作360全景展示,需要相应的拍摄设备,有数码单反相机、全景云台、三脚架。目前市场上的推荐设备配置,如nikon d90数码单反相机、nikon 10.5mm、jts-rotator全景云台、伟峰6307三脚架,用此套设备需要每60度一张,也就是水平方向需要拍摄6张图像,外加顶底2张图像,拼合成一个360全景展示需要共6～8张图像即可,当然也可以采用sigma8mm的鱼眼镜头,那样就只需要4张即可。
考虑到鱼眼镜头价格昂贵,我们没有用鱼眼镜头,只是用佳能的单反相机拍摄,每30度一张,也就是水平方向需要拍摄12张图像,斜上45度12张图像,斜下45度12张图像,外加顶底2张图像,总共需要38张图像。
其次,拼合每个角度的图像成为全景图像,需要使用全景拼合软件进行图像的拼合处理,大概整个过程2min～3min即可完成。
最后,在全景浏览器里调试全景图像,后期处理全景图像,发布出flash、java、quicktime等多类观看方式,更加适合在网络上浏览观看。
3  全景技术关键点分析
3.1 拍摄技术
全景照片的产生分前期拍摄和后期合成两部份,前期按照规律去设置和拍摄,才能得到一组好照片,这是后期的成功合成全景的基础。全景照片拼合需要高清、质量高的照片组成,于是照片拍摄是一个非常关键的技术。
3.1.1 拍摄要求
必须采用专业摄影设备,专业的脚架,云台,单反相机,需要专业的摄影师进行专业的拍摄,要保持照片清晰,如窗户不曝光过度,天花板和地板无缝拼结,镜面无摄影器材倒影。
3.1.2 固定相机拍摄参数拍摄
(1)曝光:综合测光以后,使用m档固定曝光,建议设置raw曝光方式。
(2)调焦距离:关闭af使用m档调焦,根据前后景物位置距离和所用光圈设定调焦距离,建议用较细的光圈和设置超焦距景深拍摄。
(3)白平衡:使用手动白平衡或自定义白平衡。建议采用raw曝光方式,后期便于统一调整白平衡。
(4)关闭闪光灯:加用闪光灯很难兼顾到多图接合部的均匀曝光。
3.1.3 节点(nodal point)要处于节架云台旋转中心位置
要纵横转动相机作矩阵多图拍摄合成,只有镜头的光学中心节点(nodal point) 处于旋转中心位置,镜头转动时被摄物体(远、近物体)才不会产生位移,后期的软件合成才能够得以顺利进行。
要理解以上的原理并不难,你分别闭起左、右眼就会发现远景和近景的重叠位置发生变化,假设我们正对着的风景前景是花,中景是树,360全景有必要安装吗远景是山,如果没有正对节点转动拍摄,远景山和近景的花重叠位置就会发生变化,显然这两张相是难以拼接得好的。(如图1）