基于三维全景的虚拟旅游系统开发

2019-12-02杨晗唐珊肖怡然

电子技术与软件工程 2019年22期

文/杨晗唐珊肖怡然

随着人们物质水平的提升，对于精神需求也更为追求。旅游逐渐成为大众化的形式，而虚拟旅游作为一种新型的旅游形式深受业界以及游客的关注，其具有沉浸性、自主性以及多感知、超时空的特征，具有良好的交互性以及经济性。虚拟旅游可以有效的提升行业新型程度，真正的优化服务，做到资源的合理配置，是今后旅游行业发展的主要趋势与手段。

1 三维全景技术

三维全景技术制作简单便捷，快速，其硬件要求并不严格，相对于传统的三维建模技术来说可以实现实地场景取景具有更为真实的效果。三维全景技术在虚拟演示以及地图导航、数字城市等领域中广泛应用。

使用者通过三维建模技术手段可以通过鼠标任意选择视角，任意缩放、环视、仰视，实现了720 度的景色浏览，可以满足不同角度的浏览需求。通过实地取景可以真实的展示场景的具体面貌，具有较强的沉浸感，给人一种身临其境的感觉。使用者利用三维全景技术可以查看全景照片，在Java 插件支持之下文件的体积较小，在网络环境中可以实现传输共享。

通过三维全景图像制作可以实现图像采集、图像拼接以及图像优化三个步骤。图像采集主要通过数码相机、三脚架以及云台等设备进行信息采集。在图像采集之后通过输入图片、获取图片参数，设置参数等方式预览核查效果，根据需求进行图片格式转换，保存全景图等操作进而实现图像的拼接处理。而图像优化则就是利用PS 软件进行图片的调整，解决光线、亮度等问题，可以提升图片质量，增强图片的展示效果。

2 基于三维全景的虚拟旅游系统开发研究

基于三维全景的虚拟旅游系统开发研究是今后的研究重点，也是沉浸式旅游的核心内容。了解系统的设计关键技术手段，灵活应用三维全景技术可以为沉浸式、虚拟旅游的发展提供技术参考与支持。

2.1 系统总体设计

在进行基于三维全景的虚拟旅游系统设计中，在三维全景技术以及人性化设计理念的融合之下合理设计，可以增强用户体验。利用编程软件等工具进行设计，可以提升场景的真实性、直观性，在游览系统中可以显示最优的路径，进而为用户提供直观可视化的路线信息。基于三维全景的虚拟旅游系统具有较强的使用价值。

2.2 三维场景设计模块

2.2.1 虚拟景区

虚拟景区是基于三维全景的虚拟旅游系统的核心所在。通过虚拟场景、虚拟静物以及虚拟情景三个部分构成。虚拟场景就是虚拟所在景区的自然环境，通过虚拟化的方式设置天空、高山、胡泊等自然环境特征。而虚拟静物则就是对景点中的宫殿、花草树木等进行虚拟化处理。虚拟情景可以展示一些预设的情景，这些情景可以是景观现实中并不存在的事物。

2.2.2 解说系统

解说系统主要就是通过媒体等相关表达方式，使帮助信息接受者了解景观的性质以及主要的特点，通过特定的信息传播方式进行传递，信息接受者可以通过解说系统了解其具体的信息内容。基于传播媒介不同可以分为声音、图像、文字以及动画解说四种类型。

2.2.3 地图导航

地图导航就是将景区的缩略地图在虚拟系统中展示，使得人们确定自己所在的位置以及具体的行动方向，可以直观的、实时的了解自己所处的位置，根据自己的需求合理的选择方向。

2.3 系统框架设计

三基于三维全景技术、GIS、多媒体技术等多种技术手段集成处理，进行基于三维全景的虚拟旅游系统的设计，在开发重要分析用户需求以及体验，合理的设计。

在基于三维全景的虚拟旅游系统中其主要应用的BT'OWSPT'/SPT'VPT'模式(B/S 模式)，属于三层模式，主要分为表示层、处理层以及数据层。

在设计中利用三维全景图、ArcGIS 地理信息系统和C#开发等相关技术手段，通过多种语言介绍景点，可以在系统中真实的现实最优路径，进而为用户提供可视化、人性化的路线信息，通过直观的方式展示处理，有效的解决了传统旅游不直观等问题，为游客提供了极大的便利。

2.4 系统安全设计

随着网络信息技术的应用，在各种信息的传输、使用以及存储中，网络安全系统要具有一定的安全防护功能，禁止未经授权者访问与使用。对此，为了提升系统数据安全性在设计中通过保密技术。身份认证以及数据完整性等方式保障系统安全。

在技术的角度来说，主要通过攻击检测、数据加密等技术手段进行安全处理，制定了完善的安全政策，明确了用户的具体全新以及责任，通过安全技术架构以及框架的优化充分的保护了系统的安全性。

同时，为了避免计算机病毒而造成的信息数据丢失问题，系统在设计中要合理应用网络防毒软件实现对系统的检测分析。

2.5 三维全景导游系统的实现

通过现代化的计算手段进行系统设计，融合多种科技手段，通过GPS 定位技术、三维全景图技术以及多媒体集成技术、组件地理信息系统二次开发等多种技术手段结合声音、图片以及影像信息，操作简单便捷，可以满足人们旅游需求。在设计中其主要流程与关键技术手段具体如下：

2.5.1 素材采集

素材采集主要就是对景区地图以及各个景点解说以及照片采集。通过微单相机以及全景云台、无人机等设备进行照片拍摄，要保障临近照片具有25%～50%左右的交叠区域，保障其可以通过软件识别，实现拼接的效果。

2.5.2 制作全景图

拼接采集的信息构成全景图。图像拼接是全景图主要技术手段。根据要求进行图像与处理、实现特征匹配、图像融合，图像匹配以及图像融合是图像拼接中最为关键的两种技术手段。在拼接中最为常见的技术手段就是基于特征的拼接方式。

在此系统设计中主要就是基于特征点匹配算法通过PT Gui 软件进行拼接，实现了图像的拼接以及混合。PT Gui 软件可以支持多种格式的图像文件输入，构建普通图片、圆柱以及球形的全景照片。拼接之后的图像过度相对较为自然，没有过于明显的拼接痕迹。在处理中首先载入图像、然后进行镜头设置、选择投影模型、合理设置控制点、进行蒙版、优化处理，最后输出图片信息。在设置中载入图像选择全景图，然后系统会自动对准图像，如果系统无法自动匹配可以通过手动的方式提供控制点；控制点具有缝合重复特性，每个重叠图形要至少有三个控制点，保障其拼接成功。在控制点区域周边要保障平均的分布在两幅照片的纵向区域范围中，进而保障缝合效果整体更为均匀。最后生成全景图，根据具体状况进行后期调整，丰富亮度以及暗部的层次。

2.5.3 系统生成

合成全景图之后，通过全景图进行漫游场景的设计与制作。通过漫游软件进行处理，本文通过KRPano GUI 软件进行处理，其具有良好的扩展性以及易用性，具有简单便捷、性能突出的特点，功能较为强大，操作也更为便捷。通过WEB 图形化漫游制作平台进行处理，可以实现场景添加完成全景图导入处理，然后进行地图添加以及标注处理，最后进行场景漫游制作等相关交互性的处理。系统具有热点追踪的功能，在到达某一个景点之后，在寻找临近景点中可以利用热点追踪实现快速切换，具有人性化的特征。而在GPS ArcGIS 软件的配合之下可以实现理想与感性的有效融合，在获得精准地理位置的同时给人一种真实的感受。

2.5.4 网上发布

完成项目之后要做好发布设置操作处理，在完成之后保存发布，进行漫游预览，在项目文件夹中则就会自动生成html 以及swf 格式，用户根据自己的选择转换，在客户端则可以进行浏览。