基于全景攝影的校園漫游系統(tǒng)制作
---以廣外南國(guó)商學(xué)院為例

彭湘衡 廣東外語外貿(mào)大學(xué)南國(guó)商學(xué)院

1 什么是全景攝影

隨著數(shù)碼相機(jī)，計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了水平，垂直視角均為360 度的球形畫面捕捉、拼接—這類球形全景畫面的實(shí)現(xiàn)，被稱為全景攝影，英文為panorama。廣義的全景攝影也包括超寬幅的攝影畫面，本文主要討論前者。

2 校園漫游系統(tǒng)制作的流程

在制作廣東外語外貿(mào)大學(xué)南國(guó)商學(xué)院校園全景漫游系統(tǒng)過程中，主要分為拍攝準(zhǔn)備、場(chǎng)景選擇、圖像拼接、圖像后期處理、平臺(tái)發(fā)布等步驟。

2.1 全景拍攝的準(zhǔn)備

在正式全景攝影前首先要準(zhǔn)備好所需的硬件設(shè)備，全景攝影主要設(shè)備包括：?jiǎn)畏矗跋鄼C(jī)，魚眼鏡頭，全景云臺(tái)，三腳架等，使用全景相機(jī)拍攝相對(duì)簡(jiǎn)單，能省去拼接的步驟，但因其與單反比較成像質(zhì)量稍差，在大批量制作全景圖像且對(duì)成像質(zhì)量要求不高時(shí)可采用。本例中采用兩種方案來拍攝，第一種，拍攝地面場(chǎng)景時(shí)使用全畫幅單反及全景云臺(tái)；第二種，航拍全景時(shí)使用大疆精靈系列無人機(jī)。

準(zhǔn)備好攝影器材后，需校對(duì)好全景云臺(tái)的節(jié)點(diǎn)，保證相機(jī)在旋轉(zhuǎn)拍攝時(shí)節(jié)點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)點(diǎn)在垂直方向上為同一垂直線上，調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)在全景攝影中非常重要，它的準(zhǔn)確程度直接影響圖片拼接的質(zhì)量。

2.2 選擇全景拍攝場(chǎng)景

在校園漫游系統(tǒng)中需合理選擇拍攝場(chǎng)景，把校園中突出和最具代表性的場(chǎng)景一定要進(jìn)行拍攝，場(chǎng)景做到盡可能全面，以廣外南國(guó)商學(xué)院為例，校園風(fēng)景優(yōu)美具有清新優(yōu)雅的園林風(fēng)格，所以我們?cè)谶x擇拍攝場(chǎng)景時(shí)，除了把標(biāo)志性的建筑進(jìn)行了拍攝還拍攝了校園中較多的亭臺(tái)樓閣，具體有校門、教學(xué)樓、南園、節(jié)園、實(shí)驗(yàn)樓、日月廊橋、文化廣場(chǎng)、圖書館、食堂、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等20 多個(gè)場(chǎng)景（圖1）。

圖1 校園漫游場(chǎng)景

2.3 全景場(chǎng)景的拍攝

2.3.1 地面場(chǎng)景的全景拍攝

全景拍攝通過水平轉(zhuǎn)動(dòng)相機(jī)連續(xù)拍攝幾張照片，以便能覆蓋水平360 度的視角，在拍攝地面場(chǎng)景時(shí)，我們采用8mm 的魚眼鏡頭，它的視角較大，能最大程度減少拍攝照片的數(shù)量，水平旋轉(zhuǎn)一周拍攝6 張，垂直方向我們只拍攝天空1 張就夠了，地面通過后期智能填充。拍攝照片數(shù)量的減少不僅能加快工作效率，還有利于后期拼接及補(bǔ)天補(bǔ)地。

拍攝時(shí)相機(jī)的參數(shù)設(shè)置也有一定技巧，首先因?yàn)榕臄z時(shí)各個(gè)方向的光線亮度不同，我們曝光時(shí)可選擇一個(gè)中間值亮度的方向進(jìn)行曝光，或者選擇一個(gè)需主要體現(xiàn)的景物的方向進(jìn)行曝光；其次，曝光時(shí)相機(jī)需設(shè)置在M 檔，使各方向曝光值一致，否則后期拼接時(shí)可能拼接失??；再次，在一些光比較大的場(chǎng)景，可采用HDR 包圍曝光的方式拍攝，每個(gè)方向拍攝三張不同曝光的照片，再用PS 后期合成成一張HDR圖片，所以采用這種方式拍攝時(shí)一個(gè)場(chǎng)景需拍攝21 張照片（圖2）。

圖2 HDR 包圍曝光合成圖

2.3.2 空中全景的拍攝

全景航拍時(shí)，無人機(jī)機(jī)載的攝像頭視角有限，每個(gè)場(chǎng)景需拍攝的照片數(shù)量較多，具體拍攝時(shí)，首先把無人機(jī)云臺(tái)抬到最高處，水平拍攝一周共8 張，然后把云臺(tái)向下調(diào)節(jié)30 度重復(fù)上面操作，共3 次，最后可垂直地面拍攝1 張，拍攝完一個(gè)場(chǎng)景共需22 張照片。航拍時(shí)需找風(fēng)速較小的天氣，否則不利于無人機(jī)的懸停，在操控?zé)o人機(jī)旋轉(zhuǎn)拍攝時(shí)可把監(jiān)視器中的參考線調(diào)出來，利于觀察。

筆者在制作廣外南國(guó)商學(xué)院全景漫游時(shí)，采用的是APP 一鍵拍攝空中全景，常用的APP 有FPV Camera、Dronepan。以Dronepan 為例使用方法為：?jiǎn)?dòng)飛機(jī)飛到預(yù)定高度，將遙控旋鈕撥到F 檔，打開DronePan APP，點(diǎn)擊屏幕下方的開始按鈕。軟件將自動(dòng)拍照并保存圖片，我們要做的就是找個(gè)好的高度和地點(diǎn)飛起來就行，其他事情交給軟件操作。

2.4 全景圖片拼接

全景圖片的拼接我們使用非常優(yōu)秀的拼合處理圖像的軟件—PTGUI，PTGUI 的功能十分強(qiáng)大是我們制作全景必不可少的一款工具，如果我們前期拍攝好的話，直接導(dǎo)入到軟件中，就可以拼接出一張全景圖像。PTGUI 的操作非常簡(jiǎn)單，具體的步驟為：

1)打開軟件，點(diǎn)擊“加載圖像”，導(dǎo)入我們需要進(jìn)行拼接的照片素材。

2)點(diǎn)擊“對(duì)準(zhǔn)圖像”，軟件會(huì)自動(dòng)分析圖像，智能選擇控制點(diǎn)，完成初步拼接。

3)在全景編輯器中，我們可以清晰看見每一張圖片中用于拼接的部分。

4)檢查畫面，如有穿幫瑕疵，可點(diǎn)擊右側(cè)“高級(jí)”按鈕，調(diào)出更多功能，使用蒙版工具剔除。

5)檢查畫面，如有拼接瑕疵，可運(yùn)行“優(yōu)化器”，優(yōu)化控制點(diǎn)的距離。

6)設(shè)置導(dǎo)出參數(shù)，選擇文件格式和圖片品質(zhì)，圖片比例一定要選擇2 比1，此例中，我們輸出像素為9000 比4500，單擊“創(chuàng)建全景圖”，存儲(chǔ)照片至本地。

拼接的全景圖需導(dǎo)入Photoshop 中進(jìn)行后期的處理，首先我們可以通過調(diào)整對(duì)比度、飽和度、高光、白平衡等參數(shù)進(jìn)行顏色的調(diào)節(jié)，其次我們需要換天或補(bǔ)地的操作，換天補(bǔ)地是操作的難點(diǎn)，我們需要在Photoshop 中安裝變形插件Flaming Pear Flexify，通過該插件把原來的全景圖片中的天空和地面單獨(dú)提取出來，通過“智能填充”等修改后，再把天空和地面轉(zhuǎn)換為全景圖片。

2.5 全景圖漫游發(fā)布

全景展示平臺(tái)既可以自己搭建，也可以使用網(wǎng)絡(luò)上的現(xiàn)有平臺(tái)，他們各有優(yōu)劣，我們選擇的是“720 云”平臺(tái)作為校園漫游平臺(tái)發(fā)布。該平臺(tái)操作簡(jiǎn)單，互動(dòng)行好，功能強(qiáng)大（圖3）。

圖3 廣外南國(guó)商學(xué)院校園漫游系統(tǒng)

3 結(jié)束

該校園漫游系統(tǒng)發(fā)布后，極大地促進(jìn)了高校宣傳工作，特別是報(bào)考的新生能足不出戶就能領(lǐng)略校園風(fēng)貌，其震撼程度和生動(dòng)感是傳統(tǒng)照片不能比擬的。

由于時(shí)間和水平的限制，我們還有許多地方可以提高，比如如何進(jìn)一步提高交互性，沉浸感，表現(xiàn)力都是以后可以研究的方向。