全景图技术应用现状及若干技术问题论文
摘要：全景图技术是虚拟现实技术的一种，文章对其技术的特点进行了分析，分析了我国的应用现状，指出了目前全景图技术应用及发展的诸多问题，并对其核心技术问题提出了自己的观点和看法，指出了全景图技术应用及发展的趋势。
关键词：全景图技术；应用；技术问题
一、全景图技术特点及国内应用现状
(一)全景图技术特点
全景图技术比起其它需要大量的三维场景建模及仿真技术投入的虚拟现实技术手段而言，它采用拼接的现实全景图像轻而易举的帮助人们实现对身临其境的虚拟漫游及交互的渴望。对于很多现实环境的三维虚拟展示，诸如：旅游景点虚拟导览、城市环境三维全景虚拟、房产全景虚拟等等，都有非常实际的应用价值。全景图技术以其在虚拟现实技术中独有的优势，具有了其他虚拟现实手段所不具备的特点：1、它所需输入的数据少，数据采集及处理不十分复杂，只需事先拍摄一系列复合要求的图像即可：2、能够去除不必要的冗余信息，它只记录人们视觉感官最关心的视觉内容，减少了操作运行的负担；3、它无需硬件加速就能在Pc机上实时运行，对设备的投入和要求明显低于其他虚拟现实技术要求：4、它不依赖于特殊的设备，如头盔显示器等，可以方便的和用户发生虚拟场景的浏览交互；5、它能够显示高质量图像，并且处理时间与场景的复杂度无关，这是用三维场景建模手段实现全景浏览所无法匹及的。
(二)全景图技术国内应用现状
在目前网络技术条件下，全景图技术所具备的虚拟现实技术的良好的立体感及沉浸感使得它的展示效果备受人们的欢迎。在目前的Web3D当中，它也是最具实用价值和效益的技术之一。虽然说全景图技术的应用领域广泛，但却由于受到人们认识上的局限，其起步不久的三维全景技术还存在诸多问题：
1、产品缺乏虚拟导览。场景中的全景虚拟再现的结果除了使人们获取想要的基本视觉信息之外，与其关联的最直接的结果信息就是场景的地理和空间位置信息，而很多的全景图技术应用都只是孤立的处理场景的全景演示效果，却忽视了在整个地理环境中的.导览功能，这在大场景的全景技术应用中最为突出。如何使虚拟导览采用多媒体人机交互界面和交互信息导航方式，使地图方位与全景方位相结合，给人们获取更清晰的全景概念?这是我们在实际应用中需要面临和思考的问题。
2、社会对技术的认知度及应用推广度不高。全景技术在中国的发展一直明显滞后，这其中一个重要的原因就是它还没被众多的网络和网站所接受。同时，采集和图片处理技术也限制了它的发展及商业运营模式。在应用逐渐走向民用的进程中，当人们还都沉浸在由虚拟现实技术所带来的科幻电影、cG动画等视觉享受的时候，很少有人肯俯下身关注这样一个技术复杂度不高、应用准入相对简单的技术。
3、技术在行业中的深入结合度不高，自身发展受到其他技术发展制约。由于技术推广应用发展的缓慢，造成了技术在行业领域中应用的深层次发展的滞后，更多可以开拓的应用领域和功能也总是没有新的进展和突破。全景图技术在网络中的应用同样受到了计算机硬件、网络带宽限、客户端软硬件等诸多技术因素的影响，其技术应用成熟度与推广度受到多方面因素制约。
二、全景图技术的若干技术问题
对于虚拟全景图技术的关键问题我们大致可以从三方面来考虑：
(一)全景图的获取技术
全景图的获取途径大致有：1、全景照相机；2、配备较大视域的镜头拍摄，如鱼眼镜头拍摄；3、将视频帧重新投影至一单独参考帧；4、利用普通相机采集若干能够覆盖整个可视空间的照片序列或视频。全景图的拍摄通常采用：1、单一投影中心法。摄像机固定在三脚架上，并围绕相机光心旋转，如图[1]：2、多投影中心法，单一相机在不同拍摄位置，或多个相机在固定位置同时向不同方向拍摄，如图[2]：
(二)全景图的拼合、接缝融合生成技术
全景图的生成过程可以说是全景图技术中的一个重点，它要经过折叠变换、图像整合、接缝平滑等过程最终实现全景图的生成效果。
1、折叠变换
折叠变换过程是对相邻图像作折叠变换，得到统一图像空间的中间样本，在该空间内对图像作局部匹配和图像整合，然后通过坐标变换，得到最终的全景画面。在折叠变换过程中，我们可以通过单纯的平移处理、刚体变换(平移加旋转)、仿射变换和投影变换进行完成。
2、图像整合
图像整合是寻找图像间的对应关系以及对应关系间的映射，整合过程是全景图生成技术的关键所在。
3、接缝平滑
在图像经过了折叠变换和图像整合之后，镶嵌而成的图像中都会含有明显的边界，这是由于图像经常不在同一时间和地点拍摄完成所造成的曝光差异所引起，另外图像序列间的平移和旋转也并非绝对精确，再加上镜头可能带来的径向失真现象，这些都是接缝产生的原因。对于接缝的处理我们可以借助图像处理软件来完成，直接实现对图像的拼接，如利用Photoshop的直接合成功能对邻近图像进行处理，但仍有部分的细节处理一定要由技术人员手动完成才能保证全景图的最终效果和质量。
(三)发布及网络嵌入技术
全景图的最终制作合成与发布，我们可以借助全景图制作软件完成，如：UleadCool 360、360 Flash PanoViewer、360Panoram a Pro、3D Vista Publisher、HotMedia(IBM)、UR Wox(UR Toolbox)、Quick Time uR(Apple)。全景图的发布我们可以借助于PTViewer技术，用Java Applet嵌入HTML页面来实现。随着Flash技术在网页中应用的日渐普遍及流行，我们也可以借助于Action Scrip来实现全景的发布。随着全景图获取及生成技术的日渐成熟，嵌入技术逐渐成为了全景图在网站中应用的重要技术核心。
三、综述
在虚拟技术越来越贴近人们的生活和应用的时候，全景图技术无疑给我们带来了一个更好地架起虚拟与现实之间的桥梁。如果我们能将它更好的同网络结合、同现实空间位置结合，必将会为我们带来更多虚拟世界的便利与惊喜，相信这一技术定能随着人们观念的转变和认识的深入，更多的走进我们。
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