丹霞山虛擬路線全景地圖實現(xiàn)

冼君玲 陳金怡 林育曼

摘要：在時代的不斷進步和人們?nèi)找嬖鲩L的需求變化下，三維技術(shù)逐漸被廣泛使用于各個領(lǐng)域。三維全景技術(shù)作為三維技術(shù)中的一個分支，是目前迅速發(fā)展并逐步流行的一個虛擬現(xiàn)實分支，是本文主要討論的相關(guān)技術(shù)。本文就三維全景技術(shù)進行簡要介紹，以陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的路線為例進行全景地圖項目制作，使用單反相機完成拍攝，并通過PTGui、Photoshop、Pano2VR相關(guān)專業(yè)軟件對照片進行處理并制作出全景地圖。

關(guān)鍵詞：三維全景技術(shù)；全景地圖；制作

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）08-0232-03

Abstract：With the continuous progress of the times and the changing needs of people， three-dimensional technology is gradually widely used in various fields. As a branch of three-dimensional technology， three-dimensional panoramic technology is a branch of virtual reality which is rapidly developing and gradually popular. It is the related technology discussed in this paper. This paper briefly introduces the three-dimensional panoramic technology， takes the route of Yangyuan Mountain scenic spot and Changlaofeng scenic spot as an example to make Panoramic Map project， uses SLR camera to complete shooting， and processes and produces Panoramic Map by PTGui， Photoshop， Pano2VR related professional software.

Key words： 3d panorama technology； The panoramic map； making

全景漫游技術(shù)又稱為虛擬實景技術(shù)或者全景攝影，是目前迅速發(fā)展并逐步流行的一個虛擬現(xiàn)實分支，可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)三維業(yè)務(wù)[1]。全景漫游技術(shù)是通過實地拍攝照片通過照片的拼接實現(xiàn)虛擬場景的再現(xiàn)，它不同于傳統(tǒng)的三維技術(shù)。傳統(tǒng)的三維技術(shù)是利用計算機生成的圖片來建立虛擬場景，在現(xiàn)在主流的傳統(tǒng)三維技術(shù)制作軟件中，大部分的軟件要求使用者的代碼能力較強。與傳統(tǒng)三維全景制作相比之下，全景漫游的制作難度較低，周期較短。丹霞山是國家5A級的旅游景區(qū)，每年都能吸引許多中外游客前往，這個丹霞山全景漫游可以幫助許多游客，方便游客快速了解景區(qū)，同時該項目添加了很多丹霞山相關(guān)信息提供給游客觀看。

1 全景漫游項目的優(yōu)點

全景漫游技術(shù)具有一定的交互性，是普通圖片、視頻介紹等介紹方式所無法比擬的。普通的圖片或者通過視頻呈現(xiàn)的方式都不能根據(jù)用戶的需求來變化視角，難以使用戶產(chǎn)生真實感，并且不能帶來全方位感受。在當今科學技術(shù)飛速發(fā)展的今天，全景地圖能夠以一種更豐富、更全面、更詳細的形式展現(xiàn)在公眾眼前。在使用全景地圖的過程中，更好的用戶試用體驗，有效的豐富的圖像信息，提高了用戶對地理區(qū)域的理解[2]。通過全景地圖，用戶可以足不出戶地“看到”和了解到很多地方，走進世界各地，體驗不同人文。交互性三維全景技術(shù)，與以往的地圖展現(xiàn)方式相比，是一個很大的進步，給用戶帶來了真實感，使用戶就像身在其中，為用戶提供一種真實性、立體性的擬真交互性體驗[3]，進一步提升了用戶對地圖的使用感覺，更讓用戶喜愛。

丹霞山是廣東省面積最大的風景區(qū)，各個景點之間的距離不一，而且里面有旅游車可以免費接送游客到各個景點，所以很多游客爬山時都會選擇乘車。但乘車有時會錯過很多動人的風景。到陽元山景區(qū)的路程不遠，但是因為丹霞山之大，平面路線圖不夠精細，不少游客就很難找到路，大部分的路線指引都不夠詳細，所以陽元山景區(qū)全景地圖就顯得作用較大了，它通過其三維的空間感和真實感，可以讓游客通過瀏覽全景地圖更快徒步到達陽元山景區(qū)，并且不錯過路上的每一處風景。

基于全景漫游的交互性，陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的全景漫游項目添加了更多的交互效果，增加了使用感豐富了作品的功能。傳統(tǒng)的路線指引會對景區(qū)進行詳細介紹，但是缺乏對路線過程中的特色介紹，該全景漫游項目結(jié)合景區(qū)上的特色景點和特色植物，制作出一個較為介紹詳細的景區(qū)全景漫游導航。通過這些交互和介紹，快速了解丹霞山特色景區(qū)和特色植物的分布方位，讓旅客在旅游的過程中更能體會到丹霞山的美。

2 項目設(shè)計及特點

2.1 項目設(shè)計流程

該項目是的設(shè)計流程圖如圖1所示，首先對丹霞山景區(qū)相關(guān)資料進行收集整合，篩選出合適的游覽路線及景區(qū)相關(guān)資料，其次進行練習拍攝以提高后期進入景區(qū)拍攝的效率，然后進入景區(qū)進行實地拍攝，拍攝結(jié)束后進行圖片的后期處理及相關(guān)交互功能的實現(xiàn)。

2.2 項目特點

全景漫游作品具有很強的交互性，利用該特點，通過添加多種交互按鈕來實現(xiàn)多種功能。傳統(tǒng)的全景漫游主要側(cè)重有景區(qū)路線的展示，忽略了景點蘊含的人文信息及相關(guān)的科普信息。因此，在本項目設(shè)計中設(shè)計了特色景點交互以及特色植物交互。用戶可以通過按下植物和景點介紹，彈出丹霞山特色甚至是特有的植物和相關(guān)景點的介紹，讓用戶更詳細地了解丹霞山景區(qū)路線上的特色。特色植物介紹方面，通過到達實地拍攝的方式，保證了圖片的真實性，用戶可以得到最直觀的視覺體驗。在制作出的陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的全景漫游虛擬現(xiàn)實技術(shù)作品中都能實現(xiàn)這些功能。

1）標志性物品交互

丹霞山總面積292平方千米，是廣東省面積最大的風景區(qū)、以丹霞地貌景觀為主的風景區(qū)和世界自然遺產(chǎn)地。丹霞山以“丹霞地貌”命名，具有680多座頂平、身陡、麓緩的紅色砂礫巖石，據(jù)地質(zhì)學家研究表明，在世界已發(fā)現(xiàn)1200多處丹霞地貌中發(fā)育最典型、類型最齊全、造型最豐富的丹霞地貌集中分布區(qū)。在丹霞山虛擬路線全景地圖中，用戶可以通過熱點按鈕來進行交互，比如按下熱點按鈕，可以進入下一個場景，通過觀察場景中的標志性物品來判斷自己身在何處，防止游客迷路；也可通過點擊標志性物品，獲取該標志性物品的相關(guān)介紹，尤其是其相關(guān)人文信息或科普性知識。以陽元石為例，用戶點擊該標志性物品，獲取陽元石的形成介紹，如圖2所示。這樣的交互設(shè)計不僅用戶能認識丹霞山的標志性景點，同時也了解了丹霞地貌，對丹霞地貌的科普起到了很大的作用。

2）特色植物交互

我國幅員遼闊，植物資源極其豐富，但隨著環(huán)境變化和不可抗力因素，許多植物物種日漸減少甚至瀕臨絕種。丹霞山除了適宜的自然環(huán)境保護著許多植物，其中就具有許多丹霞特有植物，比如丹霞梧桐、紫薇、丹霞堇菜、丹霞小花苣苔、丹霞蘭等等。正所謂“前車之鑒，后事之師”，在過去許多已經(jīng)絕種的植物中，由于科技原因很多都只留下了當時的照片，不便于科普和研究。但是在丹霞山虛擬路線全景地圖中，用戶可以通過“植物熱點”按鈕查詢到再前往陽元石路途中的丹霞特色植物。圖3所示是陽元石路線中丹霞山虛擬路線全景地圖所展示的植物介紹，通過植物熱點獲取路途中遇到的“金紐扣”這一丹霞特色植物的信息。

3）適合網(wǎng)絡(luò)傳播

陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)的全景漫游虛擬現(xiàn)實技術(shù)作品選擇導出的格式是HTML5，便于在網(wǎng)絡(luò)上傳播。HTML5技術(shù)是目前新起的一種技術(shù)，它可以解決通過Java、QiuckTime、Flash等觀看全景漫游時需要用戶使用的瀏覽器安裝相關(guān)的插件才能使用的問題。[4]HTML5具有一定的技術(shù)優(yōu)勢：系統(tǒng)生成后不需要發(fā)布為特定格式就可以直接在瀏覽器中進行全景展示，保證了系統(tǒng)的獨立性。HTML5這種格式具有普適性和兼容性，已經(jīng)成了全景漫游行業(yè)的標準格式，[5]它不需要用戶自行下載插件，這又大大提高了全景漫游的傳播性。

3 技術(shù)難點

全景漫游制作技術(shù)對于照片的要求比較高，這就導致需要拍攝者具有一定的拍攝基礎(chǔ)，對于拍攝有一定的經(jīng)驗。照片的質(zhì)量直接影響著全景作品的直觀效果，所以在實地考察之前，需要在附近選取一個地點進行拍攝練習，避免到時進行實地拍攝時浪費時間，或者拍攝到大量不能使用的圖片。拍攝圖片光線對于圖片的影響是十分巨大的，為了避免這個影響，本項目在拍攝全景照片時，選取的是天氣良好，光線充足的白天，拍攝時不在光照條件變化大的時候拍攝，以免對后期調(diào)整照片造成麻煩。拍攝時需要較快得捕捉畫面，擔心拍攝時間過長，云朵移動或者光線改變會對畫面的內(nèi)容造成偏差。拍攝的照片之間至少三分之一的景色是重疊的，但為了拼接更加自然，增加拍攝圖片的數(shù)量可以避免后續(xù)拼接問題的出現(xiàn)。使用三腳架來保持相機的穩(wěn)定，使整組照片畫面不出現(xiàn)晃動，并且旋轉(zhuǎn)拍攝時轉(zhuǎn)軸垂直，確保所有照片都處于同一個水平面上。當使用三腳架時，本項目調(diào)整好三腳架使其保持畫面水平狀態(tài)，并將其固定好。而且拍攝時不改變焦距，以免出現(xiàn)后期照片拼接不上的狀況。對于使用的單反相機，本項目曝光模式采用手動，這樣可以更好地調(diào)節(jié)光圈和快門速度。白平衡使用固定白平衡，因為使用自動白平衡可能會造成照片的色調(diào)不一致[6]。

Pano2VR是一個全景圖像轉(zhuǎn)換軟件，它可以實現(xiàn)全景漫游的制作，需要實現(xiàn)的交互功能主要是依靠“皮膚”來實現(xiàn)的。它不同于其他的全景漫游制作軟件，需要使用者通過皮膚提供的功能與熱點結(jié)合，才能實現(xiàn)交互效果。所以需要使用者多多摸索，因為網(wǎng)絡(luò)上的教程并不多，需要自行去摸索。

本項目不僅僅是對丹霞山的路線導航，還涉及丹霞山的一些人文文化、景點背景介紹、植物介紹，所以需要先自行了解丹霞山，收集資料來進行一定的內(nèi)容儲備。為了得到最準確的信息，在實地拍攝時，可聘請一位丹霞山的導游進行詳細的介紹。在制作過程中，結(jié)合導游的提供的資料和收集的資料進行篩選，選出有用的資料整理。這是一個漫長的過程，需要大量的時間收集和整理資料。

4 總結(jié)

相較于平面二維地圖，全景地圖實現(xiàn)了將虛擬和現(xiàn)實的技術(shù)結(jié)合，有著更為深遠的前瞻性和可實施性[7]。本項目通過拍攝、拼接和修改等步驟，制作了陽元山景區(qū)全景地圖，使用戶更了解陽元山景區(qū)和長老峰景區(qū)。利用Pano2VR制作的全景漫游技術(shù)相對于傳統(tǒng)三維技術(shù)具有一定優(yōu)點的同時也有一定的缺點。比如依靠“皮膚”實現(xiàn)的交互效果有限，利用代碼實現(xiàn)的交互效果較為豐富。通過該全景漫游作品了解丹霞山的景色特點，得到了“網(wǎng)上看世界”的效果。隨著時代的發(fā)展和人們需求的不同，全景漫游技術(shù)將會得到越來越多的應(yīng)用，相信在不久的將來，全景漫游技術(shù)將會更廣泛得被應(yīng)用在各個領(lǐng)域。

參考文獻：

[1] 周智勇，丁玉蘭. 基于多旋翼無人機的空中全景地圖制作研究[J].城市勘測，2012（6）：101-104.

[2] 劉雯.城市地理信息系統(tǒng)中的全景地圖技術(shù)研究[J].科技經(jīng)濟市場，2018（1）：9-10.

[3] 應(yīng)蕾.城市地理信息系統(tǒng)中的全景地圖技術(shù)研究[J].智能城市，2018（1）：19-20.

[4] 黃國政.基于Pano2VR的交互式校園全景漫游系統(tǒng)的研究[J].軟件工程師，2015，18（1）：17-18.

[5] 劉海娜. 基于HTML5的全景漫游技術(shù)研究[D].鄭州大學，2013.

[6] 王濤，安士才，李騰.應(yīng)用三維全景虛擬現(xiàn)實技術(shù)在虛擬展館構(gòu)建中的初步探索[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2018（10）：58-60.

[7] 劉雯.城市地理信息系統(tǒng)中的全景地圖技術(shù)研究[J].科技經(jīng)濟市場，2018（1）：9-10.

【通聯(lián)編輯：唐一東】