全景制作流程及地圖雷達(dá)的應(yīng)用研究

楊育楨

(大理學(xué)院，云南 大理 671003）

全景攝影（Panorama）就是把相機(jī)環(huán)繞場(chǎng)景360度拍攝的一組照片拼接成一個(gè)變形的全景圖像，用一個(gè)專用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，從而使您能用鼠標(biāo)控制環(huán)視的方向，可左,可右,可上,可下，可近,可遠(yuǎn)[1][[2][[3]。近幾年來，全景攝影從簡(jiǎn)單的柱形全景，發(fā)展到球形全景，對(duì)象全景[2][3]。雖然它不是真三維技術(shù),但由于它是采用直觀真實(shí)的拍攝照片作為基礎(chǔ),并且能用鼠標(biāo)拖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鏡頭的遠(yuǎn)近變換，有仿真攝像機(jī)鏡頭的真實(shí)感，具有有限的虛擬場(chǎng)景漫游功能,使得全景攝影技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，包括商品的廣告與推銷（電子商務(wù)的虛擬商場(chǎng)），遠(yuǎn)程教學(xué)，旅游業(yè)，娛樂業(yè)，多媒體演示，建筑業(yè)，古建筑藝術(shù)等[3][4]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各種需求的增長(zhǎng)，全景技術(shù)受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。現(xiàn)在虛擬旅游，虛擬公園在國(guó)外廣受歡迎，并且在相關(guān)網(wǎng)站頁面上都能看到，為其景區(qū)的宣傳推廣起到極其重要的作用。

其實(shí)，全景攝影不是真三維技術(shù)，被廣泛應(yīng)用的原因有：（1）在實(shí)地進(jìn)行拍攝，獲取真實(shí)直觀的場(chǎng)景照片，操作簡(jiǎn)單方面。（2）全景攝影具有一定的交互性，可以用鼠標(biāo)控制鏡頭的方向和調(diào)整遠(yuǎn)近尺度，魚眼照片還可以進(jìn)行360°場(chǎng)景的環(huán)視。

（3）全景攝影不需要單獨(dú)下載插件，只需一個(gè)JAVA程序，自動(dòng)下載后就可以在網(wǎng)上觀看全景照片（總共下載的文件100～50K即可，下載時(shí)間僅需1分種左右）[3,6]。

1 全景照片制作流程

1.1 拍攝全景照片

（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。一般在拍攝時(shí)最好使用云臺(tái)與相機(jī)相結(jié)合進(jìn)行拍攝，當(dāng)然，對(duì)于測(cè)量工作者的話，可以直接使用攝影全站儀（如圖1）這樣的設(shè)備。

圖1 攝影全站儀

（2）最好選用超廣角鏡頭:為了是全景更具真實(shí)感，以及拍攝全360度的全景（包含場(chǎng)景的天地）的話，最好使用魚眼鏡頭（即超廣角鏡頭）來拍攝。

1.2 拼接照片

全景照片的拼接主要使用現(xiàn)有的軟件就能完成?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有很多拼接軟件可供使用， 如 cool 360，PTGui Pro， Realviz Stitcher5.1，Pixtra Viewer，上海杰圖的造景師等等。下面就用PTGui Pro進(jìn)行全景照片的拼接（以魚眼照片為例）。

（1）加載圖像：選擇要拼接的2張或多張照片，加載到此軟件中，在此功能中可以對(duì)加載的照片進(jìn)行排序、剪裁工作，并且設(shè)置鏡頭的參數(shù)。

排序：調(diào)整好照片的左右位置，便于正確拼接。

剪裁：可以修剪照片中不需要的邊緣部分，如魚眼照片可能會(huì)有黑邊，可以用此功能對(duì)其進(jìn)行去除。

鏡頭的參數(shù)：可以選擇“自動(dòng)”選項(xiàng)，讓軟件自動(dòng)判斷設(shè)置此參數(shù)，但如果已知鏡頭參數(shù)的話，可以手動(dòng)設(shè)置（拼接魚眼照片鏡頭類型為：環(huán)形，水平角度一般為180°）。

圖2 魚眼圖像1

圖3 魚眼圖像2

（2）對(duì)準(zhǔn)圖像：準(zhǔn)備工作完了之后就可以對(duì)準(zhǔn)圖像，也就是照片拼接。此功能也可以讓軟件自動(dòng)完成，但一般都需要手動(dòng)加入一些控制點(diǎn)。在“控制點(diǎn)”標(biāo)簽下，選擇要拼接的兩張照片，在相重合的地方點(diǎn)擊，選擇至少3個(gè)同名像點(diǎn)，這些同名像點(diǎn)遵循均勻分布的原則。完成后進(jìn)行一下“優(yōu)化”處理，判斷同名像點(diǎn)選取的是否合理，如果優(yōu)化器優(yōu)化后結(jié)果不錯(cuò)，可以接受優(yōu)化并可以在全景編輯器中查看拼接的全景照片，并且可以對(duì)照片進(jìn)行整體編輯，選擇視野、投影方式等。在此功能中還能進(jìn)行曝光/HDR的調(diào)整，修改拼接好的全景圖，當(dāng)然也可以在photoshop中進(jìn)行。

（3）創(chuàng)建全景圖：在此功能中可以選擇要輸出的全景圖的尺寸、格式、圖層以及保存路徑。選擇好后就可以輸出了（圖4拼接好全景圖）。

圖4 拼接好的全景圖

2 制作全景圖像（實(shí)現(xiàn)全景漫游）

制作全景圖像，實(shí)現(xiàn)全景漫游?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外也有許多軟件能夠完成，如上海杰圖的漫游大師、pano2vr等。由于現(xiàn)在flash插件的廣泛使用，因此下面使用pano2vr軟件制作flash格式的全景漫游。

（1）選擇要制作的全景圖，用pano2vr軟件打開，輸入類型選擇“自動(dòng)”默認(rèn)就行當(dāng)然也可以根據(jù)需求選擇“立面體”、“柱形”、“平面”等類型。

（2）可以“顯示參數(shù)”標(biāo)簽中設(shè)置初始視場(chǎng)的方位、大小等參數(shù)，在“用戶數(shù)據(jù)”標(biāo)簽中設(shè)置用戶信息，在“交互熱區(qū)”標(biāo)簽中設(shè)置場(chǎng)景切換熱鍵，在“音頻”標(biāo)簽中加入音頻到全景中。

（3）在“輸出”標(biāo)簽中選擇“flash”格式輸出，并且可以選擇一個(gè)自帶的皮膚或自制的皮膚加載其中。一個(gè)簡(jiǎn)單的全景圖漫游就完成了。

3 地圖雷達(dá)的制作

在此，重點(diǎn)研究了flash皮膚地圖雷達(dá)的制作。

（1）創(chuàng)建雷達(dá)。打開皮膚編輯窗口，在“編輯器”標(biāo)簽中添加一個(gè)容器，在此容器中添加先前制作好的場(chǎng)景地圖的圖片、點(diǎn)擊按鈕等所需的部件，再添加一個(gè)雷達(dá)容器，其中添加雷達(dá)所需的圖片，添加完成后把他們安放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?/p>

（2）實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的地點(diǎn)跟蹤功能。分別將這些部件設(shè)置合適的名稱，在要選擇地點(diǎn)的按鈕屬性的“動(dòng)作/修改器”的“動(dòng)作”中設(shè)置鼠標(biāo)動(dòng)作。在第一欄選擇“鼠標(biāo)點(diǎn)擊”，第二欄選擇“設(shè)置元素位置”，第三欄中就要設(shè)置X/Y的坐標(biāo)了，第四欄“目標(biāo)”選擇雷達(dá)的容器名稱“radar”(如圖 5)。

圖5 按鈕屬性的“動(dòng)作/修改器”中雷達(dá)設(shè)置

圖6 窗口默認(rèn)坐標(biāo)OXY和雷達(dá)坐標(biāo)oxy

由于此時(shí)默認(rèn)的窗口坐標(biāo)(OXY)原點(diǎn)在窗口的左上方，自左向右為X軸，自上向下為Y軸。因此，在地圖雷達(dá)的制作時(shí)，要設(shè)置另一個(gè)坐標(biāo)系oxy(如圖6)，

根據(jù)上述公式，即可計(jì)算出待定點(diǎn)在地圖中的新位置，從而在雷達(dá)中進(jìn)行設(shè)置。

將每個(gè)地點(diǎn)按鈕的屬性中“動(dòng)作/修改器”的“動(dòng)作”中，根據(jù)所建立的獨(dú)立坐標(biāo)選擇初始地點(diǎn)的此按鈕處為原點(diǎn)，即坐標(biāo)為（0，0），其他地點(diǎn)按鈕的 X/Y 位移如圖所示，分別設(shè)置為（29，-42）和（41，48）。這樣就完成了鼠標(biāo)點(diǎn)擊這三個(gè)地點(diǎn)按鈕時(shí)，雷達(dá)就隨之移動(dòng)到點(diǎn)擊處，完成雷達(dá)的跟蹤功能。

（3）實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的方位跟蹤功能。在雷達(dá)圖片屬性的“動(dòng)作/修改器”的“修改器”中加入如圖7所示的設(shè)置，即實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)場(chǎng)景內(nèi)，移動(dòng)鼠標(biāo)進(jìn)行環(huán)視時(shí)，雷達(dá)也會(huì)實(shí)時(shí)跟蹤方位，且隨之移動(dòng)。

圖7 圖片屬性的“動(dòng)作/修改器”中雷達(dá)設(shè)置

4 發(fā)布虛擬全景網(wǎng)頁

當(dāng)一個(gè)全景制作好后，往往會(huì)將其發(fā)布到網(wǎng)上以供人們便于瀏覽，了解場(chǎng)景環(huán)境，因此發(fā)布虛擬全景網(wǎng)頁勢(shì)在必行。在pano2vr軟件中就能方便的實(shí)現(xiàn)此動(dòng)作。

在“輸出”標(biāo)簽中選擇flash格式后，點(diǎn)擊后面的“增加”按鈕，在彈出的flash輸出設(shè)置框中選擇“HTML”標(biāo)簽，開啟HTML文件輸出，對(duì)HTML文件的外部化、模板進(jìn)行需求設(shè)置，完成之后會(huì)創(chuàng)建一個(gè)HTML文件，此文件就是將全景圖發(fā)布到網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)虛擬漫游。

圖8 全景圖的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布

5 展望

全景攝影是一種比較實(shí)用的技術(shù)，特別實(shí)在信息化逐漸普及，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，全景攝影是在互聯(lián)網(wǎng)上展示真是場(chǎng)景效果最好的工具。然而它畢竟不是真三維技術(shù)，它的交互性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如創(chuàng)建三維模型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。但是它由于其數(shù)據(jù)量小，場(chǎng)景真實(shí)逼真，獲取數(shù)據(jù)方面容易，制作流程比起三維建模來也相對(duì)簡(jiǎn)單方面，并且較大的降低了成本。因此，很受大場(chǎng)景的青睞。

[1]馬凌云.計(jì)算機(jī)建筑漫游實(shí)例[M].上海交通大學(xué)出版社，2004.

[2]曾建超，俞志和.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996.

[3]http://www.chinavr.net/bbs/viewthread.php?tid=311[OL].2010，9.

[4]袁曉紅.360°球形全景制作技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示范[J].測(cè)繪與空間地理信息，2010，33（5）：13-15.

[5]王俊杰，徐小剛.魚眼投影在虛擬實(shí)景中的應(yīng)用研究[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2004，25(2)：287-290.

[6]http://www.jietusoft.com/[OL].2010，9.

[7]Mundhenk T N，Michael J R，Liao Xiao—qun，et a1.Techniques for fisheye lens calibration using a minimal number of measurements[C]／／Proc of the SPIE Intelligent Robotics and Computer Vision Conference，Boston，Massaehusetts ，2000(11)：8-9.