720全景技術(shù)在地質(zhì)公園科普中的應(yīng)用研究

譚德軍，劉滿乾，王勇

摘 要 720全景技術(shù)隨著互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的不斷發(fā)展得到廣泛的應(yīng)用，可通過720全景技術(shù)虛擬三維空間，增加用戶的體驗感，利用720全景技術(shù)對地質(zhì)公園的重要地質(zhì)遺跡（景點）進行虛擬，融入地學(xué)科普素材實現(xiàn)地質(zhì)公園虛擬體驗，推動地學(xué)知識科普快速傳播，實現(xiàn)地質(zhì)公園旅游宣傳與推廣。

關(guān)鍵詞 全景技術(shù)；地質(zhì)公園；虛擬現(xiàn)實；科普

中圖分類號 G2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-0360（2020）20-0028-03

基金項目：重慶市規(guī)劃和自然資源局科技項目“重慶市國家地質(zhì)公園虛擬現(xiàn)實科普平臺建設(shè)”（項目編號：KJ-2019029）。

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展使得虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)正在悄然改變?nèi)藗兊娜粘Ｉ詈凸ぷ?。VR技術(shù)與行業(yè)結(jié)合不僅是當(dāng)前國家科技發(fā)展的新方向，也是社會科技發(fā)展的必然趨勢，因為它是對真實的虛擬漫游，建立虛擬漫游機制和平臺，構(gòu)建了一個可視化研究和分析環(huán)境，模擬還原了客觀真實的三維場景，經(jīng)濟價值和社會效益十分顯著。

地質(zhì)公園是以具有特殊地質(zhì)科學(xué)意義，稀有的自然屬性、較高的美學(xué)觀賞價值，具有一定規(guī)模和分布范圍的地質(zhì)遺跡景觀為主體，并融合其他自然景觀與人文景觀而構(gòu)成的一種獨特的自然區(qū)域。既為人們提供觀光旅游的場所，又是地質(zhì)科學(xué)研究與普及的基地①。地質(zhì)公園按照管理等級可以劃分為世界地質(zhì)公園、國家地質(zhì)公園、省級地質(zhì)公園和縣（市）級地質(zhì)公園。地質(zhì)公園與720全景技術(shù)相結(jié)合，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入地學(xué)科普知識實現(xiàn)地學(xué)科普，提升地質(zhì)公園的觀賞性和體驗感，促進地質(zhì)公園旅游經(jīng)濟，推動地方經(jīng)濟發(fā)展。

1 720全景技術(shù)概述

720全景影像是視角超過人的正常視角的圖像。通過視覺的原理給人以三維立體感覺的實景360度全方位圖像。720全景技術(shù)實際上只是一種對周圍景象以某種幾何關(guān)系進行映射生成的平面圖片，只有通過全景播放器的矯正處理才能成為三維全景。是一種基于靜態(tài)圖像通過技術(shù)或設(shè)備模擬出一個可交互操作的、可自由瀏覽體驗三維的虛擬的空間場景[ 1 ]。具有以下特點和優(yōu)點。

1.1 特點

1）具有全方位性：可以從360度任何一個方向進行觀看場景，無視角限制。

2）場景真實感：利用全景影像運用幾何關(guān)系映射構(gòu)建三維場景，全景影像是通過相機拍攝后利用軟件進行拼接處理形成的圖像，與實際場景一致。

3）720度場景：720全景的一個優(yōu)點就水平360度和垂直360度環(huán)視場景，720全景影像通過應(yīng)用軟件構(gòu)建三維立體，模擬展示三維立體，給用戶帶來三維立體的空間感覺，具有身臨其境的感覺。

1.2 展示優(yōu)點

1）數(shù)據(jù)量小，對硬件、網(wǎng)絡(luò)需求不高。

2）利用網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)快速推廣和傳播。

3）通過電腦和手機、iPad等設(shè)備均可進行在線播放。

4）三維立體真實重現(xiàn)。

5）具有互動性，融入音、影、圖、文等內(nèi)容與場景實現(xiàn)交互。

2 720全景技術(shù)在地質(zhì)公園科普中的應(yīng)用

2.1 景點選擇與部署

結(jié)合地質(zhì)公園的游覽路線和主要地質(zhì)遺跡，部署全景拍攝點，根據(jù)場景選擇地面全景或空中全景，例如綦江國家地質(zhì)公園老贏山園區(qū)，在景區(qū)廣場采用無人機空中全景，在恐龍足跡大廳采用魚眼相機拍攝地面全景，在虎山和三轎石采用無人機空中 全景。

2.2 全景拍攝

選擇晴天保證拍攝效果和光線，時間最好在上午11點至下午3點左右，避免逆光和盡量減少陰影。采用無人機進行空中全景拍攝，采用單反+魚眼鏡頭進行地面全景拍攝。

2.3 全景拼接

采用PTGui進行全景拼接，PTGui是Helmut Dersch公司的全景制作工具軟件[ 2 ]。

1）打開PTGui，加載圖像，自動對準(zhǔn)圖像后，發(fā)現(xiàn)多次對準(zhǔn)圖像都無法拼接成功，這時就需要手動拼接了。

2）在“方案助手”的“相機、鏡頭參數(shù)”取消“自動”，水平視角填180°（這里可以根據(jù)自己的鏡頭視角填寫），之后的操作要在全景圖編輯器（看到效果圖的窗口）里。

3）在全景圖編輯器里，選擇“編輯個別圖像”按鈕圖標(biāo)，然后就可以分別對圖像進行編輯，由于有好幾個圖，要先選擇一個圖像作為參考，天、地包含了整個水平的內(nèi)容，最適合作為初始參考。當(dāng)然如果天的圖像過于單一或者無參考性就可以選地。再不行就只能從0圖像開始了。

4）參考圖像做好，現(xiàn)在開始從圖像0開始，一幅幅圖拖動、對準(zhǔn)。鼠標(biāo)左鍵拖動，鼠標(biāo)右鍵旋轉(zhuǎn)，一直到拖到滿意效果為止。補地圖片的拼接也是一樣，手動拖拉到底部，左右移動來對準(zhǔn)。

5）點擊“編輯整個全景圖”可以切換到全景效果查看，這樣可以看到整個效果圖（圖1）。如不滿意，繼續(xù)步驟4操作。

6）對于細節(jié)的調(diào)整，可以打開放大鏡查看局部細節(jié)，針對細節(jié)位置進行調(diào)整。要做到精確就得慢慢拖動（圖2）。輸出全景圖。

7）補充天空或地面，由于受無人機設(shè)備限制無法對天空進行拍攝，需要對天空進行補充，受地面全景相機限制無法完全獲取地面，需要對地進行補充，對攝影死角進行補充修整才能形成完整的全景影像。一般采樣Photoshop軟件進行全景補天（補地）（圖3）。

8）對全景圖進行檢查、修正、調(diào)整。全景補齊天空（補地）后對局部細節(jié)需要進行調(diào)整，讓影像與素材進行完全融合。尤其是銜接部位進行修整，最后利用Photoshop軟件按照全景影像的要求就行圖像輸出（圖4）。

2.4 全景融合

全景融合主要是把全景和科普素材進行融合，首先是整理重要地質(zhì)遺跡現(xiàn)象的科普內(nèi)容，主要是地質(zhì)遺跡的地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)環(huán)境推測和演變過程等，對專業(yè)術(shù)語進行簡化，采用“大眾化”的語言來描述地質(zhì)遺跡現(xiàn)象。然后對文字進行語音錄制，整理重要地質(zhì)遺跡的照片，然后把全景與科普文字、語音和圖片素材進行融合（圖5）。最后在全景中可以通過設(shè)置熱點方式，通過熱點關(guān)聯(lián)可以在全景中查看文字、圖片和播放語音，實現(xiàn)全景融合，對視頻也可以采用視頻融合的方式，采用視頻和場景融合，可以在瀏覽全景的時候?qū)崿F(xiàn)視頻播放。三維模擬場景和語音、文字、圖片的融合，可增強科普產(chǎn)品的體驗感。

2.5 路線融合

通過全景點布設(shè)與園區(qū)旅游路線相結(jié)合，按照全景瀏覽路線進行虛擬體驗，根據(jù)不同地質(zhì)遺跡特點，采用空中和地面全景相結(jié)合，使得從不同角度觀看和欣賞地質(zhì)景觀，從而實現(xiàn)地質(zhì)公園全景虛擬旅游，讓用戶具有身臨其境的感覺。用戶可以通過桌面端、移動端或移動端+頭盔進行虛擬體驗，全景瀏覽中還設(shè)置了全景選擇瀏覽模式和全景地圖導(dǎo)航（圖6），可根據(jù)選擇性瀏覽觀看重點地質(zhì)遺跡。

2.6 發(fā)布與應(yīng)用

建立網(wǎng)站按已公園（園區(qū)）為單元進行全景發(fā)布，可以通過桌面端和移動端進行瀏覽體驗，使全景與文、圖、音融入一體，實現(xiàn)沉浸式體驗。

3 總結(jié)

本次充分利用720全景影像具有的全方位展示及真實感、立體感、沉浸感強的特點，探索在地學(xué)科普中的應(yīng)用研究。采用720全景技術(shù)對地質(zhì)公園中的重要地質(zhì)遺跡從數(shù)據(jù)采集、科普素材編制、影視頻制作，實現(xiàn)多源融合，充分結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速傳播的優(yōu)點，把地質(zhì)公園搬到了“線”上。最終形成了互聯(lián)網(wǎng)+全景+地質(zhì)公園，把實體地質(zhì)公園通過720全景技術(shù)實現(xiàn)虛擬漫游，融入地學(xué)文化知識，實現(xiàn)快速傳播和地學(xué)文化知識普及，一是增加地質(zhì)公園科普的趣味性，二是增加地質(zhì)公園的體驗感，三是促進地質(zhì)公園旅游推廣，發(fā)展地方旅游經(jīng)濟。720全景技術(shù)將在地學(xué)科普、地學(xué)文化知識傳播中得到廣泛的應(yīng)用。

注釋

①百度百科“地質(zhì)公園”詞條，https：//baike.baidu. com/item/地質(zhì)公園/6553163 fr=aladdin/.2020.7.23。

參考文獻

[1]牟文虎，廖靜，劉錦明.720全景技術(shù)在虛擬美術(shù)館中的應(yīng)用與研究[J].流行色，2080（9）：102-104.

[2]譚德軍，王勇.重慶市國家地質(zhì)公園虛擬科普平臺建設(shè)開題報告[M].重慶：重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，2019.