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(mǎn)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(guò)720全景技術(shù)虛擬三維空間，增加用戶(hù)的體驗(yàn)感，利用720全景技術(shù)對(duì)地質(zhì)公園的重要地質(zhì)遺跡（景點(diǎn)）進(jìn)行虛擬，融入地學(xué)科普素材實(shí)現(xiàn)地質(zhì)公園虛擬體驗(yàn)，推動(dòng)地學(xué)知識(shí)科普快速傳播，實(shí)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(shí)；科普

中圖分類(lèi)號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-0360（2020）20-0028-03

基金項(xiàng)目：重慶市規(guī)劃和自然資源局科技項(xiàng)目“重慶市國(guó)家地質(zhì)公園虛擬現(xiàn)實(shí)科普平臺(tái)建設(shè)”（項(xiàng)目編號(hào)：KJ-2019029）。

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展使得虛擬現(xiàn)實(shí)（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(guó)家科技發(fā)展的新方向，也是社會(huì)科技發(fā)展的必然趨勢(shì)，因?yàn)樗菍?duì)真實(shí)的虛擬漫游，建立虛擬漫游機(jī)制和平臺(tái)，構(gòu)建了一個(gè)可視化研究和分析環(huán)境，模擬還原了客觀真實(shí)的三維場(chǎng)景，經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)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(jià)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(dú)特的自然區(qū)域。既為人們提供觀光旅游的場(chǎng)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(jí)可以劃分為世界地質(zhì)公園、國(guó)家地質(zhì)公園、省級(jí)地質(zhì)公園和縣（市）級(jí)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(shí)技術(shù)融入地學(xué)科普知識(shí)實(shí)現(xiàn)地學(xué)科普，提升地質(zhì)公園的觀賞性和體驗(yàn)感，促進(jìn)地質(zhì)公園旅游經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 720全景技術(shù)概述

720全景影像是視角超過(guò)人的正常視角的圖像。通過(guò)視覺(jué)的原理給人以三維立體感覺(jué)的實(shí)景360度全方位圖像。720全景技術(shù)實(shí)際上只是一種對(duì)周?chē)跋笠阅撤N幾何關(guān)系進(jìn)行映射生成的平面圖片，只有通過(guò)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(guò)技術(shù)或設(shè)備模擬出一個(gè)可交互操作的、可自由瀏覽體驗(yàn)三維的虛擬的空間場(chǎng)景[ 1 ]。具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。

1.1 特點(diǎn)

1）具有全方位性：可以從360度任何一個(gè)方向進(jìn)行觀看場(chǎng)景，無(wú)視角限制。

2）場(chǎng)景真實(shí)感：利用全景影像運(yùn)用幾何關(guān)系映射構(gòu)建三維場(chǎng)景，全景影像是通過(guò)相機(jī)拍攝后利用軟件進(jìn)行拼接處理形成的圖像，與實(shí)際場(chǎng)景一致。

3）720度場(chǎng)景：720全景的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就水平360度和垂直360度環(huán)視場(chǎng)景，720全景影像通過(guò)應(yīng)用軟件構(gòu)建三維立體，模擬展示三維立體，給用戶(hù)帶來(lái)三維立體的空間感覺(jué)，具有身臨其境的感覺(jué)。

1.2 展示優(yōu)點(diǎn)

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

2）利用網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)快速推廣和傳播。

3）通過(guò)電腦和手機(jī)、iPad等設(shè)備均可進(jìn)行在線(xiàn)播放。

4）三維立體真實(shí)重現(xiàn)。

5）具有互動(dòng)性，融入音、影、圖、文等內(nèi)容與場(chǎng)景實(shí)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(diǎn)選擇與部署

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

2.2 全景拍攝

選擇晴天保證拍攝效果和光線(xiàn)，時(shí)間最好在上午11點(diǎn)至下午3點(diǎn)左右，避免逆光和盡量減少陰影。采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行空中全景拍攝，采用單反+魚(yú)眼鏡頭進(jìn)行地面全景拍攝。

2.3 全景拼接

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

1）打開(kāi)PTGui，加載圖像，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)圖像后，發(fā)現(xiàn)多次對(duì)準(zhǔn)圖像都無(wú)法拼接成功，這時(shí)就需要手動(dòng)拼接了。

2）在“方案助手”的“相機(jī)、鏡頭參數(shù)”取消“自動(dòng)”，水平視角填180°（這里可以根據(jù)自己的鏡頭視角填寫(xiě)），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(gè)別圖像”按鈕圖標(biāo)，然后就可以分別對(duì)圖像進(jìn)行編輯，由于有好幾個(gè)圖，要先選擇一個(gè)圖像作為參考，天、地包含了整個(gè)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(guò)于單一或者無(wú)參考性就可以選地。再不行就只能從0圖像開(kāi)始了。

4）參考圖像做好，現(xiàn)在開(kāi)始從圖像0開(kāi)始，一幅幅圖拖動(dòng)、對(duì)準(zhǔn)。鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)，鼠標(biāo)右鍵旋轉(zhuǎn)，一直到拖到滿(mǎn)意效果為止。補(bǔ)地圖片的拼接也是一樣，手動(dòng)拖拉到底部，左右移動(dòng)來(lái)對(duì)準(zhǔn)。

5）點(diǎn)擊“編輯整個(gè)全景圖”可以切換到全景效果查看，這樣可以看到整個(gè)效果圖（圖1）。如不滿(mǎn)意，繼續(xù)步驟4操作。

6）對(duì)于細(xì)節(jié)的調(diào)整，可以打開(kāi)放大鏡查看局部細(xì)節(jié)，針對(duì)細(xì)節(jié)位置進(jìn)行調(diào)整。要做到精確就得慢慢拖動(dòng)（圖2）。輸出全景圖。

7）補(bǔ)充天空或地面，由于受無(wú)人機(jī)設(shè)備限制無(wú)法對(duì)天空進(jìn)行拍攝，需要對(duì)天空進(jìn)行補(bǔ)充，受地面全景相機(jī)限制無(wú)法完全獲取地面，需要對(duì)地進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)攝影死角進(jìn)行補(bǔ)充修整才能形成完整的全景影像。一般采樣Photoshop軟件進(jìn)行全景補(bǔ)天（補(bǔ)地）（圖3）。

8）對(duì)全景圖進(jìn)行檢查、修正、調(diào)整。全景補(bǔ)齊天空（補(bǔ)地）后對(duì)局部細(xì)節(jié)需要進(jìn)行調(diào)整，讓影像與素材進(jìn)行完全融合。尤其是銜接部位進(jìn)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(jìn)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(cè)和演變過(guò)程等，對(duì)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)化，采用“大眾化”的語(yǔ)言來(lái)描述地質(zhì)遺跡現(xiàn)象。然后對(duì)文字進(jìn)行語(yǔ)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(yǔ)音和圖片素材進(jìn)行融合（圖5）。最后在全景中可以通過(guò)設(shè)置熱點(diǎn)方式，通過(guò)熱點(diǎn)關(guān)聯(lián)可以在全景中查看文字、圖片和播放語(yǔ)音，實(shí)現(xiàn)全景融合，對(duì)視頻也可以采用視頻融合的方式，采用視頻和場(chǎng)景融合，可以在瀏覽全景的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)視頻播放。三維模擬場(chǎng)景和語(yǔ)音、文字、圖片的融合，可增強(qiáng)科普產(chǎn)品的體驗(yàn)感。

2.5 路線(xiàn)融合

通過(guò)全景點(diǎn)布設(shè)與園區(qū)旅游路線(xiàn)相結(jié)合，按照全景瀏覽路線(xiàn)進(jìn)行虛擬體驗(yàn)，根據(jù)不同地質(zhì)遺跡特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)地質(zhì)公園全景虛擬旅游，讓用戶(hù)具有身臨其境的感覺(jué)。用戶(hù)可以通過(guò)桌面端、移動(dòng)端或移動(dòng)端+頭盔進(jìn)行虛擬體驗(yàn)，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(diǎn)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(jìn)行全景發(fā)布，可以通過(guò)桌面端和移動(dòng)端進(jìn)行瀏覽體驗(yàn)，使全景與文、圖、音融入一體，實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)。

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(shí)感、立體感、沉浸感強(qiáng)的特點(diǎn)，探索在地學(xué)科普中的應(yīng)用研究。采用720全景技術(shù)對(duì)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(shí)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(diǎn)，把地質(zhì)公園搬到了“線(xiàn)”上。最終形成了互聯(lián)網(wǎng)+全景+地質(zhì)公園，把實(shí)體地質(zhì)公園通過(guò)720全景技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬漫游，融入地學(xué)文化知識(shí)，實(shí)現(xiàn)快速傳播和地學(xué)文化知識(shí)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(yàn)感，三是促進(jìn)地質(zhì)公園旅游推廣，發(fā)展地方旅游經(jīng)濟(jì)。720全景技術(shù)將在地學(xué)科普、地學(xué)文化知識(shí)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(xiàn)

[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(guó)家地質(zhì)公園虛擬科普平臺(tái)建設(shè)開(kāi)題報(bào)告[M].重慶：重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，2019.