利用360度全景攝影技術(shù)制作圖書館虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)探析

李斯聰（上海震旦職業(yè)學(xué)院圖書館　上海201908）

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利用360度全景攝影技術(shù)制作圖書館虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)探析

李斯聰（上海震旦職業(yè)學(xué)院圖書館上海201908）

本文主要介紹了360度全景攝影技術(shù)的基本概念、功能作用以及具體操作中對(duì)硬件設(shè)備和軟件工具的要求，同時(shí)重點(diǎn)闡述了利用360度全景攝影技術(shù)制作圖書館虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)的拍攝過(guò)程、后期合成制作的方法與流程，并以上海震旦職業(yè)學(xué)院圖書館制作360度全景虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)為例，對(duì)制作過(guò)程中存在的問(wèn)題與改進(jìn)方式進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以發(fā)掘全景攝影技術(shù)在圖書館宣傳及服務(wù)工作中的作用。

圖書館全景攝影導(dǎo)覽系統(tǒng)制作技術(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

上海震旦職業(yè)學(xué)院是一所全日制民辦高職高專院校。圖書館是學(xué)院的圖文信息中心，承擔(dān)著向全院師生提供文獻(xiàn)與信息服務(wù)的任務(wù)。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展與普及，除傳統(tǒng)宣傳模式外，圖書館還積極利用各類技術(shù)手段拓展新的服務(wù)形式，嘗試?yán)门d起的360度全景攝影技術(shù)制作圖書館虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)，并結(jié)合門戶網(wǎng)站與微信平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，使用戶擺脫空間和時(shí)間的限制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)即可身臨其境般地了解圖書館的內(nèi)部情況與功能，以彌補(bǔ)高職院校學(xué)生利用圖書館意識(shí)的不強(qiáng)、能力的不足，使圖書館更好地服務(wù)于全院師生的教學(xué)工作與日常生活。

1　360度全景攝影

1.1技術(shù)簡(jiǎn)介

所謂360度全景攝影，是指利用數(shù)碼接片技術(shù)將拍攝的圖像進(jìn)行合成，以得到水平視角360度，垂直視角180度的數(shù)碼全景圖像。360度全景攝影技術(shù)區(qū)別于當(dāng)下手機(jī)、相機(jī)中常見的自帶水平寬幅或柱狀全景功能，其生成的是球形全景圖，包含拍攝點(diǎn)任何方向下全部視角的影像信息。使用軟件或網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)處理后，可將二維平面圖像投影模擬成三維空間效果，具有獨(dú)特的透視效果和強(qiáng)烈的臨場(chǎng)感，觀賞者在電子顯示器上操作可隨意旋轉(zhuǎn)、放大縮小觀看場(chǎng)景。將多幅360度全景圖片制作合成漫游系統(tǒng)則可實(shí)現(xiàn)多角度觀看、虛擬漫游及交互互動(dòng)等效果，能直觀地重現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)環(huán)境并兼具一定的藝術(shù)欣賞價(jià)值。

1.2功能作用

目前360度全景攝影技術(shù)已涉及諸多領(lǐng)域，圖書館引入360度全景攝影技術(shù)，對(duì)于幫助用戶如何利用新技術(shù)更便捷、更有效地獲取信息與服務(wù)起到啟發(fā)和推動(dòng)作用。具體功能作用如下：

（1）從展示作用來(lái)看，360度全景攝影制作技術(shù)兼顧三維建模和圖片攝影的優(yōu)勢(shì)，體驗(yàn)感強(qiáng)，并兼具照片的真實(shí)細(xì)節(jié)。

（2）從服務(wù)對(duì)象效果來(lái)看，利用360度全景攝影技術(shù)制作導(dǎo)覽系統(tǒng)較為新穎直觀，易吸引學(xué)生眼球，激發(fā)興趣點(diǎn)。

（3）360度全景漫游產(chǎn)生沉浸式體驗(yàn)，通過(guò)設(shè)置交互功能可使讀者在操作中自主熟悉場(chǎng)景內(nèi)容或直接使用在線服務(wù)，免去讀者必須親臨圖書館的不便。

（4）在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布后的360度全景漫游系統(tǒng)可直接轉(zhuǎn)發(fā)到微博、微信等網(wǎng)絡(luò)社交平臺(tái)進(jìn)行分享，有助于提高參與度與傳播度。

（5）制作過(guò)程簡(jiǎn)單快速，成本較低，生成的漫游文件容量小，適于網(wǎng)絡(luò)傳輸，能夠在Windows、Mac、iOS、Android 等多平臺(tái)終端瀏覽，便于開發(fā)綜合性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

（6）利用球形全景圖可以轉(zhuǎn)換制作成夸張有趣的小行星圖片，可以起到與眾不同的宣傳效果。

2　制作要求

2.1硬件設(shè)備

360度全景攝影本質(zhì)上是將由數(shù)碼相機(jī)在同一場(chǎng)景下連續(xù)拍攝的多張相互部分重疊的圖像拼接合成而形成全景圖像，為保證圖像質(zhì)量并利于后期圖像調(diào)整，需要使用專門的拍攝器材。

（1）相機(jī)——需要具有手動(dòng)調(diào)節(jié)焦距、光圈、快門速度、白平衡選項(xiàng)的功能并能以RAW無(wú)損格式對(duì)圖像文件進(jìn)行記錄，以高性能單反及微單相機(jī)為最佳。

（2）魚眼鏡頭——利用魚眼鏡頭拍攝可在保證全視角與足夠圖像重疊區(qū)域的同時(shí)，將源圖像張數(shù)減到最少，縮短拍攝時(shí)間，提高拍攝成功率。

（3）全景云臺(tái)——360度全景攝影區(qū)別于其他攝影的主要器材，可使相機(jī)圍繞鏡頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拍攝，以減少圖像邊緣誤差，實(shí)現(xiàn)后期高精度拼合。

（4）三腳架——要有足夠的高度，能承受相機(jī)和云臺(tái)的重量，在旋轉(zhuǎn)拍攝時(shí)不發(fā)生松動(dòng)與位移。同時(shí)應(yīng)盡量輕便，便于拍攝過(guò)程中攜帶移動(dòng)。

（5）計(jì)算機(jī)——選用硬件配置較高的電腦，高性能處理器內(nèi)存8GB（或以上），同時(shí)配備大容量硬盤，用于存儲(chǔ)備份源文件和處理后的高像素圖像。

2.2軟件工具

與普通攝影直接生成平面圖像不同，360度全景攝影拍攝的是源圖像，必須經(jīng)過(guò)后期處理才能形成全景圖像。將多幅全景圖像進(jìn)行組合，并添加相關(guān)元素使之形成完整的漫游導(dǎo)覽系統(tǒng)也需要利用相應(yīng)軟件與網(wǎng)絡(luò)工具。

（1）Lightroom——用于管理和批量調(diào)整相機(jī)拍攝的RAW 原始圖像文件，再導(dǎo)出成無(wú)損TIFF或壓縮JPEG 格式圖像文件供后續(xù)合成。

（2）Photoshop——用于綜合性圖像調(diào)整與像素編輯，可對(duì)Lightroom 導(dǎo)出的圖像進(jìn)行進(jìn)一步潤(rùn)色并添加效果，也可用于對(duì)生成的全景圖進(jìn)行修飾和最后調(diào)整。

（3）PTGui——專業(yè)全景照片拼接軟件，適用于360度全景圖像的制作?？勺詣?dòng)識(shí)別源圖像，進(jìn)行全景拼接與混合，同時(shí)也支持利用手動(dòng)模式進(jìn)行細(xì)致調(diào)整。

（4）Pano2VR——可將生成的平面球形全景圖轉(zhuǎn)換成可在計(jì)算機(jī)設(shè)備上360度瀏覽的格式，并將多幅全景圖組合制作生成全景漫游文件，同時(shí)兼具全景圖修補(bǔ)功能。

（5）720云——集上傳、制作、分享、交流功能為一體的綜合性全景圖像發(fā)布網(wǎng)站與共享平臺(tái)。用戶可通過(guò)720云網(wǎng)站直接發(fā)布全景漫游系統(tǒng)并進(jìn)行多終端分享展示。

3　制作流程

3.1拍攝工作

相對(duì)單幅攝影，全景攝影對(duì)拍攝要求較高，拍攝前及拍攝中需要做好各類準(zhǔn)備工作并注意操作細(xì)節(jié)。具體拍攝工作如下：

（1）前期準(zhǔn)備——因需拍攝多組全景圖，拍攝前應(yīng)就拍攝時(shí)間、場(chǎng)景、內(nèi)容等方面進(jìn)行規(guī)劃。如：拍攝時(shí)間一般選擇天氣晴好的早晨或下午，避免光線過(guò)于強(qiáng)烈或光線不足影響場(chǎng)景曝光；拍攝地點(diǎn)可選擇圖書館標(biāo)志性區(qū)域，如正門、大廳、閱覽室等，需充分展示圖書館整體結(jié)構(gòu)布局并能起到導(dǎo)覽說(shuō)明作用；拍攝內(nèi)容則以反映場(chǎng)景功能及讀者使用狀況為宜。

（2）相機(jī)調(diào)整——相機(jī)拍攝模式設(shè)置為手動(dòng)，鎖定曝光和白平衡，使用RAW格式存儲(chǔ)。拍攝光圈值一般選擇f/8左右以保證焦點(diǎn)景深。感光度數(shù)值應(yīng)盡量調(diào)低，以確保圖像細(xì)膩程度?？扉T速度盡量不低于安全快門速度，以減少拖影產(chǎn)生也便于手持拍攝清晰的補(bǔ)地圖像。

（3）對(duì)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)——確認(rèn)三腳架架設(shè)穩(wěn)定，將全景云臺(tái)通過(guò)球形云臺(tái)安裝在三腳架上，確認(rèn)云臺(tái)安裝在水平面方向上，然后通過(guò)快裝板將相機(jī)固定在全景云臺(tái)懸臂上并將相機(jī)鏡頭90度方向朝下，觀察調(diào)整以使之對(duì)準(zhǔn)水平轉(zhuǎn)盤中心點(diǎn)。再將相機(jī)調(diào)整至水平方向，利用設(shè)置參照物的方法，前后調(diào)節(jié)組件、仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)鏡頭節(jié)點(diǎn)，使視差最小化。

（4）旋轉(zhuǎn)拍攝——為保證視場(chǎng)完整且圖像間有足夠重合區(qū)域用于圖像拼合，使用魚眼鏡頭進(jìn)行拍攝時(shí)一般水平旋轉(zhuǎn)拍攝6張或8張，即60度一張或45度一張。帶分度功能的水平轉(zhuǎn)盤可事先按需要角度設(shè)定分度螺母。拍攝前需根據(jù)相機(jī)測(cè)光表確定曝光參數(shù)，并確保旋轉(zhuǎn)拍攝中每一張圖像曝光值相同。拍攝時(shí)焦距選擇無(wú)窮遠(yuǎn)，確認(rèn)后切換成手動(dòng)模式避免焦點(diǎn)改變?？扉T則應(yīng)設(shè)置為延遲2秒拍攝或直接使用快門線拍攝，以減少拍攝時(shí)的相機(jī)震動(dòng)。

（5）補(bǔ)天補(bǔ)地——即補(bǔ)拍旋轉(zhuǎn)拍攝中因視場(chǎng)所限而未能覆蓋的天空及地面方向部分，一般天地需補(bǔ)拍部分視角各為20度左右。補(bǔ)天即是水平旋轉(zhuǎn)拍攝一周后，通過(guò)調(diào)整全景云臺(tái)懸臂將相機(jī)對(duì)準(zhǔn)正上方90度方向拍攝一張；補(bǔ)地是相對(duì)比較復(fù)雜的難點(diǎn)，拍攝完補(bǔ)天圖像后調(diào)整懸臂將相機(jī)對(duì)準(zhǔn)地面90度垂直方向拍攝一張，然后不改變相機(jī)角度將水平轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)90度再拍攝第二張圖像。此時(shí)利用兩張補(bǔ)地圖像即可合成較為完整的補(bǔ)地區(qū)域。如需后期合成懸空效果全景圖，則應(yīng)使用補(bǔ)地附件或利用手持方式再拍攝一組覆蓋三腳架及其投影視角區(qū)域的補(bǔ)地圖像。

（6）拍攝檢查——保證單個(gè)點(diǎn)位拍攝的圖像完整且滿足要求，避免因?yàn)槁┡幕蚺臄z參數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致無(wú)法合成全景圖像造成拍攝失敗。檢查中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)補(bǔ)拍。

3.2后期制作

需對(duì)拍攝圖像進(jìn)行編輯調(diào)整，再使用專業(yè)軟件拼接成全景圖像，而后將多幅全景圖像制作生成漫游系統(tǒng)并在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

（1）原始圖像調(diào)整——將原始RAW格式圖像備份到電腦硬盤素材文件夾中，在Lightroom中導(dǎo)入素材文件夾，按拍攝點(diǎn)位對(duì)照片進(jìn)行篩選，編組保留需要的照片，對(duì)照片進(jìn)行分組調(diào)整后導(dǎo)成用于編輯的TIFF或JPEG格式。

（2）生成全景圖——在PTGui中加載Lightroom 導(dǎo)出后的單組素材圖像，軟件自動(dòng)讀取圖像的鏡頭參數(shù)（無(wú)法讀取則手動(dòng)設(shè)置）。此時(shí)只需點(diǎn)擊“對(duì)準(zhǔn)圖像”按鈕，PTGui便會(huì)智能識(shí)別圖像內(nèi)容并進(jìn)行預(yù)驗(yàn)算拼接。通常，原始圖片拍攝精度足夠便能形成完整的全景圖預(yù)覽。如直接拼接圖像精度不足，瑕疵明顯，則需手動(dòng)調(diào)整，逐步優(yōu)化。

（3）全景圖修補(bǔ)——制作完成的球形全景圖，可直接利用Photoshop進(jìn)行修飾。但由于球形全景圖的構(gòu)圖限制，以平面方式打開的全景圖中天空與地面區(qū)域靠近圖片邊緣扭曲度大，難以直接編輯。此時(shí)可采用在Pano2VR中重新映射轉(zhuǎn)換投影模式或直接映射成360度全景圖模式再裁片打補(bǔ)丁的方式進(jìn)行修補(bǔ)。

（4）制作漫游——可利用Pano2VR進(jìn)行制作，將單幅或多幅TIFF或JPEG格式球型全景圖轉(zhuǎn)換合成為可360度瀏覽的SWF、HTML5 或MOV 格式文件直接瀏覽或上傳到網(wǎng)站。本例直接使用720云共享平臺(tái)進(jìn)行制作和發(fā)布，首先用賬號(hào)登陸720云網(wǎng)站，點(diǎn)擊上傳制作漫游系統(tǒng)所需使用的多幅2：1球形全景圖，上傳完成后網(wǎng)站即自動(dòng)生成每幅圖像對(duì)應(yīng)的360度瀏覽界面。然后再選擇多幅全景圖創(chuàng)建漫游系統(tǒng)，按需添加說(shuō)明文字，創(chuàng)建關(guān)聯(lián)切換熱點(diǎn)，編輯相關(guān)介紹信息再插入背景音樂等元素，完成編輯后點(diǎn)擊發(fā)布。

（5）網(wǎng)絡(luò)發(fā)布——點(diǎn)擊720云的分享選項(xiàng)，網(wǎng)站即會(huì)提供作品地址、網(wǎng)站論壇嵌入代碼及手機(jī)微信分享二維碼。在圖書館傳統(tǒng)web網(wǎng)站上進(jìn)行發(fā)布時(shí)直接將代碼復(fù)制到網(wǎng)站對(duì)應(yīng)模塊中，再根據(jù)實(shí)際需要效果調(diào)整寬度、高度數(shù)值便可實(shí)現(xiàn)嵌入式顯示。手機(jī)移動(dòng)端發(fā)布則可利用圖書館微信訂閱號(hào)制作關(guān)聯(lián)頁(yè)面鏈接跳轉(zhuǎn)。利用Pano2VR 自主制作的漫游系統(tǒng)，則推薦生成HTML5格式，以兼容多種瀏覽設(shè)備。

圖1　導(dǎo)覽系統(tǒng)web 網(wǎng)站顯示效果

圖2　導(dǎo)覽系統(tǒng)手機(jī)微信顯示效果

4　總結(jié)與分析

利用360度全景攝影技術(shù)制作上海震旦職業(yè)學(xué)院圖書館虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)，前期拍攝的全景圖像中選擇具有代表性的10組合成漫游系統(tǒng)，對(duì)閱覽室大廳、報(bào)刊閱覽區(qū)、參考閱覽室、外借書庫(kù)、電子閱覽室、網(wǎng)上檢索區(qū)等多個(gè)典型區(qū)域進(jìn)行集中展示。拍攝期間選取圖書館人流量較多時(shí)取景，以反映出圖書館良好的閱讀及學(xué)習(xí)氛圍。場(chǎng)景間通過(guò)制作箭頭熱點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)切換，形成猶如在館內(nèi)各區(qū)域間穿行的效果。通過(guò)在漫游系統(tǒng)中添加標(biāo)識(shí)，對(duì)檢索機(jī)、期刊借閱機(jī)、門禁閘機(jī)、復(fù)印機(jī)、無(wú)線WIFI等功能設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注，同時(shí)對(duì)圖書期刊借閱、電子閱覽等服務(wù)進(jìn)行文字說(shuō)明，還在界面底部設(shè)置網(wǎng)址與聯(lián)系電話，方便讀者。此外，整個(gè)導(dǎo)覽過(guò)程中還設(shè)置悠揚(yáng)的鋼琴曲作為背景音樂，體現(xiàn)圖書館親和友善的服務(wù)理念。最后，同時(shí)利用傳統(tǒng)web 網(wǎng)站與手機(jī)微信兩種形式進(jìn)行發(fā)布，使讀者通過(guò)多種訪問(wèn)方式均可瀏覽（見圖1、圖2）。

可以說(shuō)，利用360度攝影技術(shù)制作圖書館導(dǎo)覽系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)發(fā)布后整體初具規(guī)制，取得了不錯(cuò)的效果。但也存在些許問(wèn)題，如：沒有拍攝圖書館外景；館內(nèi)拍攝時(shí)水平和節(jié)點(diǎn)還有一定誤差，導(dǎo)致補(bǔ)地時(shí)在瓷磚接縫等區(qū)域存在一些難以修復(fù)的瑕疵；室內(nèi)光線不足和場(chǎng)景人員走動(dòng)對(duì)最終圖像效果造成了一定影響；漫游系統(tǒng)形式應(yīng)進(jìn)一步豐富，可與相關(guān)圖片展示及館藏OPAC 查詢等功能結(jié)合。針對(duì)制作過(guò)程中的不足，今后應(yīng)進(jìn)一步熟練設(shè)備使用提升拍攝技術(shù)，更全面掌握軟件制作技巧，同時(shí)不斷創(chuàng)新服務(wù)工作理念，以讀者需求為主導(dǎo)，力求將全景虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)開發(fā)充分整合到圖書館原有服務(wù)體系中，而不是作為一個(gè)孤立的項(xiàng)目存在，逐步完善豐富導(dǎo)覽系統(tǒng)的功能，以更好拓展圖書館服務(wù)的形式與內(nèi)容。

［1］袁曉紅.360度球形全景制作技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示范［J］.測(cè)繪與空間地理信息.2010（5）.

［2］吳躍生.淺談360度全景攝影技術(shù)在數(shù)字化虛擬博物館中的應(yīng)用［J］.廈門科技.2014（6）.

［3］嚴(yán)新玲.運(yùn)用三維全景技術(shù)構(gòu)筑新型圖書館［J］.圖書館工作與研究.2013（11）.

［4］陸穎雋.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字圖書館的應(yīng)用研究［D］.武漢：武漢大學(xué)，2013.

［5］劉新文.高動(dòng)態(tài)全景攝影［M］.北京：人民郵電出版社，2013.

［6］ kmnet.全景攝影技巧與揭秘（5）-全景照片的拼接軟件PTGui入門［EB/OL］.［2012-05-04］. http：//blog.sina.com.cn/s/blog_3d414762010 122vc.html.

李斯聰助理館員，上海震旦職業(yè)學(xué)院圖書館。