圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)的設計*

雷學平

常州工程職業(yè)技術學院圖文信息中心 江蘇 常州 213164

1 三維虛擬實景

1.1 三維虛擬實景簡介

三維虛擬實景基于全景圖片，全景圖片視場涵蓋雙眼正常有效視角以上乃至360°的完整場景范圍，其在Java、Quick Time、ActiveX或Flash等計算機技術的支持下實現(xiàn)真實場景的還原展示。由多個全景圖的實景展示節(jié)點組成，采用多媒體人機交互界面和交互信息導航方式，結(jié)合導航地圖、控制按鈕、熱點區(qū)域、超鏈接、皮膚系統(tǒng)、音樂、解說等輔助元素可以形成三維虛擬實景漫游系統(tǒng)。用戶觀看三維虛擬實景漫游系統(tǒng)時，三維立體空間感強，猶如身在真實場景中[1]。

1.2 制作三維虛擬實景漫游系統(tǒng)的方法和工具

三維虛擬實景漫游系統(tǒng)制作分“照片拍攝”“照片拼接為全景圖”和“三維虛擬實景漫游制作”三階段。

1）照片拍攝：選用按一次快門能拍180°視角照片的8 mm魚眼鏡頭相機，1個拍攝點要拍4張照片才能拼合成一張全景圖。拍攝時，三腳架位置、高度不變，云臺可繞三腳架的垂直中軸線水平旋轉(zhuǎn)，相機固定在可旋轉(zhuǎn)的云臺上，拍好一張照片后水平旋轉(zhuǎn)云臺90°接著拍下一張。

2）照片拼接為全景圖：在一個拍攝點拍攝的4張照片經(jīng)軟件自動拼接或人工找拼接點拼接，合成一張全景圖。

3）三維虛擬實景漫游制作：先期設計系統(tǒng)構(gòu)架和界面風格，連同制作好的輔助元件導入設計軟件進行制作、合成。

制作三維虛擬實景漫游系統(tǒng)的工具： 1）硬件設備，“尼康D300”數(shù)碼相機機身、“SIGMA 8MM”魚眼鏡頭和電子快門線各1套，高性能多媒體計算機1套；定制的三腳架和旋轉(zhuǎn)云臺1套；2）軟件工具，“杰圖”研發(fā)的拼圖軟件“造景師”，“杰圖”研發(fā)的三維虛擬實景漫游制作與合成軟件“漫游大師”，圖片處理軟件“Adobe Photoshop”，音頻處理軟件“Adobe Audition”。

2 圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)的設計目標

圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)是對圖書館的虛擬化立體展示。與用戶近距離參觀實物相比，虛擬化立體展示能給用戶更好的影像精度、視覺角度、藝術觀感等體驗，用戶在瀏覽時可對反映實物信息的影像進行放大、縮小、360°旋轉(zhuǎn)，獲取實地參觀無法也不能獲取的部分信息，最關鍵的是不必親赴實地，耗費精力少。圖書館虛擬化立體展示的內(nèi)容有圖書館各區(qū)域的位置分布、環(huán)境布局等地理信息，還有圖書館功能、服務信息、使用導航等使用資訊。通過三維虛擬實景技術，用戶瀏覽圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)，就如真的進入圖書館實地一樣，只需點擊鼠標就能全方位地了解與熟悉圖書館。

3 圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)的設計實現(xiàn)

3.1 照片拍攝與拼接

照片拍攝是三維虛擬實景漫游制作的核心部分。

1）拍攝對象：圖書館所在建筑物的外部，圖書閱覽室、期刊閱覽室、電子閱覽室等功能區(qū)，進出圖書館及各功能區(qū)的出入口部位。

2）拍攝選點：一個功能區(qū)通常選3～4個拍攝點，拍攝點一般選大多數(shù)人習慣的觀看點。如圖書館所在建筑物的外部可選3個拍攝點：第一個拍攝點選在建筑物前面，用于拍遠景；第二個拍攝點選在圖書館大門前；第三個拍攝點選在建筑物后面，同樣拍遠景。圖書閱覽室可選4個拍攝點：入口處1個，主功能區(qū)選2個，出口處1個，其中出、入口處所在點在后期設置導航。

3）拍攝：架好三腳架，拍好一張照片后水平旋轉(zhuǎn)云臺90°接著拍下一張，共拍4張。旋轉(zhuǎn)云臺時三腳架若有移動，則需重拍此前所拍的全部照片——三腳架移動后，相鄰2張照片的拼接邊緣相對位置發(fā)生變化，照片拼接會失敗。

完成照片拍攝后，將照片導入“造景師”進行拼合。若4張照片滿足“曝光度相差不大”“物景影像在拼接處有相同部位的影像匹配”等智能拼接條件，軟件會自動拼接好照片；若4張照片中有一張照片滿足不了智能拼接條件，則需人工在照片上根據(jù)影像尋找、編輯拼接點以人工方式拼接。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)架和界面設計

系統(tǒng)構(gòu)架的核心是實現(xiàn)導航功能和關聯(lián)全部元件。導航功能依靠“全景圖播放次序”和“地圖”實現(xiàn)。

1）全景圖播放次序設計。依圖書館實際出、入館次序和各功能區(qū)實現(xiàn)功能的次序設計導航，具體次序為：建筑物外景→大門入口（入館）→服務總臺（1樓）→第一閱覽室（1樓）→期刊閱覽室（2樓）→自習室（2樓）→電子閱覽室（3樓）→第四閱覽室（4樓）→第五閱覽室（5樓）→第六閱覽室（6樓）→第七閱覽室（7樓）→書吧（1樓）→展覽室（1樓）→報告廳（1樓）→大門出口（出館）。

2）地圖設計。一類為圖書館所在建筑物的3D影像圖，一類為樓層平面圖，建筑物3D圖與樓層平面圖按實際位置關系關聯(lián)。

界面是圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)的封面和入口，也具有構(gòu)架系統(tǒng)的作用，其在配色、造型、風格等方面應體現(xiàn)圖書館特色。界面主要由主界面皮膚、載入界面、地圖、熱點鏈接、縮略圖、按鈕、文字等元件組合而成。主界面皮膚中有“圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)”文字，留有空白處放置“場景播放器”“縮略圖”“地圖播放器”等元件。

3.3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

“按鈕”“區(qū)域雷達”“縮略圖”“熱點鏈接”等是“漫游大師”中最常用的元件。1）“按鈕”提供控制操作，可布局在主界面皮膚和場景播放區(qū)內(nèi)；2）“區(qū)域雷達”設置在地圖中，只用在地圖上，其雷達扇形指示區(qū)與正在播放場景的某一方向一一對應；3）“縮略圖”是設置在主界面皮膚上的實景圖的縮略圖標；4）“熱點鏈接”能設置在全景圖、地圖和主界面皮膚中，鏈接目標有全景圖、地圖、文字、音視頻等。

實現(xiàn)系統(tǒng)功能時，“熱點鏈接”元件使用最頻繁。1）場景鏈接：一個場景中可設置多個熱點鏈接，點擊熱點鏈接圖標后跳轉(zhuǎn)至目標場景。2）展示細節(jié)：在場景中點擊一本書的影像時，熱點鏈接就會彈出該書的編目信息。3）展示服務類型、借閱流程、規(guī)章制度：點擊入口或服務總臺場景中設置的熱點鏈接時，彈出相關信息提示。

系統(tǒng)制作次序：導入主界面皮膚→制作載入界面→設置場景播放器（場景播放器是呈現(xiàn)全景圖的窗口）→在“場景列表區(qū)”按“全景圖播放次序”導入全景圖→設置地圖播放器（地圖播放器是呈現(xiàn)地圖的窗口）→在“地圖列表區(qū)”按先3D地圖、后樓層平面圖的次序?qū)氲貓D→設置按鈕功能與屬性→設置播放進度條→設置“縮略圖”→設置熱點鏈接（先設置場景鏈接，再設置細節(jié)展示鏈接，最后設置展示其他內(nèi)容鏈接）→設置區(qū)域雷達→加入音頻解說→各功能驗證→修改與完善→發(fā)布作品。

4 結(jié)束語

設計實施圖書館三維虛擬實景漫游系統(tǒng)，前提是明確設計目標，核心是拍好全景照片，關鍵是設計好構(gòu)架和界面，重點是實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

[1]劉運增.全景攝影，已起舞于Internet[J].微電腦世界,2003(13):17-19.