深度游新趋势，带上全景导览技术游乡村
1 概述
随着社会的发展、经济的进步，乡村自然生态和人文环境不断改善，吸引了大量周边城市居民前来短途旅游、度假。乡村旅游业逐渐成为当地经济收入的重要组成部分。一个逻辑清晰、画面真实的360°全景导览，可以为游客提供极大的便利。不仅可以使游客提前总览景点风光，了解目前情况，方便定制出行攻略，还可以为游客提供游览过程中的辅助讲解，方便游客深入了解当地景点文化。360°全景智慧旅游导览（以下简称导览）可以实现如下功能：（1）乡镇场景彩绘；（2）会馆3D建模；（3）景点语音讲解；（4）360°全景制作；（5）旅游动线导览；（6）周边景点检索；（7）微信小程序开发等。
2 功能实现
开发项目由多个室内、室外场景构成。通过对项目需求的分解，将场景分割，并对每个场景进行如图1所示的两阶段开发。第一阶段为素材准备，目的是分析需求、整理文案、测量定位、采集素材，主要进行无人机定点航拍、虚拟场景三维构建、景点设施定位测量、旅游导览词制作等步骤；第二阶段为功能开发与测试，主要对3D全景构建、场景彩绘与标注、智能导览交互模块等功能进行开发。
2.1 全景图制作
全景图分为实景全景和虚拟全景两种。（1）实景全景，通常使用无人机和全景相机进行实景拍摄，并通过计算机软件或者后期图片处理合成一张全景图；（2）虚拟全景，通常采用地图数据扫描建模或者人工建模的形式，在3D引擎中构造一个虚拟的全景场景。
2.2 全景投影方式
全景图是指在二维平面上以矩形呈现的无缝图像空间，有以下3种常见的投影方式。
（1）立方体表面投影，即对立方体中心的视点、视角进行适当的图像补偿，以达到良好的圆周效果。投影产生的密度和质量均为6个像素、水平和垂直角度均为90°的正方形图像，立方体表面投影图像中有12条缝。
（2）球面投影。球面投影是全景技术中常用的投影方法。投影的全景图与世界地图相似，只是图像中央的水平线保持水平，而其变形程度不同。离中心线越远，全景就越扭曲，在两个上端点和下端点形成两条像素线。球面投影后，物体的水平特征弯曲，而垂直特征不弯曲。整个图像只保留一条缝，便于处理和微调，是项目采用的主要方法。
（3）圆形投影。圆形投影是角投影的一种。投影的图像与圆形鱼眼透镜相似，失真很大，但360°视角所产生的整个连续、无缝图像包含所有三维信息。因为图像的畸变较大，所以后期很难对圆形投影进行编辑。
2.3 实景全景
（1）图像采集。获取图像材料的方式一般有两种，1）使用专业的全景设备，例如，全景摄像机、鱼眼或广角镜头摄像机；2）使用数码照相机或普通照相机。鱼眼镜片是一种特殊的超广角镜头，焦距很短，为6~16mm，角度接近或超过180°，超出人眼所能看到的范围。通常需要借助数码相机、全景相机、无人机等设备进行图像采集。在采集图形过程中需要充分考虑：1）天气因素，实景拍摄往往受室外光线的影响，良好的光照条件可以保障实拍照片的质量；2）环境布置，整体的环境和拍摄角度需要摄影团队沟通。例如，在室内场景中拍摄，需要事先清场。
（2）图像拼接。首先，获取需要校验的图像源，然后对图像进行预处理，进一步将所有图像序列转换为统一的坐标系，即统一坐标变换。完成后实施图像配准、图像融合，以获得拼贴全景。通常，可选择使用PTGui等软件，指定并标注控制点，实现多张图片的对位、图像矫正和拼接。拼接时，在相邻序列的图像中找到重合点，根据软件自动生成序号来描述这些控制点，并利用优化器，设置并优化控制点的精度。利用控制点表格对误差较大的控制点进行排除。通过细节查看器放大、检查是否有错位情况。借助Pano2VR，结合PhotoShop辅助处理图像细节部分，抹去拍摄脚架，实现补天、补地的神奇功能，达到高质量360°全景图效果预期。
（3）图像融合。为避免全景图的拼接痕迹，将两张对位成功的图片实施融合平滑处理，并利用PhotoShop进行辅助加工处理，实现高质量的融合效果。通常，可选择使用PTGui工具对图像序列进行蒙版操作，操作主要包括：1）打开序列图形中前后相序的图像进行对比；2）使用绿色画笔涂抹并保留图像细节；3）使用红色画笔排除图像细节；4）使用擦除器抹除多余细节；5）通过对相序图像添加更多的控制点，不断对准和校正图像融合效果，得到最终满意的全景效果；6）在生成拼接图时，通过设置混合工具及羽化参数调整合成拼接效果。
（4）全景图导出。为满足不同应用平台的使用，可通过使用Pano2VR等转换工具导出不同格式的全景图。通常，图像拼接和融合后的图未必是一个满意的矩形图像，还需要进行后处理操作以实现全景图的导出要求。后处理操作主要包括：1）生成导出拼接图；2）通过PhotoShop图像处理软件对其进行裁剪；3）将缺失的边缘进行自由变换的扭曲处理；4）会根据项目需求，选择不同的投影方式，将全景图像转换成常见图片格式、HTML5格式、Flash等输出格式。
2.4 虚拟全景
虚拟全景制作是指通过实地参数进行3D建模仿真，实现虚拟化场景的构建，并导出全景效果图。对乡村旅游景点的虚拟化实施主要包括如下方面。
（1）景点手绘虚拟化。通过前期对乡村实景航拍图，使用AI、CorelDraw等矢量绘制工具，进行1∶1手绘地图制作，实现全镇场景的手绘图展示。制作时，1）需要与景区工作人员进行深度沟通，把握业务需求；2）确定景区图的范围和比例；3）对乡村主要景点布局、设施信息、主题特色等信息进行提取；4）依据百度、高德地图绘制底图；5）根据要展示的主要景点和标识物搜集相关素材、资料；6）确定手绘风格，绘制路线、地形并着色；7）添加图标和区域标注。手绘图“去粗取精”的手法可以将生硬、复杂的实景地图艺术化，同时，带来的生动气息也便于用户观察和使用。
（2）3D场景建模。根据航拍实景，对重点景点和区域进行三维场景重建。参照实物尺寸和布局，进行图2实景全景3D场景建模。通常使用3DMax、Subspaint、ZBrush等建模工具制作模型、材质、贴图，并利用Unity的高清渲染管线（HDRP）实现后期渲染，实现三维虚拟全景的制作效果。
（3）其他导览功能。主要包括景区点位的导游词编撰、点位配音和点位短片制作、图文信息标注、导览路线规划和推荐。
3 结语
全景技术应用到乡村旅游导览项目中的工作流程，项目涉及技术较多，工作量较为繁重。综合运用实物全景拍摄、三维建模技术实现高逼真的智慧旅游导览项目。通过卡通手绘的景点概览图进行动线引导，以虚、实结合的景点交互和讲解为主要功能，大大提升了乡村旅游的宣传品质，为促进美丽乡村建设助力。
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