360°全景漫游在校园虚拟展示设计中应用,这篇展示设计论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
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摘 要： 近几年,基于全景图像的漫游逐渐成为实现虚拟现实的一个分支,在地图导航、室内展示中扮演着重要的角色.文章以校园建筑及景色为主要的实景素材收集对象,通过合成全景软件PanoramStudio 2 Pro、创建漫游系统软件pano2vr将照片合成为视觉上的三维场景,使观赏者产生身临其境的感觉,具有一定的交互性、沉浸感,真正实现足不出户漫游大学校园.
关键词：校园；PanoramaStudio 2 Pro；全景漫游；pano2vr：沉浸感
中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2018）06-0085-04
基于图像的绘制是一种新兴的虚拟现实实现方法,以计算机视觉和图像处理等理论和方法为基础,尝试利用真实的图像代替传统的几何建模,同时又利用图像空间的变换操作代替传统的绘制过程.由于基于图像的绘制技术在构造真实感场景和绘制速度上和传统计算机图形学相比有很大的独特优势,近年来逐渐成为图形学发展的一个热点,尤其是在虚拟环境的构造上有着很好的应用场景[1].就学校而言,大一新生在异地可以通过全景漫游观看学校的资料、图片等信息,如教学大楼、图书馆、宿舍、餐厅等等,而纸质版的图片信息宣传册已经满足不了学生和家长的需求,制作宣传册成本较高,且仅能表现部分信息,而全景漫游可以完整展示学校各个地方,信息量大,使用户不用来学校就能在网上考察学校,方便了全国各地的用户.
一、全景漫游虚拟现实技术概述
全景图像拼接技术是一种利用两张图片的重叠部分将其拼接到一起,从而形成一系列包含各图像序列信息的全景图的技术.全景图像漫游是将一系列普通的全景图制作成一套完整的全景展示系统,利用软件内置的皮肤编辑器丰富系统功能模块,最终生成的文件可独立运行于各种设备[2].
目前国内外市场都非常重视这个新兴发展起来的行业——三维全景.三维立体全景适应性廣,制作简单,投资小,数据量小,见效快,全景漫游是目前最亲民最真实的一种虚拟方式.基于图像的虚拟现实技术对校园全景漫游展示系统的研究有三方面的原因,一是随着科技的发展,虚拟现实技术越来越广泛的应用到各个行业,逐渐成为当下热门的构造虚拟场景的方式之一；二是数字校园工程的推进,许多高校通过建立本校的虚拟漫游进行宣传,同时方便在校师生；三是基于图像的虚拟现实绘制技术的各种优点决定了其较高的实用性.
全景漫游在当下主要应用于地图导航、建筑行业的室内外展示、旅游景点的再现.
1.地图导航
地图导航无疑是比较适合全景漫游的实例,在国内使用率比较高的百度地图、 地图都提供了地图的实景导航,对每个城市的主要干道都有实景图片.不仅如此,百度地图和 地图还提供了场景转换,平面地图和实景图片相结合来为用户导航,交互性的增加为用户的出行提供极大的便利.图1展示的是百度地图实景图片.
在国外,许多app也提供实景地图,例如Mapquest、谷歌地图 Google Maps、雅虎地图 Yahoo！ Maps and Driving Directions等.
2.旅游景点再现
旅游景点的实景再现,可以实现用户足不出户就可以体会到身临其境的感受,不仅如此,如果因为自然因素或是人为因素建筑物遭到破坏,实景图还可以还原建筑物之前的样貌.在图2中,利用实景再现技术,展示北京故宫博物馆实景图.
二、基于pano2vr实现全景展示的可行性分析
校园全景展示采用2D图片合成全景图片技术,再应用pano2vr实现校园漫游.运用传统3D建模软件搭建三维场景模型,然后通过计算机图形技术对场景模型进行消隐、着色、光照等一系列处理,进而产生虚拟场景.这种传统构建虚拟现实情境的方法存在的问题也日益凸显出来：①对于布局复杂以及形态不规则的自然场景来说,建模工作比较费力和耗时；②虚拟场景生成对计算机性能的要求很高,而且很多都是逐帧渲染,耗时较长,对于普通用户来说,硬件设备远不能满足要求；③基于传统建模技术生成的全景漫游系统占用的存储空间较大,对于图片显示质量要求很高,所以使用时往往需要很长的时间来加载.
Pano2vr相对于其他全景漫游制作软件具有以下特点：①输出文件时,添加了场景和浏览器同样大小的设置,这样在播放时显示尺寸就可以在显示器上全部显示.②新增了热点*,无论在哪里添加热点,添加上的热点就可以生动地融入场景当中.③生成的动画文件所占用的存储空间非常小.其导出格式可以选择swf文件,使用任何一个浏览器都可以浏览.④无水印,相比于企业出版的漫游软件来说,这款软件可以无偿使用,且不会附带水印.⑤操作简单.使用汉化版可以很快上手,并对各个功能模块有所了解.
三、全景展示系统的设计和实现
1.系统总体设计思路
2.全景图片合成
（1）全景图像模型的选择
全景图像模型主要分为柱面模式、360度模式和球形模式.此次设计由于器材的限制,无法使每张全景都涉及到完整的天和地,因此在选择模型时主要采用柱面模式和360度模式这两种模式.对于标志性建筑物,比如在采集慎思楼的图像时,因其高度和拍摄时选取的地理位置的限制,所以需要从上到下各个层次多层拍摄合成全景图.从一个场景转入到下一个场景,有时不需要涉及背后的景象,便采用180度或者270度环绕,这便是柱面模式,其余采用360度环绕一圈.
（2）图像获取
在采集图像之前首先进行位置点的分析,确定合理的拍摄地点.采集全景图像主要运用到的是单反和三脚架.单反像素较高,能很好的满足在漫游时放大场景的需求,将其和三脚架结合,固定上下摇动,只利用其左右摇动,会在拍摄过程中大大减少工作量,每张素材基本都可以使用.因为在合成柱形全景图时需要平面360度环绕一圈,将上一张照片的最后五分之一处作为下一张照片刚开始的五分之一处,且整个全景图分类下的每张照片焦距不能变,以便于合成全景时能够更真实,更自然.每一张照片最大限度的利用,避免导出渲染全景图时自动裁剪上下边缘,使之范围大大缩减.
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