全景技術在鄉村旅游導覽項目中應用

1 概述

 

隨著社會的發展、經濟的進步，鄉村自然生態和人文環境不斷改善，吸引了大量周邊城市居民前來短途旅游、度假。鄉村旅游業逐漸成為當地經濟收入的重要組成部分。一個邏輯清晰、畫面真實的360°全景導覽，可以為游客提供極大的便利。不僅可以使游客提前總覽景點風光，了解目前情況，方便定制出行攻略，還可以為游客提供游覽過程中的輔助講解，方便游客深入了解當地景點文化。360°全景智慧旅游導覽（以下簡稱導覽）可以實現如下功能：（1）鄉鎮場景彩繪；（2）會館3D建模；（3）景點語音講解；（4）360°全景制作；（5）旅游動線導覽；（6）周邊景點檢索；（7）微信小程序開發等。

 

 

2 功能實現

 

開發項目由多個室內、室外場景構成。通過對項目需求的分解，將場景分割，并對每個場景進行如圖1所示的兩階段開發。第一階段為素材準備，目的是分析需求、整理文案、測量定位、采集素材，主要進行無人機定點航拍、虛擬場景三維構建、景點設施定位測量、旅游導覽詞制作等步驟；第二階段為功能開發與測試，主要對3D全景構建、場景彩繪與標注、智能導覽交互模塊等功能進行開發。

 

2.1全景圖制作

 

全景圖分為實景全景和虛擬全景兩種。（1）實景全景，通常使用無人機和全景相機進行實景拍攝，并通過計算機軟件或者后期圖片處理合成一張全景圖；（2）虛擬全景，通常采用地圖數據掃描建?；蛘呷斯そ５男问?，在3D引擎中構造一個虛擬的全景場景。

 

2.2 全景投影方式

 

全景圖是指在二維平面上以矩形呈現的無縫圖像空間，有以下3種常見的投影方式。

 

（1）立方體表面投影，即對立方體中心的視點、視角進行適當的圖像補償，以達到良好的圓周效果。投影產生的密度和質量均為6個像素、水平和垂直角度均為90°的正方形圖像，立方體表面投影圖像中有12條縫。

 

（2）球面投影。球面投影是全景技術中常用的投影方法。投影的全景圖與世界地圖相似，只是圖像中央的水平線保持水平，而其變形程度不同。離中心線越遠，全景就越扭曲，在兩個上端點和下端點形成兩條像素線。球面投影后，物體的水平特征彎曲，而垂直特征不彎曲。整個圖像只保留一條縫，便于處理和微調，是項目采用的主要方法。

 

（3）圓形投影。圓形投影是角投影的一種。投影的圖像與圓形魚眼透鏡相似，失真很大，但360°視角所產生的整個連續、無縫圖像包含所有三維信息。因為圖像的畸變較大，所以后期很難對圓形投影進行編輯。

 

 

2.3 實景全景

 

（1）圖像采集。獲取圖像材料的方式一般有兩種，1）使用專業的全景設備，例如，全景攝像機、魚眼或廣角鏡頭攝像機；2）使用數碼照相機或普通照相機。魚眼鏡片是一種特殊的超廣角鏡頭，焦距很短，為6~16mm，角度接近或超過180°，超出人眼所能看到的范圍。通常需要借助數碼相機、全景相機、無人機等設備進行圖像采集。在采集圖形過程中需要充分考慮：1）天氣因素，實景拍攝往往受室外光線的影響，良好的光照條件可以保障實拍照片的質量；2）環境布置，整體的環境和拍攝角度需要攝影團隊溝通。例如，在室內場景中拍攝，需要事先清場。

 

（2）圖像拼接。首先，獲取需要校驗的圖像源，然后對圖像進行預處理，進一步將所有圖像序列轉換為統一的坐標系，即統一坐標變換。完成后實施圖像配準、圖像融合，以獲得拼貼全景。通常，可選擇使用PTGui等軟件，指定并標注控制點，實現多張圖片的對位、圖像矯正和拼接。拼接時，在相鄰序列的圖像中找到重合點，根據軟件自動生成序號來描述這些控制點，并利用優化器，設置并優化控制點的精度。利用控制點表格對誤差較大的控制點進行排除。通過細節查看器放大、檢查是否有錯位情況。借助Pano2VR，結合PhotoShop輔助處理圖像細節部分，抹去拍攝腳架，實現補天、補地的神奇功能，達到高質量360°全景圖效果預期。

 

（3）圖像融合。為避免全景圖的拼接痕跡，將兩張對位成功的圖片實施融合平滑處理，并利用PhotoShop進行輔助加工處理，實現高質量的融合效果。通常，可選擇使用PTGui工具對圖像序列進行蒙版操作，操作主要包括：1）打開序列圖形中前后相序的圖像進行對比；2）使用綠色畫筆涂抹并保留圖像細節；3）使用紅色畫筆排除圖像細節；4）使用擦除器抹除多余細節；5）通過對相序圖像添加更多的控制點，不斷對準和校正圖像融合效果，得到最終滿意的全景效果；6）在生成拼接圖時，通過設置混合工具及羽化參數調整合成拼接效果。

 

（4）全景圖導出。為滿足不同應用平臺的使用，可通過使用Pano2VR等轉換工具導出不同格式的全景圖。通常，圖像拼接和融合后的圖未必是一個滿意的矩形圖像，還需要進行后處理操作以實現全景圖的導出要求。后處理操作主要包括：1）生成導出拼接圖；2）通過PhotoShop圖像處理軟件對其進行裁剪；3）將缺失的邊緣進行自由變換的扭曲處理；4）會根據項目需求，選擇不同的投影方式，將全景圖像轉換成常見圖片格式、HTML5格式、Flash等輸出格式。

 

 

2.4 虛擬全景

 

虛擬全景制作是指通過實地參數進行3D建模仿真，實現虛擬化場景的構建，并導出全景效果圖。對鄉村旅游景點的虛擬化實施主要包括如下方面。

 

（1）景點手繪虛擬化。通過前期對鄉村實景航拍圖，使用AI、CorelDraw等矢量繪制工具，進行1∶1手繪地圖制作，實現全鎮場景的手繪圖展示。制作時，1）需要與景區工作人員進行深度溝通，把握業務需求；2）確定景區圖的范圍和比例；3）對鄉村主要景點布局、設施信息、主題特色等信息進行提??；4）依據百度、高德地圖繪制底圖；5）根據要展示的主要景點和標識物搜集相關素材、資料；6）確定手繪風格，繪制路線、地形并著色；7）添加圖標和區域標注。手繪圖“去粗取精”的手法可以將生硬、復雜的實景地圖藝術化，同時，帶來的生動氣息也便于用戶觀察和使用。

 

（2）3D場景建模。根據航拍實景，對重點景點和區域進行三維場景重建。參照實物尺寸和布局，進行圖2實景全景3D場景建模。通常使用3DMax、Subspaint、ZBrush等建模工具制作模型、材質、貼圖，并利用Unity的高清渲染管線（HDRP）實現后期渲染，實現三維虛擬全景的制作效果。

 

（3）其他導覽功能。主要包括景區點位的導游詞編撰、點位配音和點位短片制作、圖文信息標注、導覽路線規劃和推薦。

 

3 結語

 

全景技術應用到鄉村旅游導覽項目中的工作流程，項目涉及技術較多，工作量較為繁重。綜合運用實物全景拍攝、三維建模技術實現高逼真的智慧旅游導覽項目。通過卡通手繪的景點概覽圖進行動線引導，以虛、實結合的景點交互和講解為主要功能，大大提升了鄉村旅游的宣傳品質，為促進美麗鄉村建設助力。

 

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