Android全景旅游向?qū)Ъ夹g(shù)研究

陳燕紅，郭 斌

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

0 引 言

當(dāng)前，旅游業(yè)已成為一種非常熱門而且很有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)，然而受限于時(shí)空、財(cái)力甚至傳染病疫情等客觀因素影響，人們往往無法前往向往已久的特色景點(diǎn)。而應(yīng)用全景展示、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[1]，通過模擬實(shí)景，構(gòu)建一種虛擬旅游場景可以有效解決該問題[2-3]。虛擬旅游已成為有效拓展旅游產(chǎn)業(yè)的重要手段，發(fā)展虛擬旅游產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)和國際上都具有廣闊空間。

文中從全景模型的角度出發(fā)，結(jié)合交互設(shè)計(jì)和Android全景技術(shù)[4-5]，研究基于全景地圖構(gòu)建與特色旅游景點(diǎn)精確標(biāo)注、地圖全景導(dǎo)航嵌入、多類外部導(dǎo)航嵌入以及景點(diǎn)多維度展示的Android全景旅游向?qū)шP(guān)鍵技術(shù)。文章詳細(xì)闡述了基于相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的新疆烏魯木齊特色景點(diǎn)全景向?qū)到y(tǒng)。該系統(tǒng)有效增強(qiáng)了游客與景區(qū)間的動(dòng)態(tài)交互，為用戶提供足不出戶便可享受身臨其境的特色景點(diǎn)觀光旅游體驗(yàn)，有利于促進(jìn)特色景點(diǎn)的對外宣傳和業(yè)務(wù)拓展。同時(shí)，系統(tǒng)利用虛擬全景技術(shù)為游客提供虛擬全景旅游[6]，有助于減少旅游出行人次，一定程度上減少了碳排放和景區(qū)污染，從而開啟生態(tài)保護(hù)、綠色旅游[7]的新模式。

1 Android全景旅游向?qū)У膬?yōu)勢

隨著現(xiàn)代虛擬旅游中全景技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的旅游景區(qū)開始計(jì)劃應(yīng)用這種互動(dòng)性更強(qiáng)、展示更立體的手段來宣傳自己的特色景點(diǎn)。Android全景旅游向?qū)到y(tǒng)具有傳統(tǒng)宣傳和導(dǎo)游方式所沒有的優(yōu)勢：

(1)使用方便快捷。利用Android手機(jī)就可以隨意選擇景區(qū)，全方位地進(jìn)行景點(diǎn)的360度觀賞，并可以進(jìn)行大小上下、前后左右調(diào)節(jié)，使得游客體驗(yàn)到在特色美景中身臨其境的奇妙感受。

(2)給予身臨其境的觀光體驗(yàn)。Android全景技術(shù)配合景點(diǎn)精確標(biāo)注全景地圖、全景導(dǎo)航嵌入和特色景點(diǎn)多媒體展示，立體完整地保留了特色景點(diǎn)場景的真實(shí)性，為用戶全方位地展示了景點(diǎn)及其沿途的風(fēng)景。

(3)提供強(qiáng)大的功能。Android全景旅游向?qū)到y(tǒng)提供多層次人機(jī)交互和多維度全景導(dǎo)航，同時(shí)配合文字、圖像、聲音、動(dòng)畫等多媒體元素，打造全新的虛擬旅游手段。

2 Android全景技術(shù)

全景(panorama)，也稱為三維實(shí)景，作為一種新興的富媒體技術(shù)，其“全方位展示球型范圍、360度環(huán)視、保留場景真實(shí)性”特性是與傳統(tǒng)媒體最大的區(qū)別，給觀者帶來美好的真實(shí)現(xiàn)場感。全景主要分為兩類：三維實(shí)景和虛擬實(shí)景[8-9]。3D實(shí)景主要利用街景車或單反相機(jī)拍攝照片，經(jīng)過特殊的拼合技術(shù)處理后[10]，利用展示技術(shù)為觀者提供在立體場景中身臨其境的體驗(yàn)；虛擬實(shí)景則是利用信息技術(shù)模擬產(chǎn)生三維場景，可以全方位地觀察三維空間中的事物[11]。

2.1 OpenGL ES

OpenGL ES是OpenGL三維圖形API的子集，主要針對手機(jī)、PDA等嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)。隨著設(shè)備硬件水平以及Android系統(tǒng)版本的提升，OpenGL ES最新版本支持自定義渲染管線，這使得渲染的三維場景更加真實(shí)[12]，為用戶提供了全新體驗(yàn)。關(guān)鍵步驟為：

(1)載入全景圖，核心代碼為：

setContentView(R.layout.activity_main);//初始化全景控件

mGLPanorama=(GLPanorama) findViewById(R.id.mGLPanorama);

mGLPanorama.setGLPanorama(R.drawable.imggugong);//載入全景圖

(2)繪制全景圖展示球體：OpenGL ES中的立體圖像是通過多個(gè)小三角形拼接而成，球面上的每一個(gè)點(diǎn)都要滿足球的極坐標(biāo)方程[13]；

(3)注冊陀螺儀傳感器：為了實(shí)現(xiàn)球隨著手機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，需要使用陀螺儀快速、精準(zhǔn)地對設(shè)備旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測；加入手勢操控，實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)圖片轉(zhuǎn)動(dòng)；

(4)獲取傳感器數(shù)據(jù)：從x、y、z軸的正向位置觀看處于原始方位的設(shè)備，如果設(shè)備逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將會收到正值；否則，為負(fù)值，得到兩次檢測到手機(jī)旋轉(zhuǎn)的時(shí)間差(納秒)，并將其轉(zhuǎn)化為秒將手機(jī)在各個(gè)軸上的旋轉(zhuǎn)角度相加，即可得到當(dāng)前位置相對于初始位置的旋轉(zhuǎn)弧度，將弧度轉(zhuǎn)化為角度；

(5)加入手勢操控，實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)圖片轉(zhuǎn)動(dòng)；加入指示器，并為指示器加入動(dòng)畫從而可以跟隨全景圖一起轉(zhuǎn)。單擊指示器時(shí)，獲取當(dāng)前旋轉(zhuǎn)的角度，逆向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)慢慢還原的過渡效果。

2.2 Google VR工具集

Google提供的工具包gvr-android-sdk可以實(shí)現(xiàn)在手機(jī)APP中嵌入360度全景圖片、視頻文件，從而通過增加動(dòng)態(tài)互動(dòng)來提升用戶體驗(yàn)。它利用計(jì)算機(jī)生成模擬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)多源信息交互[14]和融合的三維動(dòng)態(tài)場景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真[15],為用戶提供沉浸在實(shí)景中的體驗(yàn)。加載全景圖、全景視頻：

panoOptions=new Options(); // 加載全景圖

panoOptions.inputType=Options.TYPE_STEREO_OVER_UNDER; // 圖像類型為立體圖像

istr=assetManager.open("andes.jpg");

panoWidgetView.loadImageFromBitmap(BitmapFactory.decodeStream(istr), panoOptions);

VrVideoView.Options options=new VrVideoView.Options(); // 加載全景視頻

options.inputType=VrVideoView.Options.TYPE_STEREO_OVER_UNDER; // 視頻類型為立體視頻

2.3 騰訊地圖JavaScript API

騰訊地圖JavaScript API可用于在應(yīng)用程序中實(shí)時(shí)載入強(qiáng)交互性的地圖和街景，并提供地圖操作、標(biāo)注、出行規(guī)劃、街景等功能豐富的接口[16]。街景是通過街景車在道路上實(shí)時(shí)拍攝的360度全景圖像，為用戶呈現(xiàn)一種走在街道上觀看的感覺。街景由多個(gè)場景組成，每個(gè)場景都有一個(gè)唯一標(biāo)識，稱為“PanoId”。加載騰訊地圖、街景的關(guān)鍵步驟如下：

(1)在頁面的前端使用script標(biāo)簽加載API服務(wù)；

(2)在移動(dòng)端加載騰訊地圖，并載入騰訊地圖街景；

(3)載入騰訊地圖街景：

pano_container=document.getElementById('PanoCtn'); //街景容器

pano = new qq.maps.Panorama(pano_container, {

pano: '10011501120802180635300', //場景ID

pov:{ //視角

heading:1, //偏航角

pitch:0 //俯仰角

},

zoom:1 //縮放

})

(4)顯示街景道路覆蓋范圍的地圖疊加層：

//創(chuàng)建地圖

var map = new qq.maps.Map(document.getElementById("container"), {

center: new qq.maps.LatLng(39.916527, 116.397128),

zoom: 10

});

var panolayer = new qq.maps.PanoramaLayer(); // 添加街景路網(wǎng)圖層

panolayer.setMap(map); // 設(shè)置街景路網(wǎng)層容器

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及實(shí)用效果分析

文中基于Android全景技術(shù)實(shí)現(xiàn)了新疆烏魯木齊特色景點(diǎn)全景向?qū)到y(tǒng)。系統(tǒng)主要功能包括：烏魯木齊特色景點(diǎn)地圖加載、景點(diǎn)多維度展示、全景導(dǎo)航、系統(tǒng)內(nèi)容導(dǎo)航、外部導(dǎo)航、后臺信息管理等。下面主要介紹系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案、效果分析以及關(guān)鍵模塊。

3.1 技術(shù)方案

烏魯木齊特色景點(diǎn)全景向?qū)到y(tǒng)主要分為地圖加載、多維度景點(diǎn)展示、多類導(dǎo)航和后臺系統(tǒng)管理四個(gè)部分。系統(tǒng)使用的主要開發(fā)工具和技術(shù)有Android全景技術(shù)、騰訊地圖Javascript API、高德地圖SDK、百度地圖SDK、科大訊飛TTS、Python Django以及SQLLite后臺數(shù)據(jù)庫。具體技術(shù)方案如下：

(1)實(shí)現(xiàn)Android地圖加載，并精確標(biāo)注特色旅游景點(diǎn)；

(2)Android導(dǎo)航嵌入技術(shù)是最重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)涉及到地圖全景導(dǎo)航嵌入、內(nèi)部導(dǎo)航、(騰訊、高德、百度)外部導(dǎo)航三種導(dǎo)航嵌入；

(3)特色景點(diǎn)多維度展示；

(4)地圖信息和景點(diǎn)信息的后臺管理；

(5)對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并完善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3.2 Android地圖加載及特色景點(diǎn)的精確標(biāo)注

Android地圖加載及特色旅游景點(diǎn)的精確標(biāo)注[17]是構(gòu)建系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。利用高德地圖SDK，在服務(wù)器端獲取初始位置經(jīng)緯度完成系統(tǒng)啟動(dòng)和地圖加載，并利用經(jīng)緯度進(jìn)行特色旅游景點(diǎn)在地圖中的精確標(biāo)注，見圖1。核心程序代碼如下：

圖1 系統(tǒng)啟動(dòng)并加載烏魯木齊特色景點(diǎn)地圖

/* 1、系統(tǒng)啟動(dòng)并加載地圖 */

aMap = mMapView.getMap(); // 獲得地圖對象

LatLng latLng = new LatLng(43.457701,87.2114828); // 構(gòu)造初始位置

aMap.moveCamera(CameraUpdateFactory.newLatLngZoom(latLng,10));

setMapAttribute(); // 設(shè)置地圖屬性

/* 2、特色景點(diǎn)的精確標(biāo)注 */

LatLng latLng = new LatLng(Double.parseDouble(jsonObject.get("local_x").toString()),

Double.parseDouble(jsonObject.get("local_y").toString())); // 獲取經(jīng)緯度

MarkerOptions markerOption = new MarkerOptions();

markerOption.icon(BitmapDescriptorFactory.fromBitmap(

BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.local))); // 自定義標(biāo)記點(diǎn)圖標(biāo)

3.3 Android導(dǎo)航嵌入技術(shù)

本系統(tǒng)集成了三種導(dǎo)航嵌入，分別是全景導(dǎo)航、內(nèi)部導(dǎo)航、“騰訊、高德、百度”外部導(dǎo)航。系統(tǒng)將三種導(dǎo)航集成在特色景點(diǎn)展示頁面右下角菜單中。

選擇“全景”，會打開特定景點(diǎn)的全景導(dǎo)航(見圖2)。在該頁面中，用戶可以隨意控制觀賞角度，隨心所欲地進(jìn)行上下、左右、前后、大小調(diào)節(jié)，從而體驗(yàn)浸入式全景游覽感受。在烏魯木齊周邊，還有一些出于生態(tài)保護(hù)目的而關(guān)閉的景點(diǎn)，比如天山烏魯木齊河源1號冰川(見圖3)，利用本系統(tǒng)可獲得該類景點(diǎn)沿途風(fēng)景的立體全景展示，從而滿足游客的好奇與向往。

圖2 通過“全景”載入全景導(dǎo)航——新疆國際大巴扎

圖3 全景導(dǎo)航——天山烏魯木齊河源1號冰川

選擇“內(nèi)部導(dǎo)航”，打開從當(dāng)前位置去向特定景點(diǎn)的高德地圖導(dǎo)航，可以快速啟程觀賞美景。

選擇“外部導(dǎo)航”，則會打開騰訊、高德、百度三種導(dǎo)航列表(見圖4)，可以選擇任一導(dǎo)航開啟到任何目的地的旅程。

圖4 通過“外部導(dǎo)航”載入百度地圖導(dǎo)航

全景導(dǎo)航嵌入的核心代碼：

/*在服務(wù)端獲取全景圖URL，并利用Webview顯示 */

final String jingtu_url = intent.getStringExtra("url"); //獲取數(shù)據(jù)

WebView webView = (WebView) findViewById(R.id.

local_web); // Webview控件

webView.getSettings().setJavaScriptEnabled(true); // WebView支持JavaScript腳本

webView.loadUrl(jingtu_url); //訪問全景網(wǎng)頁

webView.setWebViewClient(new WebViewClient() {

public boolean shouldOverrideUrlLoading(WebView view, String url) {

view.loadUrl(url);}} //通過WebView顯示網(wǎng)頁

/*構(gòu)建VR全景視圖 */

final MyPanoramaImageView panoramaImageView = findViewById(R.id.panorama_image_view);

gyroscopeObserver = new GyroscopeObserver();

gyroscopeObserver.setMaxRotateRadian(Math.PI/9);

3.4 多維度景點(diǎn)展示

本系統(tǒng)對烏魯木齊周邊的特色景點(diǎn)進(jìn)行了多維度展示，介紹了景點(diǎn)的歷史典故、發(fā)展歷程、主要景色、旅游建議、自駕路線以及公共交通等信息，見圖5。

圖5 多維度景點(diǎn)展示

多維度景點(diǎn)展示的核心代碼：

/* 景點(diǎn)多維度展示 */

Intent intent = getIntent(); // 獲取數(shù)據(jù)

final ArrayList result = intent.getStringArrayListExtra("data");

addressName = result.get(0);

latx = Double.valueOf(result.get(3));

laty = Double.valueOf(result.get(4));

textView.setMovementMethod(ScrollingMovementMethod.getInstance());//富文本內(nèi)容

textView.setMovementMethod(LinkMovementMethod.getInstance());

RichText.fromHtml(result.get(1)).into(textView); //特色景點(diǎn)展示

4 結(jié)束語

文中基于交互設(shè)計(jì)和Android全景技術(shù)，研究Android全景旅游向?qū)到y(tǒng)，闡述了實(shí)現(xiàn)新疆烏魯木齊特色景點(diǎn)Android全景向?qū)到y(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)。盡管系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┨厣包c(diǎn)全景導(dǎo)航以及景點(diǎn)和沿途風(fēng)景的全方位展示，但仍需要在人機(jī)智能交互[18]和虛擬現(xiàn)實(shí)觀光體驗(yàn)等方面進(jìn)一步增強(qiáng)，并提供高效、價(jià)優(yōu)的智能出行規(guī)劃[19]，以期能讓出游者在虛擬空間身臨其境地感受各地特色美景。