技术应用 TECHNOLOGY AND MARKETVW. 28, No. 5 ,2201基于全景技术的三维虚拟漫游系统的 设计与实现郑晓利（ 西安培华学院 ， 陕西西安 710125 ）摘要 ： 全景图技术是最典型的一种 IBMR 技术 ， 是 VR 虚拟环境的重要构建方式之一 ， 也是常用的一种虚拟浏览的方 式 。 通过对全景技术的介绍 ， 重点阐述了基于全景技术来实现三维虚拟漫游系统的全过程 。关键词 ： 全景图 ； 漫游系统 ； VRdoi ： 2.3969/j. issn. I006 -8554.2221.23.2311 技术背景1 1 基于图像的建模与绘制技术一个完整的虚拟现实系统可以归结为 3 个组成部分:人 、 虚拟环境 、 连接人和虚...

　　技术应用 TECHNOLOGY AND MARKETVW. 28, No. 5 ,2201基于全景技术的三维虚拟漫游系统的 设计与实现郑晓利（ 西安培华学院 ， 陕西西安 710125 ）摘要 ： 全景图技术是最典型的一种 IBMR 技术 ， 是 VR 虚拟环境的重要构建方式之一 ， 也是常用的一种虚拟浏览的方 式 。 通过对全景技术的介绍 ， 重点阐述了基于全景技术来实现三维虚拟漫游系统的全过程 。关键词 ： 全景图 ； 漫游系统 ； VRdoi ： 2.3969/j. issn. I006 -8554.2221.23.2311 技术背景1 1 基于图像的建模与绘制技术一个完整的虚拟现实系统可以归结为 3 个组成部分:人 、 虚拟环境 、 连接人和虚拟环境的人机接口 。 其中最重要的是虚 拟环境 。 目前虚拟环境有 0 种构建方式: ① 基于图像构建虚拟 场景 。 ② 基于三维几何模型构建虚拟场景 。基于图像构建虚拟场景 ， 是基于图像的建模与绘制技术 （ Image-Based MoPeliny ank Renkering ） ， 简称为 IBMR 技术 。 它 是从有限的已知图像 （ 采样图像 ） ， 得到可以在任意视点上看 到的新图像 。 它不依赖于三维几何建模 , 而是利用照相机采集 的离散图像或摄像机采集的连续视频作为基础数据 ， 经过图像 处理生成真实的全景图像,然后通过合适的空间模型把多幅全 景图像组织为虚拟实景空间 。这个过程分解成 3 个过程:第一个过程是离散视点采样 , 也就是拍照 。 因不能把所有视点都拍摄入内 ， 只能隔一段距离 拍摄一张照片 ， 所以叫离散视点采样;第二过程是对这些采样 图像进行场景建模;第三过程是进行任意视点重采样,也就是 当用户漫游的时候 ， 它的视点可以到任何视点 ， 然后从离散视 点合成岀新视点 。12 全景图技术全景图的制作是绕一个点旋转 ， 按顺序拍下每个位置的照 片 ， 然后将这些照片拼接起来 , 组成一个长长的图像 ， 然后映射 到一个圆柱或者球体上 。 当用户的视点从中心环视四周的时 候 ， 可达到身临其境的视觉感受 。该算法首先由用户绕一固定点旋转拍摄场景 ， 得到具有部 分重叠区域的图像序列 , 将这个图像序列拼接起来 ， 无缝粘接 成一幅更大的画面;将拼接后的整幅图像投影到一个简单形体 的表面上 ， 即构成一幅全景图像;对全景图像重采样就可得到 新的画面 。 整个过程和 IBMR 的 3 个过程完全对应 ， 离散视点 采样就是拍照 ， 然后基于采样图像进行场景建模就是拼接图 像 ， 最后任意视点重采样是浏览和漫游 。922 全景图制作流程0. 1 拍摄图像无论制作全景图片还是全景视频 ， 都需要进行实景拍摄 ， 然后再进行拼接处理 。 拍摄设备有普通相机 、 广角相机 、 鱼眼 相机 、 全景相机等 。 其中最简单直接的设备是使用一体化全景 相机 。 传统相机拍摄图像有视角范围限制 ， 而超广角镜头 ， 拍 摄角度大约是 220 ， 无法满足全景图像 720 的拍摄需求 。一体化全景相机内置多个方向的摄像头 , 通过这些摄像头 的同步拍摄与拼接 ， 可迅速生成 720 。 全景图像 。 但虽然全景相 机拍摄很方便 ， 但受限于目前的技术 ， 其拍摄的全景影像还有 很多欠缺 ， 如画面不清晰 、 局部画面变焦 、 拼接接缝明显等 。要 拍岀更高质量的全景图片 ， 还可选择使用单反相机 、 移动相机 等设备拍摄 。本文介绍一种轻便快捷的拍摄方案:使用三脚架 、 S20 延 长杆 、 Pano5+1 Mard II 全景云台 、 gopro 相机进行拍摄图片 。 此方案是目前最简单 、 便宜 、 快捷制作全景图的配置 。Pan- + 1 是款配合 GoPro 运动相机使用的全景云台附件 ， 目前最新的产品为更新款的 Panog + 1 Mard I , Panog + 1 Mard I 相当于是个全景云台 ， 边缘具有对应 5 等分圆周的刻度供拍 摄校准 。 通过调整 gopro 相机在 Panog + 1 Mard I 云台的位置 及方向即可完成 720 。 全景拍摄 。具体拍摄步骤如下 。2 准备工作 。 需要将三脚架 、 S20 延长杆 .Panog +1 Mard I 连接 ， 在拍摄目标场景确定机位 ， 并将其调至水平 。2 ） 开始拍摄 。 拍摄角度可以分为 3 个区域 （ 见图 2 ， 首先 是水平方向的 366 拍摄 ， 根据 Panog + 1 Mard I 边缘的 5 等分 刻度水平方向上进行旋转拍摄 5 张照片 。 然后上方仰角 90 。 拍 摄天空 ， 使 gopm 朝上拍摄一张天空 。 最后下方俯角 90 。 拍摄 地面 , gopro 朝下拍摄 2 张相隔 22 的地面照片 （ 这 2 张照片看 起来完全相同 ， 但其实拍摄设备中的透明立柱在画面中的位置 变了 ， 这样在后期拼图的时候方便把立柱去掉 ） 。 拍摄过程中。 。. .。 。