基于全景图的虚拟现实系统研究.doc

基于全景图的虚拟现实系统研究 江西师范大学本科毕业论 文开题报告书 江西师范大学本科毕业论文指导情况表 基于虚拟现实的全景快速测量技术研究 产品简介 基于虚拟现实的全景快速测量技术,集成了三维360度全景照相技术、三维虚拟现实动态仿真技术（增强现实技术）为一体，北京金视和科技股份有限公司致力于VR技术在各行业的研发，结合实际情况，并联合相关的高校专家共同研发制成，完全满足现在公安系统里现场全景照相、全景三维测量、三维重建、模拟、和分析的应用。基于虚拟现实的全景快速测量技术生成高度逼真的三维场景图片和动画片，把这些全景图片、三维场景、动画片和声音、文字结合，为侦查、技术、指挥人员生成各种三维虚拟案件现场场景的多媒体影音和影像材料。对这些数字化多媒体信息进行分析、演示，并可以在网络服务器上发布、保存、修改案例，其他用户可以通过网络服务器进行查询、观看案例。为案件的侦破、记录、汇报、存档查询，都提供了便利的直观方便。 产品特点 全自动拍照 刑侦人员将设备架好后，无需人工调整角度，挪动设备。特制照相设备自动将现场记录到设备里。 照片拼接 具备多照片全自动智能拼接功能，对白墙、同色区域等单张照片边缘特征不明显的情况也可准确全自动拼接，无需手动拼接；平均一组全景拼接30秒；具备100组及以上批量照片全自动、快速拼接功能，批量拼接无需编程或设置（平均一组图像拼接50秒）；具备处理超大、超高清晰度图像的全景合成能力（能够拼接图像尺寸20000*10000像素的全景图）。 全景图预览 可以生成多种格式的三维全景图（html、flash、mov、exe等），可自动可视化生成雷达导航效果，使雷达与全景方向同步；可以生成exe可执行文件，跨平台播放；可以全满屏观看全景图，现场细目、导航栏、工具栏、现场地图等均可自由隐藏、显现。 全景图热点 可在全景图中快速方便的添加热点，热点可添加文字标注、并具备超链接常见格式的图片（bmp、jpg、tiff）、视频（avi、mpg、wmv、mp4）、音频（mp3、wma）、动画、其他文档等功能；具备鼠标拖动、释放即实现热点链接功能，自动对热点进行分类，自动为热点添加三态图标。 全景图转换 全景图自动生成平面示意图；全景图内可以任意截取照片。 全景测量 具备真正的空间三维测量功能，可测量全景图内任意两点间的空间距离，误差符合工程误差标准；三维测量时，被测物体无需地面有投影，无需预先构建图形；测量过程无条件限制。 模拟案发现场 可以快速、自动生成多种案发过程的模拟动画，用于案情推论会。现场拍摄过程 全自动旋转拍摄，一次拍照，中途无需干预。无需添加外来物品。硬件参数 JSH-X1 配有全彩色智能液晶显示屏，尺寸：6334cm，中文汉字显示数码程序控制（支持手动、全自动拍摄） 无线摇控拍摄距离不小于20米，全过程不需要人工拍摄 自动升降高度可达400mm要求,最高工作高度不小于1700mm要求主机工作负重3.0kg，脚架最大负重11.0kg 脚架最大管径45mm，收缩高度860mm 重量：8kg 电源：220V，充电电压：8.0-12.0V 升降起动频率：2-200Hz，下降起动频率：200-300Hz 左右转360每度可设 内置充电电池，一次充电工作连续3小时，约拍摄400张电池：NiMH/2500mAH 基于PTGuiPro、Pano2VR的三维全景图制作方法与应用 xx-5-30点击次数：2625 叶萍萍，罗宏 摘要：本文详细评述了用PTGuiPro、Pano2VR这两个软件制作全景图中的关键步骤，根据这些步骤可以制作出具有漫游热点，声音，文字的三维全景图，大大加强了与用户的互动效果。同时列出了笔者多年拍摄全景图总结出的一些相机的最佳工作参数、拍摄技巧。最后展现了东湖三维全景的制作成果。 关键词：三维全景图；、PTGuiPro；、Pano2VR 1引言 三维全景图是由多角度拍摄数张照片，或使用专业三维平台建立数字模型，然后使用全景工具软件制作而成。我们可以使用IE浏览器或播放软件在普通电脑上观看，并用鼠标控制观察的角度，任意调整远近，仿佛置身真实的环境之中，获得全新的感受。 123【4】目前，介绍三维全景图的制作原理、拼接技术的文章很多，本文介绍的全景图使用的软件是PTGui Pro、，Pano2VR。PTGuiPro的主要功能是把采集的照片进行拼接，Pano2VR的作用是把拼接后的JPG图像进行处理生成swf格式的全景图。软件使用比较方便，软件价格便宜，制作出来的全景图也比较清新。在全景图能够添加声音，热点，皮肤等功能。 2简单全景图的制作 在制作全景图之前，要先安装软件PTGuiPro，Pano2VR及photoshop。PTGuiPro安装在C盘，Pano2VR和PhotoShop可以装在任选路径。全景图的制作主要是以下几个步骤： 2.1.1加载图像 启动PTGuiPro，加载要拼接的图片，这些相片由数码相机采集。 2.1.2对准图像 选择“对准图像”，个别情况下，由于相邻图片之间明显的参照物太少，软件无法找到足够的控制点而无法合成全景图，此时就需要手动添加控制点并进行优化，直到可以合成拼接成功的全景图，最后创建全景图。 2.1.3拼接图片 在“输出文件”中修改路径及文件名（路径默认为原始相片的所在路径，路径一般不改，只修改文件名，文件名一般修改为拍摄物体的实际名称，如haibian.jpg）,这些设置好以后点击左下角的“创建全景图”。 2.1.4生成全景图 选择文件 启动Pano2VR软件，输入刚在在PTGuiPro软件中拼接好的“haibian.jpg”文件。类型默认是“自动”。路径不变，点击“确定”。出现图1的界面。 图1Pano2VR软件使用界面 输出结果 在输出结果中选择“flash，点击“增加”，弹出flash输出对话框，点击确定即可生成三维全景图，文件扩展名为：swf。 3去除天和地中的“黑洞” 在前面我们制作出了一个简单的三维全景图，但是全景图在旋转到地上时有时候会出现一个黑洞，天空中也会出现黑洞，我们必须把这个黑洞去除掉，下面就介绍去除黑洞的方法。 第一步：导入数据 启动Pano2VR软件，点击“选择输入”，会新弹出输入对话框，在“全景图”中选择“打开”，选择刚才在PTGuiPro软件中拼接好的“haibian.jpg”文件。类型默认是“自动”。路径不变，点击“确定”。 第二步：转换图片 选择“转换输入的图片”，在类型中选择“立方体面片”，输出文件中把文件名改为“haibian.tif”,其它参数不变。点击“转换”后，我们发现图片转换成6个立方体面片，如图2。6个立方体面片对应六个tif格式文件的 图片，前四个文件haibian_0.tif，haibian_1.tif，haibian_2.tif，haibian_3.tif表示水平方向的4张图片，haibian_4.tif表示天，haibian_5.tif表示地。一般情况，前四个文件都不需要修改，各别时候表示“天”的那张图片要用photoshop处理（方法和处理地的方法一样）。表示“地”的那张图片一般都有一个黑洞，要用photoshop把它修补好。 图2将输入的图片转换为立方体面片 第三步：在photoshop中处理图片。 56在photoshop中打开haibian_5.tif文件，在左边的工具栏中选择“修补工具”，上方的工具栏中要选择 “目标”(图3)用鼠标选择一块颜色正常的区域，把这个区域拖动到黑色的区域即可。若一次操作没有完全去除黑色区域，可以多次操作该步骤。(图4)。注：在photoshop中处理完图片后一定要保存图片（不需要另存）。 图3在Phoshop中处理“黑洞” 图4去除“黑洞”的效果 第四步：生成完整的全景图 (1)继续打开Pano2VR软件(在photoshop中处理图片时，Pano2VR软件和PTGuiPro是不能关闭的，最小化即可),点击“选择输入”，点击确定。 这时，下方的黑洞就消失了，再次点击“转换输入的图片”，把宽改为6324，这个宽度要和PTGuiPro中的宽度一样。修改输出文件：haibian.tif,最后点击“转换”。就制作成了一个完整的tif格式的图片(图5)。 图5(生成完整的tif文件) 在Pano2VR软件右方选择“新输出格式”，选择flash,点击添加及确定即可生成一个完整的三维全景图。虽然这个全景图已经可以使用，但是还不够完整，在实际制作过程中，一般把图片拼接好后立刻把天和地修补好，然后再添加热点、声音、文字等功能。 4添加热点、声音、文字等功能： 为了能使制作的全景图更加生动，要在全景图里面添加漫游热点，声音，文字等。热点相当于两个全景图之间的超链接，如图1，点击“交互热区”，进入热点设置界面（图6）， 图6热点设置界面 选择“点型交互热区”，双击图片出现一个红色的“热点”，输入标题内容。如输入：去往海边房屋(生成的全景图中，鼠标放在红色的漫游按钮上显示的内容为标题内容)。输入Url：输入要链接的flash文件，如，fangwu.swf。如果需要设置多个热点，在想要添加热点的地方双击鼠标即可添加。设置完成后点击“确定”。 点击“音频-修改”（图1）进入全景音频器对话框(图7)。双击某个区域，出现图7的界面，并在文件名中选择想要加入的音频文件。设置完成后点击“确定”。 图7音频器 在“皮肤”设置中（图8），可以添加文字，及一些功能按钮。 图8皮肤器 5照相机设置及拍摄技巧 基于笔者多年的拍摄经验，总结出了以下一些相片采集过程中相机参数的设计及一些拍摄技巧。 1、焦距把鱼眼镜头调成无穷远。这样可以让不同焦距的图片尽可能清晰。 2、在采集相片之前，一定要把云台的节点调好，这样会大大减少后期对照片的处理工作量。详细方法请参考文件“寻找云台节点” 3、拍摄照片时，把云台下方螺钉放到标有60字样的孔内，并拧紧。这样相机每转动60云台会卡一下，提示您已经转动了60，每转60拍摄一次，一周拍7张，第一张和最后一张相片相同。这样每张相片之间都有重合的部分。 4、拍摄过程中这些设置好的参数都是不变的，焦距只在鱼眼镜头上调成无穷远，闪光灯一般都关闭。 5、拍摄人员不能离开三角架，在拍摄的时候至少带一块备用电池。 6、搬动三角架时，照相机一定要关机并且从云台上取下来。 7、白天室内拍摄相机参数设置(拉窗帘)：感光度ISO：400；白平衡：自动；光圈：F8；曝光时间：根据提示调节。 8、白天室内拍摄相机参数设置(不拉窗帘)：感光度ISO：250；白平衡：自动；光圈：F8；曝光时间：根据提示调节。 9、晚上室内拍摄相机参数设置：感光度ISO：400；白平衡：灯光模式；光圈：F8；曝光时间：根据提示调节。 10、室外拍摄相机参数设置(白天阳光强烈)：感光度ISO：200；白平衡：太阳模式；光圈：F8；曝光时间：根据提示调节。 11、室外拍摄相机参数设置(白天多云)：感光度ISO：320；白平衡：多云模式；光圈：F8；曝光时间：根据提示调节。 12、室外拍摄相机参数设置(傍晚)：感光度ISO：400；白平衡：自动模式；光圈：F8；曝光时间：根据提示调节。 13、没有窗户的小房间内拍摄，最好把门关上，打开灯，感光度ISO：320-400；白平衡：自动模式；光圈：F8；曝光时间：根据提示调节。 图9武汉东湖三维全景图 6全景图的应用 图9就是是用PTGuiPro、Pano2VR制作的一个swf格式的武汉东湖全景图，在制作过程中用到了上面讲到的关键技术。 鼠标右键点击该文件，打开方式选择“interexplorer”,如果windows限制访问计算机的脚本或ActiveX控件，在提示处点击鼠标右键选择“允许阻止的内容”，这时就可以看到全景图了。在该全景图还可以进行热点漫游、自由旋转，当全景图旋转到湖中央时会发出水的声音。 全景图具有较好的显示度，相比较其他需要三维建模及仿真技术的虚拟现实技术，它只需要将所拍摄的图像拼接，就能够让人们实现身临其境的虚拟漫游。全景图的应用领域很宽广，它被广泛应用在旅游景点、房产应用、数字城市环境等方面。 全景图所具备的良好的沉浸感以及立体感给人们在现实和虚拟间搭起一座