基于三维全景漫游技术的网络展览系统建设

摘 要

三維全景漫游系统可以在全景模式下再现三维场景，该系统可以利用虚拟场景在浏览器进行漫游并具有良好的交互性和现实性。本文目标是构建三维全景漫游系统，并提出基于全景技术的虚拟三维全景空间的生成过程。然后深入研究了使用鱼眼镜头和数码相机拍摄全景图像的过程和360°全景拼接算法以及使用Pano2VR生产方法生成三维场景的策略。最后详细介绍了实现三维全景虚拟漫游系统的整个过程。研究证明，漫游系统构建方法不仅具有更好的视觉效果和应用价值，而且还将为网络展览三维模型，场景漫游和交互模式中的三维全景提供技术参考。

【关键词】三维全景漫游 鱼眼镜头 全景拼接

1 三维全景漫游技术的发展概述

1.1 三维全景概述

三维全景，是指将摄像机拍摄的水平方向360度，垂直方向180度的多张照片拼接成一张全景图像，然后利用得到的全景图像，改善用户视图，可以使用不同的观看方向，利用计算机图形技术构造全景空间，看起来可以是全面立体的场景。相对于传统的3D建模，3D全景同时使用全景三维图像的实际场景，利用三维建模技术来构建一个更逼真的场景，使用简单的数据，生产系统要求低。由于这个原因，近年来基于三维全景上述优点的虚拟显示，已经成为一种流行的网络展览系统技术，在地图导航，数字城市的领域中，具有非常广泛的应用。

1.2 三维全景漫游技术

三维全景漫游是指在由全景图像构建的全景空间里进行切换，达到浏览各个不同场景的目的。目前，实现三维全景漫游的技术有两种：一是在三维全景或地图中添加其他三维全景的链接，链接可以是箭头或者脚印等形式，浏览者在点击其他三维全景的链接时，就会切换到其他三维全景进行浏览，该方法虽然可以实现在不同场景中的切换，但是局限性比较大。第二种方法是采用计算机视觉技术和计算机图形图像技术，获取全景图像对应的环境模型，实现全景空间与真实环境的一一映射。在全景空间中实现自主漫游，想去哪里就去哪里。支持全屏模式与HDR图像合成。主机的滚动实现可方便360度虚拟导览，可用于各种类型的三维全景（球面，圆柱，立方体），单个鱼眼图像，图形图像，地图或单位地图，音乐和场景，文本信息和其他多媒体元素组合以创建与地图，热点，雷达，声音，视频，动态文本和其他效果的专业360度虚拟展示。完善的三维网络展览系统解决方案可以为房地产出售，旅游景点，酒店，校园景观等场景的三维在线虚拟全景显示漫游。采用这种漫游技术的优点是浏览者可以单击或者双击三维全景中的地面来实现场景切换，大大简化了漫游的操作。同时该方法一般在场景中采集尽可能多的视点，所以浏览者想去哪里，只要点击该处的地面就可以实现，能够浏览到该场景中的任意细节，增强了漫游的真实感与沉浸感。

2 网络展览系统建设分析

2.1 网络展览系统的发展

网络展览系统被首次被提出已经过去了四五年，在起初，网络展览系统应用于国防军事飞行模拟器，军事演习，武器操控，空间探索，仅限于产业，高端的部分。经过很长一段时间的网络展览系统发展，产生了3DMAX，Maya和其他软件，随着几何造型数码影像技术的发展，三维全景取得重大突破并变得普及，基于图像的网络展览系统技术得以逐渐脱颖而出，其功能强大。快速，实用的功能全景生成功能得到了越来越多的关注，逼真的三维全景图体现着一个国家的三维全景展示技术，通过三维全景，产品车的渗透于社会生产的每一个角落，一个完整的产业体系正在产生，关系到人民群众的三维全景生活将要形成。买车买房与选择旅游景点，这些将通过三维全景展示给人们。

2.2 基于三维全景漫游技术的网络展览系统应用

鱼眼镜头技术，这是一种超广角镜头，可以产生强烈的视觉失真，旨在创造宽阔的全景或半球形图像。鱼眼镜头通过产生具有直线透视（直线图像）的图像而取代非常特殊的映射，从而获得非常宽的视角，这给出图像具有特征的凸非直线外观。鱼眼是由美国物理学家和发明家罗伯特·伍德在1906年创造的，基于鱼如何看到从水下的超大半球视图。大量生产鱼眼镜头的摄影第一次出现在20世纪60年代初，通常用于他们独特的，扭曲的外观。对于流行的35mm胶片格式，鱼眼透镜的典型焦距对于圆形图像在8mm和10mm之间，对于全帧图像为15-16mm。对于使用较小电子成像器的数码相机，“微型”鱼眼镜头的焦距可以短至1至2mm。将通过鱼眼镜头拍摄的图像重新投影到半球形屏幕上或者通过计算机生成的图形创建。鱼眼镜头也用于科学摄影，如极光和流星的记录，以及研究植物冠层几何和计算近地太阳辐射，它们还用作窥视孔门观察器，以给用户提供宽视场。图像拼接或照片拼接是将多个摄影图像与重叠视场组合以产生分段全景图像或高分辨率图像的过程，通常通过使用计算机软件执行图像拼接的大多数方法需要图像之间几乎完全重叠和相同曝光以产生无缝结果，虽然一些拼接算法实际上受益于不同曝光的图像通过做HDR（高动态范围）成像在重叠区域。一些数码相机可以在内部缝合他们的照片。图像拼接广泛应用于当今世界的应用中，使用帧速率图像对齐的摄像机中的“图像稳定”功能。

3 总结与展望

互联网在近几年的快速发展，电子商务模式的普及与其在三维全景展示技术的应用快速发展，腾讯、百度都推出了地图服务街景，下一阶段国内互联网巨头产业将凭借这一技术的应用而加速增长，三维全景显示技术已逐步应用于生活。我们以更方便和丰富多彩的姿态要在三维全景展示中生活，今后我们有信心，三维全景漫游技术将有着更为广阔的发展前景。

参考文献

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作者简介

潘晨（1987-），男，江苏省宜兴市人。大学本科学历。现为远东买卖宝网络科技有限公司软件研发工程师。研究方向为互联网电商平台及软件的研发。

作者单位

远东买卖宝网络科技有限公司 江苏省宜兴市 214257