1、第五章 全景技術(shù),學習目標,1 了解web3D技術(shù)的基本概念 2 了解全景技術(shù)的分類及特點 3了解各種全景素材的拍攝方法 4 掌握柱形、球形、對象全景的制作技術(shù) 5 了解常見全景技術(shù)工具軟件,近年來，隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展、Internet的應用、電子商務的日益普及，在線房地產(chǎn)展示、虛擬旅游等的不斷發(fā)展，在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展并逐步流行一種視覺新技術(shù)-全景技術(shù)。 全景技術(shù)是一種基于圖像繪制技術(shù)生成真實感圖形的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，具體來說它是一種基于圖像處理的Panorama（全景攝影）技術(shù)，它是把相機環(huán)繞四周進行360拍攝的一組照片拼接成一個全景圖像，用一個專用的播放軟件在單機或Internet上展

2、示，如圖5-1所示。一般說來，全景技術(shù)主要是通過圖片或者像片的縫合，實現(xiàn)對場景環(huán)視和對物體的三維拖動顯示。用戶可以通過鼠標或鍵盤進行上下、左右移動，任意選擇自己的視角，并進行任意放大和縮小，具有3D效果，如親臨現(xiàn)場般環(huán)視、俯瞰和仰視，具有強烈的動感和影像透視效果，好象在一個窗口前瀏覽一個真實的場景。,在過去，價格昂貴的全景攝影機雖然也可以拍攝出360的高質(zhì)量全景照片，但因為其生成的文件太大，很難在Internet上瀏覽?，F(xiàn)在，高速發(fā)展的計算機多媒體技術(shù)使得高質(zhì)量的全景照片有了全新的內(nèi)涵和廣泛的應用。全景技術(shù)在國外發(fā)展已經(jīng)相當成熟，特別是在歐洲、美國、澳大利亞等國家，誕生了大量的全景軟件，其圖像

3、精度、應用領域、設備水平已經(jīng)達到了較高的水平。在國內(nèi)全景技術(shù)的發(fā)展還處于從導入到成長階段，目前已經(jīng)有了一定程度的應用，主要應用于房地產(chǎn)、旅游業(yè)、汽車業(yè)、數(shù)字城市等方面。,圖5-1 全景技術(shù)展示示意圖,5.1 全景技術(shù)概述,5.1.1 全景技術(shù)的特點 全景技術(shù)是基于Internet的一項應用技術(shù)，較為實用，它是在Internet上展示準3D圖形的好工具。它具有下述幾個優(yōu)點： 無需復雜建模，通過實景采集獲得的完全真實的場景。全景圖片不是利用計算機生成的模擬圖像，而是通過對物體進行實地拍攝，對現(xiàn)實場景的處理和再現(xiàn)，因而展現(xiàn)的是完全真實的場景。相比于建模得到的虛擬現(xiàn)實效果，它更加真實可信，更能使人產(chǎn)生

4、身臨其境的感覺。從而很好地滿足了對場景真實程度要求較高的應用（如數(shù)字城市展示、工程驗收、犯罪現(xiàn)場信息采集等）。,快捷高效的制作流程 全景的制作流程簡單快捷，免去了繁瑣且又費時的建模過程，通過對現(xiàn)實場景的采集、處理和渲染，快速生成所需的場景。與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)相比效率提高了十幾倍甚至幾十倍，制作周期短，制作費用低。 有一定的交互性，可以用鼠標或鍵盤控制環(huán)視的方向，進行上下、左右、遠近瀏覽。 一般不需單獨下載插件，可以采用Flash文件格式直接在瀏覽器中觀看，有些文件格式的全景照片需要下載一個很小的插件后通過瀏覽器在Internet上觀看。,5.1.2 全景技術(shù)的分類 隨著Internet的應用及

5、普及，虛擬全景技術(shù)也發(fā)展十分迅速，目前全景技術(shù)的種類已經(jīng)從簡單的柱形全景，發(fā)展到球形全景、立方體全景、對象全景、球形視頻等。 （1）柱形全景 柱形全景是最為簡單的全景虛擬。所謂柱形全景，它可以理解為以節(jié)點為中心的具有一定高度的圓柱形的平面，平面外部的景物投影在這個平面上。用戶可以在全景圖象中在360的范圍內(nèi)任意切換視線，也可以在一個視線上改變視角，來取得接近或遠離的效果。也就是用戶可以用鼠標或鍵盤操作環(huán)水平360（或某一個大角度）觀看四周的景色，并放大與縮小（推拉鏡頭），但是如果用鼠標上下拖動時，上下的視野將受到限制，向上看不到天頂，往下也看不到地面。,這種照片一般采用標準鏡頭的數(shù)碼或光學相機

6、拍攝照片，其縱向視角小于180，顯然這種照片的真實感不理想。但其制作十分方便，對設備要求低，早期應用較多，目前市場上較為少見。,圖5-1-1 柱形全景示意圖,（2）球形全景 球形全景是指其視角為水平360，垂直180，即全視角。在觀察球形全景時，觀察者好象位于球的中心，通過鼠標、鍵盤的操作，可以觀察到任何一個角度，讓人融入到虛擬環(huán)境之中。球形全景照片的制作比較專業(yè)，首先必須用專業(yè)魚眼鏡頭拍攝2-6張照片，然后再用專用的軟件把它們拼接起來，做成球面展開的全景圖像，最后把全景照片作品嵌入網(wǎng)頁中。球形全景產(chǎn)生的效果較好，所以有專家認為球形全景才是真正意義上的全景。球形全景在技術(shù)上實現(xiàn)較為困難。由于球

7、型全景效果較完美，被作為全景技術(shù)發(fā)展的標準，已經(jīng)有很多成熟的軟硬件設備和技術(shù)。,圖5-1-2 球形全景示意圖,（3）立方體全景 這是另外一種實現(xiàn)全景視角的拼合技術(shù)，和球形全景一樣，視角也為水平360，垂直180。與球形全景不同的是，立方體全景保存為一個立方體的六個面。它打破了原有單一球型全景的拼合技術(shù)，能拼合出更高精度和更高儲存效率的全景。立方體全景照片的制作比較復雜，首先拍攝照片時，要把上下前后左右全部拍下來，也可以使用普通數(shù)碼相機拍攝，只不過普通相機要拍攝很多張照片（最后拼合成六張照片），然后再用專門的軟件把它們拼接起來，做成立方體展開的全景圖像，最后把全景照片嵌入展示網(wǎng)頁中。,圖5-1-

8、3 立方體全景示意圖,（4）對象全景 球形全景是從空間內(nèi)的節(jié)點來看周圍360的景物所生成的視圖，而對象全景則剛好相反，它是從分布在以一件物體（即對象）為中心的立體360的球面上的眾多視點來看一件物體，從而生成這個對象的全方位的圖象信息。對象全景也叫object VR，也就是360三維物體展示技術(shù)。它提供了一種在因特網(wǎng)上逼真展示三維物體的新方法。它與其它全景技術(shù)的方法不同：拍攝時瞄準對象（如果拍攝的是玩具，那玩具就是對象），轉(zhuǎn)動對象，每轉(zhuǎn)動一個角度，拍攝一張，順序完成，如圖5-1-4所示。用戶用鼠標來控制物體旋轉(zhuǎn)以及對象的放大與縮小，也可以把它們嵌入網(wǎng)頁中，發(fā)布到網(wǎng)站上。,對象全景技術(shù)的應用主要

9、瞄準Internet上的電子商務（E-Commerce）業(yè)務，用以在Internet上進行商品三維展示，例如手機、工藝品、電子產(chǎn)品、古代與現(xiàn)代藝術(shù)品的展示等。,圖5-1-4 對象全景示意圖,（5）球形視頻 球形視頻是全景攝影現(xiàn)在的發(fā)展方向，生成的是動態(tài)全景視頻，觀眾甚至可以在一些網(wǎng)站上看到進行中的帶音響效果的全景球類比賽，觀眾的視角可以隨意轉(zhuǎn)動。在美國已有公司推出了一種全動態(tài)、全視角、帶音響的全景虛擬，效果很不錯。 全景技術(shù)的應用領域有：電子商務、房地產(chǎn)行業(yè)、旅游業(yè)、展覽業(yè)、賓館酒店業(yè)、三維網(wǎng)站建設等。全景技術(shù)與GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)的結(jié)合可以讓平面的GIS系統(tǒng)具有三維效果。將此技術(shù)應用于

10、數(shù)字城市的建設，將大大增強數(shù)字城市系統(tǒng)的真實性。 全景技術(shù)是一種應用面非常廣泛的實用技術(shù)，然而它畢竟不是真正的3D圖形技術(shù)，它的交互性十分有限，從嚴格意義上說，全景技術(shù)并不是真正意義上的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，因此在一定程度上影響了它的普及、推廣及發(fā)展。,5.1.3 常見的全景技術(shù) 目前在全球從事全景技術(shù)的公司有很多，開發(fā)此類軟件的國外著名軟件公司有pixround， IPIX，3dvista，ulead，iseemedia，常見的全景軟件有: 3DVista Studio、 Ulead Cool360、Corel Photo-Paint 、MGI Photo Vista、Image Assembler

11、 、IMove S.P.S.、VR PanoWorx 、VR Toolbox、 ptgui、 IPIX、Panorama Maker、PhotoShop Elements、PhotoVista Panorama、PixMaker Lite、PixMaker、QTVR A.Studio 、REALVIZ Stitcher、Powerstitch、PanEdit、Hotmedia、 國內(nèi)常見的全景軟件有：杰圖造景師軟件、大連康基數(shù)碼的ReLive、浙江大學的Easy Panorama、北京全景互動科技有限公司的觀景專家與環(huán)視專家、虛擬無忌網(wǎng)站()的環(huán)球坊等。,這其中比較有代表性的全景技術(shù)軟件有：

12、1.QuickTime VR QTVR是QuickTime Virtual Reality 的簡稱，它是美國蘋果公司開發(fā)的新一代虛擬現(xiàn)實技術(shù)。是屬于桌面型虛擬現(xiàn)實中的一種，它是一種基于靜態(tài)圖像處理的、在微機平臺上能夠?qū)崿F(xiàn)的初級虛擬現(xiàn)實技術(shù)。盡管如此，但它有其自身的特色與優(yōu)勢。它的出現(xiàn)使得專業(yè)實驗室中的成本昂貴的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用與普及有了廣闊的前景。 QTVR技術(shù)有三個基本特征：從三維造型的原理上看，它是一種基于圖像的三維建模與動態(tài)顯示技術(shù)；從功能特點上看，它有視線切換、 推拉鏡頭、超媒體鏈接三個基本功能；從性能上看，它不需要昂貴的硬件設備就可以產(chǎn)生相當程度的VR體驗。,使用方便，兼容性好 瀏

13、覽QTVR場景的用戶無須配戴欣賞一般虛擬現(xiàn)實技術(shù)所要求的昂貴的特殊頭盔、特殊眼鏡和數(shù)據(jù)手套等，對場景的操縱僅通過普通鼠標、鍵盤就可實現(xiàn)。QTVR可運行于普通微機，無需運行于高速工作站。在目前流行的操作系統(tǒng)平臺上運行，并且可跨平臺運行。同時，它還可以在Internet上發(fā)布。 多視角觀看，真實感強 QTVR運用真實世界拍攝的全景圖像來構(gòu)建虛擬的現(xiàn)實空間，真實世界的全景圖通常采用數(shù)碼相機來拍攝，操作十分方便。它比由計算機生成的圖像真實感強，它可以提供很高的清晰度，從而使生成的圖像具有更豐富、更鮮明的細節(jié)。同時，它提供了觀察場景的多個視角使用戶可以在場景中從各個角度觀察一個真實物體，從而提供了最大限

14、度的VR體驗。,制作簡單，數(shù)據(jù)量小 QTVR的制作很簡單，前期拍攝的設備也很簡單，一般只需要數(shù)碼相機就可以。制作流程主要是拍攝、數(shù)字化、場景制作，制作周期短。前期拍攝的不利因素的影響，如陰天光線的影響，都可以通過后期數(shù)字化加工處理。一般制作一個大型的場景，也只需幾個月。QTVR采用了蘋果公司獨有的專利壓縮技術(shù)，相對于其它虛擬現(xiàn)實技術(shù)，QTVR 影片數(shù)據(jù)量極小。這意味著同樣大小的磁盤空間存儲更多的圖片，同時也意味著用戶對場景的操作更加快速。,2.IPIX全景 IPIX 全景圖片技術(shù)是美國聯(lián)維科技公司(IPIX)在中國推廣包括其全景合成軟件IPIX World和尼康鏡頭等設備在內(nèi)的“整體解決方案”

15、，2000年5月進入中國市場，它的宗旨是要讓人人能夠自己拍攝和制作全景照片。 它是利用基于IPIX 專利技術(shù)的魚眼鏡頭拍攝兩張180的球形圖片，再通過IPIX World軟件把兩幅圖像拼合起來，制作成一個IPIX 360全景圖片的實用技術(shù)。IPIX World是一款“傻瓜型”全景合成軟件，用戶無須了解其核心原理，也無須對圖象進行前、后期處理，一分鐘內(nèi)搞定。IPIX利用上述原理生成一種逼真的可運行于Internet網(wǎng)上的三維立體圖片，觀眾可以通過鼠標上下、左右的移動任意選擇自己的視角，或者任意放大和縮小視角，也可以對環(huán)境進行環(huán)視、俯瞰和仰視，從而產(chǎn)生較高的沉浸度。,3.PixMaker全景 Pi

16、xA為拍攝全景圖片提供了完整而簡易的解決方案。在無需昂貴專業(yè)器材或額外瀏覽器插件軟件的情況下，即可在Internet和PDA（個人數(shù)碼助理）上瀏覽互動的網(wǎng)上虛擬環(huán)境。 PixMaker對相機型號沒有特別要求，制作者只需用相機拍下照片，就可用PixMaker的專門軟件PixAround Webpage制作并上傳到Internet上。PixMaker全景360圖片的最大優(yōu)點是操作的簡易性。制作者只須將一組相片通過拍攝、拼接、發(fā)布3個步驟，即可制作出360環(huán)繞的畫面，讓網(wǎng)上瀏覽者隨心所欲地利用鼠標觀看空間、對象的每一個角落。另外，其發(fā)布形式也多樣化，根據(jù)用戶的需要可以制作成Web、PDA、EXE、J

17、PG等格式。,4. The Panorama.Factory全景圖片 The Panorama Factory是專門制作具有360度環(huán)場效果的影像式虛擬工具，當然也可以使用它來制作出超廣角的照片，而且只要輕輕松松幾個步驟就可以完成，再也不需要使用Photoshop等影像編輯軟件來進行調(diào)整。 使用 The.Panorama.Factory 可以很容易地將拍攝的多張相同位置不同轉(zhuǎn)動角度的照片拼接成一個完整的全景圖。,圖5-1-5 The Panorama Factory全景操作界面,它可以簡單地通過7個步驟完成其操作。Step1：使用縫接向?qū)е谱魅爱嫞籗tep2：選擇圖片縫接方案；Step3：描

18、述數(shù)碼相機的類型取景系統(tǒng)類型；Step4：控制所輸入圖片的圖像質(zhì)量，保證圖片效果；Step5：選擇全景圖類型；step6：對縫接圖片進行錨點；Step7：當錨點效果達到滿意程度時，可以進入到預覽圖片與輸出全景照片。經(jīng)過了幾分鐘的運算以后，就可以得到最終的效果，這時會出現(xiàn)最后一個向?qū)ы摗Ｔ谶@個對話框中，選擇是要將拼接完的全景照片保存為*.jpg文件，還是將整個拼接工程保存，或先在瀏覽器中預覽。當然也可以直接選擇打印選項，把照片打印出來。,5.Jietusoft全景 Jietusoft（杰圖軟件）是國內(nèi)全景技術(shù)的典型代表技術(shù)之一，是國內(nèi)較成熟的全景軟件，也是國內(nèi)能提供exe全屏全景和全景播放器的提供商，該公司全景融合了神經(jīng)網(wǎng)絡算法、智能尋