摘 要：基于靜態(tài)圖像的虛擬全景技術(shù)是一種在微機平臺上能夠實(shí)現的初級虛擬現實(shí)技術(shù)。它讓人們在網(wǎng)上能夠進(jìn)行360度全景觀(guān)察，從而體驗三維的VR視覺(jué)世界。本文介紹了基于靜態(tài)圖像的虛擬全景技術(shù)、全景攝影的技巧、無(wú)縫拼接處理技巧、網(wǎng)絡(luò )發(fā)布技巧以及其在行業(yè)中的應用等。
關(guān)鍵詞：靜態(tài)圖像，虛擬全景，制作技術(shù)，應用
基于靜態(tài)圖像的虛擬全景技術(shù)是一種在微機平臺上能夠實(shí)現的初級虛擬現實(shí)技術(shù)。它具有開(kāi)發(fā)成本低廉，但應用又很廣泛的特點(diǎn)，因此越來(lái)越受到人們的關(guān)注。特別是隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，其優(yōu)越性更加突出。它改變了傳統網(wǎng)絡(luò )平淡的特點(diǎn)，讓人們在網(wǎng)上能夠進(jìn)行360度全景觀(guān)察，而且通過(guò)交互操作，可以實(shí)現自由瀏覽，從而體驗三維的VR視覺(jué)世界。
本文詳細介紹了基于靜態(tài)圖像的虛擬全景技術(shù)、全景攝影的技巧、無(wú)縫拼接處理技巧、網(wǎng)絡(luò )發(fā)布技巧以及其在行業(yè)中的典型應用等。
一、虛擬全景技術(shù)概述
（一）全景攝影與虛擬全景
全景圖像，是指大于雙眼正常有效視角（大約水平90度，垂直70度）或雙眼余光視角（大約水平180度，垂直90度），乃至360度完整場(chǎng)景范圍的照片。
全景攝影是指把相機環(huán)360 度拍攝的一組照片通過(guò)無(wú)縫處理，所拼接成的一張全景圖像?，F在隨著(zhù)人們的實(shí)際需要，全景攝影的內涵也發(fā)生了變化，把相機環(huán)某一個(gè)大角度（不一定為360度）拍攝的一組照片或環(huán)360度拍攝的一組照片，經(jīng)過(guò)處理所拼接成的一張圖像，都稱(chēng)作全景圖像。
然后運用一定的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將全景圖像在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，并具有較強的互動(dòng)性，使您能用鼠標控制環(huán)視的方向，可左可右，可上可下，可近可遠，可大可小，使您有身臨其境的感覺(jué)，稱(chēng)之為虛擬全景。
（二）虛擬全景技術(shù)的分類(lèi)
幾年來(lái)，虛擬全景技術(shù)已經(jīng)從簡(jiǎn)單的柱形全景，發(fā)展到球形全景，對象全景等。
柱形全景: 柱形全景是最為簡(jiǎn)單的全景虛擬。所謂柱形全景，您可以環(huán)水平360度（或某一個(gè)大角度）觀(guān)看四周的景色，但是如果用鼠標上下拖動(dòng)時(shí)，上下的視野將受到限制，您看不到天頂，也看不到地底。這是因為用普通相機拍攝照片的縱向視角小于180度。顯然這種照片的真實(shí)感不理想。
球形全景：球形全景視角是水平360度，垂直180度，全視角?？梢哉f(shuō)您已經(jīng)融入了虛擬環(huán)境之中了。球形全景照片的制作比較專(zhuān)業(yè)，首先必須用專(zhuān)業(yè)魚(yú)眼鏡頭拍攝兩張照片，然后再用專(zhuān)用的軟件把它們拼接起來(lái)，做成球面展開(kāi)的全景圖像，最后把全景照片嵌入您的網(wǎng)頁(yè)中。在美國，也不是所有的制作軟件都支持球形全景。有的專(zhuān)業(yè)公司提供球形全景制作的全套軟硬件設備，但價(jià)格昂貴。
立方體全景：是另外一種實(shí)現全景視角的拼合技術(shù)，它打破了原有單一球型全景的拼合技術(shù)，使您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也比較復雜，首先拍攝照片時(shí)，要把上下前后左右全部拍下來(lái)，但是可以使用普通數碼相機拍攝，只不過(guò)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(zhuān)用的軟件（如3Dvista商業(yè)版）把它們拼接起來(lái)，做成立方體展開(kāi)的全景圖像，最后把全景照片嵌入您的網(wǎng)頁(yè)中。
對象全景: 對象全景是瞄準互聯(lián)網(wǎng)上的電子商務(wù)的。它與風(fēng)景全景的主要區別是：拍攝時(shí)瞄準對象（如你要拍攝汽車(chē)，汽車(chē)就是對象），轉動(dòng)對象，每轉動(dòng)一個(gè)角度，拍攝一張，順序完成。然后選用對象全景的播放軟件，并把它們嵌入你的網(wǎng)頁(yè)中，發(fā)布到您的網(wǎng)站上。
球形視頻：這是一種全動(dòng)態(tài)，全視角，帶音響的全景虛擬，美國已有公司推出其頂尖產(chǎn)品（如pixmaker pro商業(yè)版、3Dvista商業(yè)版支持視頻合成），效果很不錯，只可惜，目前的網(wǎng)絡(luò )帶寬不足，幾十M的下載使人無(wú)法忍耐。
（三）虛擬全景顯示插件的比較
Java Applet：其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須下載插件，文件尺寸小而且下載快，是最常用的全景顯示插件。但是它也有缺點(diǎn)，就是幅面較小，圖像質(zhì)量稍差，動(dòng)態(tài)顯示時(shí)有跳動(dòng)感，不很連續，不支持Windows XP。
QTVR：其優(yōu)點(diǎn)是圖像質(zhì)量最好，與其他Web3D或視頻播放共用插件，支持cubic全景。其缺點(diǎn)是需要下載插件Quicktime，適于在本地主機上演示，有專(zhuān)用文件格式(.MOV)，制作工具軟件專(zhuān)用，需quicktime VR authoring studio ，但使用極為普遍。
Shockwave3d：其優(yōu)點(diǎn)是圖像質(zhì)量好，文件尺寸小，能與其他Web3D共用插件。缺點(diǎn)是需要下載插件Shockwave Player、Shockwave Director player和 Flash player。雖需下載插件， 但使用極普遍。
Imove：其優(yōu)點(diǎn)是圖像質(zhì)量好,可做大幅面全景。缺點(diǎn)是需要下載插件，文件尺寸稍大。其全景是專(zhuān)用文件格式，3DMAX或3DVIZ可輸出此文件格式(.PAN)。
二、虛擬全景照片的拍攝與技巧
虛擬全景的拍攝雖然并不復雜，但也需要一定技巧。在文章［1］中，郭老師已經(jīng)詳細的介紹了有關(guān)鏡頭的選擇、光圈與曝光的選擇、分辨率的選擇等有關(guān)知識，本文將結合自己的工作實(shí)踐，介紹一些拍攝的技巧及應該注意的事項，讓你一次拍攝出精彩的照片。
（一）拍攝器材的準備
數碼相機：雖然有人介紹拍攝全景照片使用傳統的相機，但是筆者認為，還是使用數碼相機較好。近幾年，隨著(zhù)數碼技術(shù)的發(fā)展，數碼相機基本上得到了普及，而且價(jià)位也不算高。使用數碼相機，可以省去沖洗照片、掃描以及對掃描后的圖像進(jìn)行技術(shù)處理的麻煩。但是選擇數碼相機，要確保至少能夠拍攝出640×480解析度的照片。解析度越高，拍攝出的照片質(zhì)量越高。但是隨著(zhù)解析度的增加，你所要拼接的圖像越大，增加了拼接的工作量。
三 腳架：三腳架是拍攝全景照片必不可少的工具之一。由于在拍攝的過(guò)程中，要不斷的旋轉照相機進(jìn)行拍攝，所以一定要選擇一個(gè)穩固結實(shí)的三腳架。
赤 道儀：對于制作實(shí)體實(shí)物的虛擬（如：汽車(chē)、家用電器、儀器設備等），還要選擇一個(gè)可以旋轉的平臺。有條件的話(huà)，可以直接購買(mǎi)一個(gè)赤道儀；沒(méi)有條件的，自己做一個(gè)可以旋轉的平臺，這樣就可以直接虛擬一些稍小的實(shí)物與實(shí)體（我自己做了一個(gè)“赤道儀”，可以承重200公斤，很實(shí)用）。對于象汽車(chē)這樣的大的實(shí)物實(shí)體，如果沒(méi)有赤道儀，可以采選旋轉拍攝的方法，但是要注意旋轉角度要均勻，拍攝時(shí)基本要在同一個(gè)水平面。這樣在拼接的時(shí)候，可以減少工作量，提高作品的質(zhì)量。
專(zhuān)業(yè)云臺：有條件的話(huà)，可以直接購買(mǎi)一個(gè)全景攝影的專(zhuān)業(yè)云臺，以保證拍攝時(shí)的位置水平。沒(méi)有條件的，可以在拍攝的時(shí)候盡量保持水平，在拼接后做適當的技術(shù)處理。
（二）拍攝時(shí)間的選擇
最佳的拍攝時(shí)間是上午的10～11點(diǎn)。
如果是拍攝戶(hù)外照片，需選擇有陽(yáng)光的日子。如果必要，可以延后拍攝時(shí)間。第一次做得好些，總比因操作不當而不得不重來(lái)一次要好得多。
如果是室內拍攝，嘗試在較暗的地方使用閃光燈，這是為了保持所有的圖像的亮度和對比度相互一致。這樣在拼接的時(shí)候比較容易地拼接在一起。
（三）拍攝方式選擇
全景照片的拍攝方式取決于你所要的場(chǎng)景。如果你想要較大的橫向場(chǎng)景，你可以采取水平旋轉拍攝方式；如果你想要較大的縱向場(chǎng)景，你可以采取縱向拍攝方式，以獲得較大的縱向場(chǎng)景范圍。
（四）相機鏡頭的選擇
目前市面上有各種各樣的鏡頭，大體可以分為以下三類(lèi)：
普通型線(xiàn)形鏡頭：這是一種普通數碼相機所佩帶的鏡頭。這樣的鏡頭最大的好處是所拍攝的照片與實(shí)際場(chǎng)景非常近似。缺點(diǎn)是拍攝的照片要多一些，增加了拼接的工作量。
專(zhuān)業(yè)（超）廣角鏡頭：這是一種專(zhuān)業(yè)的數碼相機可以佩帶的鏡頭。由于鏡頭的取景范圍較大，因此拍攝同樣的全景只需要幾張照片即可。但是，像片中的物體變小，距離也比實(shí)際的遠；同時(shí)遠離焦點(diǎn)的部分有輕微的變形，需要在拼接的時(shí)候做技術(shù)處理。
特殊魚(yú)眼鏡頭：這是一種專(zhuān)業(yè)的數碼相機（如尼康）佩帶的鏡頭。這種鏡頭一般是在做球形全景時(shí)使用。其最大的好處是做一個(gè)球形全景，只需要兩張照片。但是這種拼合，需要特殊的軟件，而且這種相機和軟件都較為昂貴，不適合一般愛(ài)好者使用。
（五）使用正確的拍攝技巧
不同的場(chǎng)景需要運用不同的拍攝技巧。
1、拍攝一個(gè)360度全景或部分角度的場(chǎng)景（如圖1所示）
要點(diǎn)是：拍攝時(shí)站立于一個(gè)固定位置，按順時(shí)針等角度水平旋轉拍攝。
旋轉的角度可以根據需要來(lái)定，大約在10度～30度。旋轉的角度值越小，拍攝的照片越多，但是拼接以后的圖像在移動(dòng)時(shí)越平滑。
2、拍攝一個(gè)縱向的部分全景（如圖2所示）
要點(diǎn)是：拍攝時(shí)站立于一個(gè)固定位置，從上至下等角度（旋轉的角度可以根據需要來(lái)定）拍攝。
3、拍攝一個(gè)平面場(chǎng)景（如圖3所示）
要點(diǎn)是：從左至右、等距離拍攝。其中，“等距離“包括相機與物體之間的距離盡量等距離和左右平移的距離盡量相等兩方面的含義。這種情況一般用于超大超寬建筑物或需要橫向展示的平面場(chǎng)景的拍攝。
4、實(shí)物實(shí)體的虛擬拍攝（如圖4－1、圖4－2所示）
對于沒(méi)有條件購買(mǎi)赤道儀的用戶(hù)，拍攝實(shí)物實(shí)體時(shí)，可以采用圖4－1所示方法；對于已經(jīng)購買(mǎi)了赤道儀的用戶(hù)拍攝實(shí)物實(shí)體時(shí)，可以采用圖4－2所示方法。
要點(diǎn)是：如果采圖4－1所示方法，需要順時(shí)針等角度圍繞實(shí)物實(shí)體旋轉拍攝；如果采用圖4－2所示方法,需要逆時(shí)針等角度旋轉平臺（實(shí)物實(shí)體）進(jìn)行拍攝。
拍攝完照片以后，就可以將數碼相機拍攝的照片直接傳輸到電腦里面進(jìn)行儲存使用。
最后請務(wù)必記?。核臄z的照片越多，由此而產(chǎn)生的“張影片段丟失”越少，所得到的虛擬全景的移動(dòng)越平滑。
三、虛擬全景照片無(wú)縫制作技巧
拍攝完了系列照片，剩下的就是如何縫合和拼接了。對于照片的無(wú)縫拼接，我的經(jīng)驗是：先采用專(zhuān)業(yè)的無(wú)縫拼接軟件（pixmaker、3Dvista等，這些軟件既有免費試用版，也有商業(yè)版，可以根據工作需要進(jìn)行購買(mǎi)）進(jìn)行拼接，然后再用圖像處理軟件（如Adobe Photoshop）進(jìn)行技術(shù)處理，最終得到完美的虛擬全景圖片。
下面我以pixmaker1.0簡(jiǎn)體中文商業(yè)版為例，介紹如何無(wú)縫合成和拼接我們所拍攝的系列照片。
第一步：?jiǎn)?dòng)pixmaker,按照軟件的提示，點(diǎn)擊“①Snap（抓拍）”,電腦提示從哪兒抓拍，選擇“我的電腦”，點(diǎn)擊“確定”。根據電腦提示，選擇你儲存數碼照片的“硬盤(pán)目錄”，然后點(diǎn)擊你所拍攝的第一張照片，按住shift,點(diǎn)擊所拍攝的最后一張照片，再點(diǎn)擊“打開(kāi)”，此時(shí)你選中的所有照片全部在電腦上顯示。此時(shí)你可以根據你的需要進(jìn)行圖像的簡(jiǎn)單處理。
第二步：點(diǎn)擊“②Stitch（拼接）”，pixmaker軟件將自動(dòng)進(jìn)行鏡頭的測試和拼接。拼接完以后，直接顯示虛擬全景預覽。
第三步：點(diǎn)擊“③publish（發(fā)布）”，pixmaker軟件將提示讓你選擇發(fā)布的模式，包括場(chǎng)景模式（.jpeg）、網(wǎng)頁(yè)模式（.html）和明信片模式（.exe）。我們選擇第二種模式──網(wǎng)頁(yè)模式（.html）,軟件將提示你進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)模板的選擇等，一路按照中文提示，直到最后保存即可。這樣pixmaker軟件自動(dòng)生成了一個(gè)完整的虛擬全景網(wǎng)頁(yè)和一張全景靜態(tài)圖像memoryimage.jpeg。
第四步：如果在第二步預覽中，你感覺(jué)所虛擬的全景圖有不滿(mǎn)意的地方，找到你保存的目錄中圖像名為memoryimage.jpeg的圖像，用圖像處理軟件（如Adobe Photoshop）打開(kāi)，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)修飾和完善。處理完以后，保存成memoryimage.jpeg即可。
這樣一個(gè)完善的網(wǎng)頁(yè)格式的虛擬全景圖就制作成功了，你可以直接點(diǎn)擊aa.html(假定你保存的文件名是aa.html)進(jìn)行瀏覽了。
四、全景照片網(wǎng)絡(luò )發(fā)布技巧
實(shí)際上，在上一步已經(jīng)生成了一個(gè)完善的虛擬全景圖網(wǎng)頁(yè)。但是在實(shí)際中，根據需要，可以在別的網(wǎng)頁(yè)中進(jìn)行編排。這時(shí)候你只需要使用網(wǎng)頁(yè)制作軟件（建議用Dreamweaver 4.02簡(jiǎn)體中文版）打開(kāi)aa.Html并切換到代碼視圖,找到這一段代碼：
<applet name="Template1" code="uPixScreen.class" archive="uPixScreen.jar" width=400 height=150> （定義瀏覽視窗的寬度和高度）
<PARAM NAME=title VALUE=""> （給瀏覽視窗加上提示標題）
<PARAM NAME=titlePos VALUE="0"> （標題的位置，參數：0、1、2、3、4）
<PARAM NAME=viewType VALUE="1"> （全景的類(lèi)型，參數：1－2D、2－3D）
<PARAM NAME=autoPandelay VALUE="0"> （設置張影片的延誤值）
<PARAM NAME=hp value="1" （全景品質(zhì)：0－普通品質(zhì)、1－高品質(zhì)）
<PARAM NAME=autoPan VALUE="yes"> （網(wǎng)頁(yè)打開(kāi)是否自動(dòng)平滑移動(dòng)）
<PARAM NAME=autoPanSpeed VALUE="10"> （全景平滑移動(dòng)的速度）
<PARAM NAME=titleForegroundColor VALUE="ff0000"> （標題文字顏色）
<PARAM NAME=titleBackgroundColor VALUE="ffffff"> （標題背景顏色）
<PARAM NAME=titleBorderColor VALUE="000000"> （標題邊框顏色）
<PARAM NAME=startYaw VALUE="0"> （全景開(kāi)始側轉角度）
<PARAM NAME=startPitch VALUE="0"> （全景開(kāi)始斜轉角度）
<PARAM NAME=startFOV VALUE="180"> （全景開(kāi)始取景范圍）
<PARAM NAME=partialStitch VALUE="yes"> （全景是360度還是非360度）
<PARAM NAME=horFov VALUE="272"> （全景的最大取景范圍）
<PARAM NAME=url VALUE="memoryimage.jpg" > （聯(lián)接的靜態(tài)全景圖像名稱(chēng)）
</applet>
然后將這一段代碼，粘貼在相應的網(wǎng)頁(yè)文件中的相應位置即可。
上面語(yǔ)句中，后面括號里面的是作者的注釋語(yǔ)句。粘貼時(shí)，要去掉下劃線(xiàn)和注釋語(yǔ)句。其中，上面語(yǔ)句中包括的以下五句代碼，是后來(lái)根據實(shí)際需要加上的，在默認生成的網(wǎng)頁(yè)源代碼中沒(méi)有這幾句。
<PARAM NAME=autoPandelay VALUE="0">
<PARAM NAME=hp value="1">
<PARAM NAME=titleForegroundColor VALUE="ff0000">
<PARAM NAME=titleBackgroundColor VALUE="ffffff">
<PARAM NAME=titleBorderColor VALUE="000000">
五、虛擬全景技術(shù)的應用
（一）教育領(lǐng)域的應用
虛擬全景技術(shù)以較低的制作成本獲得一定程度的虛擬現實(shí)體驗，它在立體空間的展示，立體物體的展示，展品的介紹，虛擬場(chǎng)景的構造等方面有著(zhù)作獨特的優(yōu)勢。教育過(guò)程中的很重要的一個(gè)過(guò)程就是呈獻知識信息，而虛擬全景技術(shù)在呈獻知識信息方面有著(zhù)獨特的優(yōu)勢，它可以在廣泛的科目領(lǐng)域提供無(wú)限的VR體驗，從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習知識的過(guò)程，因而它在教育領(lǐng)域的有著(zhù)十分廣泛的應用前景，特別是在建筑工程學(xué)、考古學(xué)、醫學(xué)教育、導游培訓、歷史教育、化學(xué)和物理教育、社會(huì )科學(xué)等方面具有很大的發(fā)展空間。
（二）商業(yè)領(lǐng)域的應用
全景攝影是一種比較實(shí)用的技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò )帶寬仍然緊俏的今天，是在互聯(lián)網(wǎng)上展示準3D圖形的好工具。然而它畢竟不是真3D圖形技術(shù)，它的交互性遠遠不如基于造型技術(shù)的虛擬現實(shí)。但是它現在也有廣闊的發(fā)展前景，可應用于網(wǎng)站建設、多媒體光盤(pán)制作、電子商務(wù)、房地產(chǎn)展示、虛擬旅游、地理信息系統、賓館酒店、虛擬展覽等領(lǐng)域。
場(chǎng)景場(chǎng)地展示： 身臨其境的感受，應用于建筑裝飾、賓館、餐館、 KTV、個(gè)性酒吧、娛樂(lè )城、高爾夫球場(chǎng)、藝術(shù)館、美術(shù)館、博物館、展覽館等等。
旅游風(fēng)光展示：通常人們對通過(guò)宣傳手冊獲得景點(diǎn)的認識也僅僅是表面的。每一個(gè)潛在旅游消費者都希望在出游之前身臨其境般的體驗景點(diǎn)游覽的過(guò)程。通過(guò)計算機虛擬技術(shù)可以實(shí)現以上設想。還能以觸摸屏、光盤(pán)、現場(chǎng)演示的多種表現形式來(lái)體現。
樓 盤(pán) 展示：真實(shí)的展現樓盤(pán)的居住環(huán)境、室內格局，是商家向用戶(hù)展示樓盤(pán)的最佳方法。
GIS地理信息系統：面對著(zhù)大家的不再是一張平面的地圖，而是實(shí)際的可感知的城市：360°全景漫游，讓整個(gè)城市最有代表的風(fēng)貌凹現，配合功能強大的GIS地理信息系統，數字城市的寬帶漫游帶你暢游世界。
產(chǎn)品物品展示：栩栩如生的物體，諸如汽車(chē)、摩托車(chē)、時(shí)裝、古董、珠寶、鐘表、藝術(shù)品、服裝、玩具、儀器設備、家用電器等。
招 商 引資：以虛擬漫游及三維漫游的方式表現招商環(huán)境，對于潛在資源可以融和其它形式綜合體現，同時(shí)適于互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽方式讓旅游招商引資的面向用戶(hù)更加廣大。
