梁阳辉　李立波

摘要：随着VR虚拟现实技术的不断进步和5G网络的普及，VR全景影像的应用将会进入我们生活的各个领域，同时通过网络VR直播也会产生巨大的商业应用价值。使用全景航拍无人机进行拍摄不仅可以帮助我们简化复杂的航拍工作，还能呈现给人们更为身临其境的全新画面。本文主要介绍基于无人机全景拍摄在VR直播中应用的无人机全景视频拍摄技术要点，展望行业未来的发展。

关键词：无人机;全景视频拍摄;VR 网络直播;5G应用

1 前言

VR全称为VirtualReality，即虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它可以利用计算机三维技术创建一种模拟环境，或者使用全景摄影生成三维现实环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真。用户通过VR頭显即可沉浸到该虚拟或现实环境中。通过网络直播的方式将VR数据实时传输到用户终端，这就是时下最热门的VR网络直播技术。区别于传统直播的二维平面所带来的体验感，VR 网络直播可让观众根据自己的意愿，控制镜头上下左右移动，带来身临其境的效果。而使用航拍无人机进行全景视频拍摄不仅可以帮助我们实现复杂的高空拍摄工作，还能呈现给人们更为广阔和有着奇特视觉的全新画面，体验空中飞行的快感。如果与VR 网络直播结合，观众可体验到实时参与大型户外活动、体育赛事、明星演出、旅游景观等飞行视觉的VR直播内容，在5G网络时代会有巨大的商业应用和科研价值。

2 VR网络直播的主要特点

相比传统的网络视频直播，VR网络直播主要表现出以下四个特点：

（1）多感知性，传感器技术可以让观众通过传感器的帮助获得视觉、听觉、空间感等一系列逼真的内容感知，区别于传统网络视频直播， VR 技术可以让观众足不出户也能享受到真实的现场感。

（2）交互性，是指用户对虚拟环境内物体的可操作性和从环境获取反馈的自然程度。 例如，直播观众可以一个观察眼前出现的虚拟展品来获取这个展品的触感、大小、颜色等基本信息，也可以获取年代、历史背景等其他信息，这是传统的二维视频直播所无法做到的。

（3）沉浸性，是指用户感到作为主角存在于拟环境中的真实程度。区别于传统的二维直播体验，VR 直播可以从多个角度让观众获得“临场感”的真实体验。

3 无人机全景视频拍摄技术在VR网络直播中的制作流程

基于无人机全景视频的虚拟现实直播系统主要由：无人机、全景视频相机、图传模块、移动控制终端、VR直播云服务器、沉浸式可视设备组成。

主要制作流程如下：

（1）无人机全景视频数据采集。使用无人机搭载的全景视频摄影机在现场进行航拍，其中全景视频摄影机包含上下两个全景摄像头，用于采集现场360°全景视频，保证视场的全方位覆盖，同能够实时将上下两个摄影机的图像进行无缝连接，形成完整的球形影像。

（2）无人机拍摄数据传输。无人机与移动控制端采用无线数据连接，VR直播云服务器与移动控制终端、可视设备采用互联网或者虚拟专用网方式连接。可以实现无人机拍摄数据实时传输到VR图像处理中心。

（3）VR图像处理中心实时接收所述360°全景视频以及全景视频相机参数，确定场景内各目标的相关信息，所述相关信息包括场景内各目标的空间位置、距离、大小、方位、速度;最终生成动态三维全景视频。

（4）移动控制终端用于将VR图像处理中心回传的三维全景视频实时上传到VR直播云服务器;VR直播云服务器用于高速缓存一套或多套无人机对应的移动控制终端传输过来的三维全景视频，根据直播用户需求进行实时转播。

（5）用户通过沉浸式可视设备即VR头显，可以实时接收VR直播云服务器转播的三维全景视频，并快速处理视频图像还原真实的3D场景，从而实现三维全景视频实时网络直播。

4 当前无人机全景视频拍摄的不足与解决方法

当前使用无人机进行全景的动态视频拍摄仍然处于起步阶段，很多技术并不成熟，需要进一步完善。主要的技术问题有：

（1）目前无人机全景航拍主要形式有：下部悬吊单反或摄影机，底部悬挂全景摄影机，顶部或底部搭载全景相机三种形式。此模式只能拍摄静态全景，将多张不同角度拍摄的照片拼合成720°全景图，顶部受遮挡，同时无人机也会被拍到画面中，需后期处理，所以无法拍摄完全无死角的动态全景。

（2）直接将全景相机固定在无人机上，由于机身与摄影机采用刚性连接，无人机在空中运动时，画面会随机身动作产生晃动，影响画面稳定性和清晰度。

拟解决方法：

（1）采用上下两枚360°全景相机或多目全景相机拍摄，上下各生成一个半球形影像，拼合后形成720°无缝球形影像，而无人机处于两个相机间的视觉盲区，拍摄时不会在画面中出现，无人机相当于隐形，不会对拍摄画面造成影响，无需后期处理即可使用（图-1），因此除一般拍摄外亦可用于VR全景视频直播。

（2）为避免航拍过程中受气流等影响导致画面晃动，在中间部分采用多轴转向结构配合陀螺仪，实现与机身部分的柔性连接，即使无人机产生晃动，通过自动修正角度，摄影机图像依然可以不受影响，保持稳定，当机身出现倾斜，中部多轴转向机构协同工作，保证摄影机保持水平。（图-2）

5 结语

目前VR全景影像已经大量应用在房地产、建筑规划设计、旅游等领域，但多数都局限在地面实景小范围拍摄，而且以静态图片模型为主。使用无人机进行VR摄影乃至网络直播仍然处于探索阶段，随着VR虚拟现实技术的不断进步和5G网络的普及，预计不久的将来可以普及大型户外活动、体育赛事、旅游科研等领域。全景无人机VR直播可以作为视频直播内容的一个重要的补充，会产生巨大的商业应用价值而受到越来越多人的关注。

作者简介

梁阳辉（1970-），男，广东省广州人，讲师，研究方向：产品设计、VR虚拟仿真应用、3d打印。

李立波（1980-），男，广东省广州人，硕士，讲师，研究方向：数字影像拍摄制作、商业摄影、全景影像。