赵智 蔡彬卓 张雷

[摘 要]VR全景图制作是摄影与无人机航拍技术课程中的关键环节和典型应用。论文以VR全景图制作为例，分析了该教学内容实施项目化教学的可行性以及适用性，进而将项目化教学引入VR全景图制作教学过程。通过PTGui平台、小组实施等方式，学生能够进行项目设计、推进直至完成，对项目实施中出现的问题进行了有针对性的解决，保证了教学过程的顺利开展及学生项目的实施效果。结果表明，在VR全景图制作教学中引入项目化教学，有益于提高教学效果，且学生对软件的综合运用能力、项目实施能力都得到有效提高。

[关键词]VR全景图;项目化教学;无人机航拍;PTGui

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）10-0011-03

摄影与无人机航拍技术是现代教育技术专业的重要课程之一，课程开设的目的是引导学生掌握多旋翼无人机飞行及航拍技术，并利用无人机进行视频航拍、照片拍摄及全景制作。课程内容包含传统摄影技术、无人机应用以及图像后期处理软件等方面，综合性及应用性强，涉及多学科知识，且具有逻辑性及知识连贯性不强、教学内容分散的特点。教学过程中，学生普遍反映课程学习难度较大、知识点上下关联性差，不易掌握。

项目化教学是把一个教学单元作为一个项目，而不是在学科知识的逻辑中建构课程内容，课程内容与现实商业活动有直接联系。李小涛等人[1]提出在STEAM教育中以项目学习完成了学业，培养了学习者的创新能力;胡文超等人[2]研究了项目教学与产教融合平台间的关系，并对两者间的互动实效性提出了关键性举措;杨婷等人[3]在电子技术实验中采用了项目式教学，发挥了学生的主观能动性，培养了学生的工程知识、协作能力;冯小军等人[4]、赵茂锦等人[5]对项目化教学设计的原则、方法、关键要素及评价进行了研究。可见，项目化教学可以让学生更好地提高知识应用能力、拓展眼界、提高知识综合运用能力。

近年来流行的全景图片制作软件有PTGui、Pano2VR等，叶萍萍等人[6]使用PTGui Pro、Pano2VR软件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;索南尖措等人[7]用Pano2VR软件及Insta360 Nano全景相机制作出具有漫游热点、背景音乐、文字介绍的校园VR全景图，为人们提供了良好的校园参观体验。综合来看，相对于其他全景拼图软件来说，PTGui可做很细致的操控，功能强大，操作简单，因而得到大量应用。

VR全景图制作是摄影与无人机航拍技术课程中的重要知识点，VR全景可作为旅游景区的全景漫游，以虚拟现实的方式宣传景区，有利于提高景区的知名度，能够吸引更多游客，从而促进旅游企业的进一步发展。本文以VR全景图制作知识点为例，引入项目化教学，以调动学生学习积极性，提高工程化实践能力及综合技能。

一、项目化教学

项目化教学是指师生通过共同实施一个“项目”而进行的教学活动。项目本身是以生产一件产品或提供一项服务为目的的任务。适合用于开展项目化教学的项目具有以下特点：一是来源于真实的生产经营活动，与企业实际生产过程或经营活动有直接关系;二是项目能将理论知识和实践技能结合在一起，具有综合性;三是完成项目具有一定难度，必须结合项目实施学习新的知识、技能，解决过去未遇到过的实际问题;四是学生独立（或合作）制订工作计划、组织实施、检查评估，在实践中安排自己的学习;五是有明确而具体的成果展示，可以评判质量优劣，师生共同评价工作成果和工作学习方法[8]。

二、VR全景图制作的项目化教学实施

（一）项目化教学的适用性分析

开展VR全景图制作知识点教学的目的是让学生能够独立完成全景图的制作，在教学过程中能够生产一件（数字）产品。教学内容涉及无人机摄影、图像处理后期软件的使用和网络发布等知识与能力，具有综合性，被广泛用于旅游景点的宣传和虚拟漫游，与真实生产经营活动密切相关，制作过程具备一定难度，学生需制定工作计划并组织实施才能够更好地完成制作。综合以上分析可以看出，VR全景图制作的教学完全符合项目化教学的实施条件。

（二）VR全景图制作的工具软件

PTGui制作全景照片包含原照片的输入、参数设置、控制点的采集和优化、全景的粘贴、输出完成全景等过程，通过Panorama Editor直观调整水平、垂直、中心点，快捷地制作出炫目的全景图片，导入照片后配准镜头参数就可以自动拼接和融合为全景图像。

（三）VR全景图制作教学案例

VR全景图制作的方法随着软件与硬件的发展而发生了很大的变化，从使用单目相机等设备在固定的角度拍攝多张照片获取相片素材，像玩拼图游戏一样把这些照片拼接成一张全景照片，到用多目全景相机一次拍下一组照片、用专门的软件一次生成全景图，全景图制作的效率与质量都有很大的提高[9]。教师考虑到设备的易用性和可操作性，在教学中使用大疆无人机实现基本素材的获取（采用大疆自带的相机作为拍摄工具），它能够实现拍摄广阔远景，配合全景图片拼接软件PTGui来实现VR全景图的制作。学生采取小组团队的形式开展项目，有助于提高设备利用率和学生的团队协调能力。

1.获取照片

以大疆无人机“御”为拍摄设备，在手机APP中打开无人机控制端软件DJIGO4，将照相模式设置为全景照片;选择合适的地点，将无人机升空到合适的高度，调整无人机至合适角度，按下拍摄按钮即可自动拍摄一组34张用于拼接的照片。

完成该部分项目任务是有较大难度的，这也是教学环节中的难点。实际教学过程中确实也有相当一部分学生提出拍摄质量不佳、全景效果不好的问题，其主要原因如下：首先，大疆无人机的内置相机并不是专业全景相机，故无法达到专业全景相机的效果;其次，操作者的空间感，包括空间想象能力、构图能力等方面，都会对拍摄效果产生巨大影响。

鉴于此，教学中必须采取针对性的分析讲解及配套的练习才能帮助学生得到尽可能好的拍摄效果。

（1）详细分析无人机拍摄全景照片的原理，向学生强调拍摄环境的重要性，包括拍摄高度和环境因素两个方面。无人机镜头视角有限，拍摄范围有限，在选定高度后，上下视角不可能包含所有场景，所以拍摄高度的选取非常关键，必要时还需分段拍摄再按高度合成。为了让学生能够尽快掌握其原理，可先通过手机中全景图拍照练习使用在不同高度进行单张全景图的拍摄，使学生深刻体会旋转速度、旋转时水平稳定性以及拍摄的高度对拍摄效果的影响。环境因素主要指无人机拍摄时天气的因素，拍摄时的风速、光线分布情况都会直接影响到拍摄效果。全景拍摄不同于传统的单张标准幅面相片的拍摄，它的超宽幅度决定了在拍摄时会包含更多的光线信息，如果此时风速过快会导致无人机在空中悬停时出现抖动，在光线不足的环境下就会拍摄失败，而光线变化过快或是无人机镜头在旋转拍摄时如果正好遇上逆光，现有民用镜头就很难达到合适的曝光强度调整及过渡自然的拼接效果。学生在实际操作中可尽量选择无风或是微风的多云天气，此时光线过渡自然、无明显光线突变，无人机可以稳定悬停，有利于提升拍摄效果。

（2）空间感需要学生在实践中反复地练习、积累、构建。对于不同的拍摄对象，拍摄的高度选择是不同的，拍摄的高度与场景大小相关，拍摄场景越大飞行高度就越高，反之亦然。构图反映了作品内部结构与外部结构的一致性，由于全景拍摄幅度明显变大，对构图能力的要求没有标准幅面相片那么高，但依然要满足构图的基本形式并灵活使用构图的方法进行拍摄，尽可能好地体现出对象的重要方面，这对于旅游宣传类的拍摄来说尤为重要，可能会直接影响到观赏者的体验效果。学生在项目实施中可以通过从不同角度对同一对象进行拍摄，后期进行小组讨论来评判构图的效果好坏。

以上两个难点，学生通过反复尝试、实践、总结还是能够基本掌握的，但是要想达到专业水平还需花大量时间进行积累。毕竟原始素材的获取对后期编辑起着关键作用，而且操作经验、构图能力、用光能力等都只能是在不断的实践中摸索、积累、体会，在反复尝试中提高综合能力。

2.导入原始底片，调整图像

启动PTGui，点击“加载图像”，导入上一步获取的34张照片。在导入照片后若出现颠倒或反向的情况，可以点击旋转按钮，调整到合适方向，调整图像顺序、对齐等。一般情况下选择默认的设置就可以满足大多数场合的使用。

尽管大多数学生可以较为轻松地完成这一操作，但对于操作能力较强的学生，教师在教学中可以引导其对全景图像进行深度编辑，包括对图片的水平、弧度、中轴等进行调节，从而进一步熟悉软件功能，以获得更多的制作效果。

3.创建全景图，修改缺陷

通过“创建全景图”功能，软件自动将单幅照片进行拼接，在原素材图像的文件夹中生成格式为jpg的全景图。但此时生成的全景图会有一些缺陷，最常见的就是图片中的天空部分会出现黑洞，这就需要进行有针对性的处理。

学生在项目实施中对大多数步骤完成得较好，但是也反映出不少问题，主要集中在对图片缺陷问题的处理方法五花八门。这也说明VR全景制作对学生的综合运用能力有较高要求。刘鑫国[10]使用Photoshop中的滤镜工具实现了多种图片特效，刘鹤楠[11]利用色彩范围抠图法等方法成功地对复杂图像进行了处理。因此，教师在教学中可以适当地对图像处理方法进行讲解，比如针对图片出现黑洞的问题，可以使用Photoshop印章工具或是滤镜进行处理。

该环节会涉及多工具的使用，部分学生会受到软件操作不熟练、前期基础较差等的影响，不容易获得较好的全景图片输出效果。教学中应该多注意观察学生的实时制作效果，在效果不理想时给学生更多的鼓励和指导，增强学生的信心。

4.上传、设置、分享全景图

为生成可在手机端浏览的VR全景图，需将全景图上传到“720云全景虚拟现实社区”。然后引导学生注册、登录网站，在其主界面上将前期制作完成的全景图逐一上传，生成VR全景图，通过网站生成该全景图的二维码和链接地址以供访问。

以上操作完成后，学生基本可以实现简单的VR全景图的制作。学有余力的学生还可以在网站上进行深度编辑。教师在教学中可以引导学生通过对“作品管理”“视角”“热点”等操作，在作品中插入音乐、场景链接、图片链接、视频等内容，进一步丰富全景图内容，提高可观赏性。

（四）教学反思

通过项目化教学能够让学生不同程度地完成VR全景图制作，体验到项目实施带来的动力感。采用无人机航拍获取原始图片，完成的VR全景图作品具有“全视角、真实景、高清晰、可互动”的特点，可实现虚拟实景漫游——上下左右共720度全视角的观看效果，该效果无视角盲点，观看者犹如置身情境之中，立体真实，用鼠标进行任何方向的拉动都能观看得到。学生对于全景制作的效果比较激动，项目进行中团队成员的分工合作提高了学生的组织能力与团队合作能力。在多软件综合运用方面，学生也能体会到不小的压力，这有助于提高学生对相关课程的学习积极性。对于学习能力较强的学生，教师可以在教学中引导其将项目中获取的照片由3DMAX三维设计软件渲染输出系列单帧效果图[12]，从而生成应用于设计领域的高质全景图。

三、结语

VR全景图制作是摄影与无人机航拍技术课程的关键环节，本研究对比了项目化教学在VR全景图制作知识点中的适用性，并成功地将其引入教学中。根据项目主题，学生借助PTGui平台，通过照片获取、图片处理而完成整个全景图制作，教学过程以小组的工作方式实施，从整个项目的方案设计、前期信息的收集、项目的具体推进直至最终完成项目作品，每一个环节既发挥了学生的主观能动性，同时也促进了学生责任感和协作精神的形成。教学实践证明，灵活有效地开展项目化教学，可以激发学生的学习兴趣，培养其独立决策、解决专业实际问题的能力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李小涛，高海燕，邹佳人，等.“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁：从基于项目的学习到创新能力的培养[J].远程教育杂志，2016（1）：28-36.

[2] 胡文超，陈童.项目教学与产教融合平台建设的互动关系研究[J].高等工程教育研究，2016（6）：118-121.

[3] 楊婷，刘沛津，彭莉峻.CDIO模式下电子技术实验项目式教学研究与探索[J].实验室研究与探索，2018（2）：212-215.

[4] 冯小军，赵鹏飞，陈秀虎，等.课程项目化教学设计的原则与方法[J].中国职业技术教育，2016（5）：33-36.

[5] 赵茂锦，李振陆.项目教学法设计的关键要素及评价[J].中国职业技术教育，2017（8）：47-50.

[6] 叶萍萍，罗宏.基于PTGui Pro、Pano2VR的三维全景图制作方法与应用[J].城市勘测，2012（4）：66-69.

[7] 索南尖措，陈家威.基于Pano2VR的校园VR全景图制作方法与应用[J].计算机时代，2018（11）：70-72.

[8] 蔡芹.创新创业教育项目化教学实施的出发点、要点及路径[J].教育与职业，2019（3）：53-56.

[9] 乔国臻，张茹涵，赵国梁.基于HTML5的虚拟校园三维漫游系统研究[J].测绘技术装备，2018（1）：33-36.

[10] 刘鑫国.滤镜特效在Photoshop中的应用[J].信息与电脑（理论版），2016（6）：129.

[11] 刘鹤楠.Photoshop在复杂图像处理与抠图中的应用研究[J].软件，2018（12）：191-193.

[12] 周洁.基于3ds MAX的室内全景效果图制作技术分析[J].信息记录材料，2019（9）：239-240.

[责任编辑：庞丹丹]