1、基于图象的建模技术基于图象的建模技术虚拟环境的创建虚拟环境的创建虚拟现实建模：虚拟现实建模：虚拟环境的建模虚拟环境的建模基于图形学的渲染基于图形学的渲染基于图像的渲染基于图像的渲染基于图形学的渲染：几何造型几何造型光照模型与渲染算法光照模型与渲染算法三维观察三维观察纹理影射纹理影射基于图像的建模技术基于图像的建模技术基于图象的建模和绘制VR特性：在虚拟环境中产生身临其境的感受特性：在虚拟环境中产生身临其境的感受VR对计算机图形学的挑战：对计算机图形学的挑战：高质量的，实时的图高质量的，实时的图像像生成生成高分辨率的显示高分辨率的显示自然的交互自然的交互经典的图形学：能在很短的时间里产生具有经典
2、的图形学：能在很短的时间里产生具有相当复杂度的真实感图形，但其相当复杂度的真实感图形，但其固有的矛盾固有的矛盾使它无法满足高级使它无法满足高级VR的要求，在一定程度上的要求，在一定程度上限制了限制了VR技术的应用和推广；技术的应用和推广；从另外一个角度考虑了这个问题，即能否从另外一个角度考虑了这个问题，即能否直直接由真实场景的图片来构造虚拟场景接由真实场景的图片来构造虚拟场景呢？呢？摄像机摄像机环境或物体的二维增强表示或三维模环境或物体的二维增强表示或三维模型，即型，即基于现场图像的基于现场图像的VR景物建模？景物建模？问题：问题：真实场景图片：真实场景图片：点阵结构的像素图像点阵结构的像素图
3、像，没有三，没有三维几何信息，没有光照信息维几何信息，没有光照信息图片反映真实场景某一个角度的视觉特征，改图片反映真实场景某一个角度的视觉特征，改变观察视角时，无法由单幅图看到其它角度的变观察视角时，无法由单幅图看到其它角度的场景场景从图像中获取场景的三维几何信息从图像中获取场景的三维几何信息计算机计算机视觉，未完全解决视觉，未完全解决基于图像渲染的想法尽管直接，但一直没有引起大家的深入研究。1993年，年，Apple公司推出公司推出QuickTime VR系统系统基于柱面全景基于柱面全景图像图像的虚拟现实系统的虚拟现实系统支持用户在虚拟环境中左看、右看、上看、下支持用户在虚拟环境中左看、右看
4、、上看、下看、看、3600环视、沿固定路线前进与后退等漫游环视、沿固定路线前进与后退等漫游用户观察到的视觉效果完全具有照片质量用户观察到的视觉效果完全具有照片质量第一次向人们展示第一次向人们展示基于图像的方法基于图像的方法也可以也可以构造出一个十分优秀的虚拟现实系统构造出一个十分优秀的虚拟现实系统QuickTime VR是不是VR系统？不支持自由前进和后退，没有头盔显示器和数据不支持自由前进和后退，没有头盔显示器和数据手套；当时很多计算机图形研究人员并不完全承手套；当时很多计算机图形研究人员并不完全承认它是一个虚拟现实系统，认为它认它是一个虚拟现实系统，认为它相当于图形学相当于图形学中的纹理影
5、射技术。中的纹理影射技术。但没多久，学术界便确认了基于图像渲染的学术但没多久，学术界便确认了基于图像渲染的学术地位，并于地位，并于20世纪世纪90年代兴起了新的研究浪潮年代兴起了新的研究浪潮基于图象的建模与绘制技术基于图象的建模与绘制技术IBMRIBMR（Imaged-Based Modeling and Rendering）基于图象的建模与绘制技术基于图象的建模与绘制技术图形学：如何由图形学：如何由几何模型绘制图象几何模型绘制图象计算机视觉：如何从计算机视觉：如何从场景图象中重建场场景图象中重建场景几何景几何IBMR：试图从图象：试图从图象几何几何图象链中完图象链中完全或尽可能多的全或尽可能
6、多的消除几何部分消除几何部分，使绘制，使绘制更接近真实自然更接近真实自然IBMR、计算机图形学、计算机视觉、计算机图形学、计算机视觉 ：方法：方法 ：状态：状态图形、图象建模比较图形：图形：建模复杂，占用大量的人力和物力建模复杂，占用大量的人力和物力绘制速度：实时和复杂，真实感的矛盾绘制速度：实时和复杂，真实感的矛盾图象：图象：用用相片相片代替几何输入进行建模和图象合成代替几何输入进行建模和图象合成（1）利用从相片中抽取的三维信息，重构传统）利用从相片中抽取的三维信息，重构传统的几何模型的几何模型（2）将照片作为系统的输入，使用二维的、基）将照片作为系统的输入，使用二维的、基于图象的视图重构方
7、法于图象的视图重构方法图形学中应用图象的例子：纹理映射技术图形学中应用图象的例子：纹理映射技术基于图象的建模：用预先获得的一组图象基于图象的建模：用预先获得的一组图象表示场景的形状和外观；新图象的合成通表示场景的形状和外观；新图象的合成通过适当地组合原图象实现；过适当地组合原图象实现；IBMR的优点：的优点：建模容易：拍摄照片建模容易：拍摄照片绘制快：视图绘制快：视图视图视图真实感强真实感强什么是基于图像的建模与绘制？什么是基于图像的建模与绘制？基于图象的造型与绘制（IBMR）例：基于图象的造型（IBM）应用图象得到应用图象得到 场景的外观场景的外观 场景的几何信息场景的几何信息 光照光照 反
8、射特性反射特性 运动特性运动特性很容易构很容易构造真实感造真实感场景场景基于图象的绘制已有图象可以已有图象可以用来构造新视用来构造新视点的图象点的图象不必进行所有不必进行所有光照计算光照计算可以快速可以快速的进行绘的进行绘制制IBMR技术包括技术包括两类不同的方法两类不同的方法基于计算机视觉的技术基于计算机视觉的技术基于图象的绘制（基于图象的绘制（IBR）技术）技术基于计算机视觉 利用计算机视觉的方法重建场景的利用计算机视觉的方法重建场景的3D模型，模型，并利用图象中的纹理细节进行绘制。并利用图象中的纹理细节进行绘制。基于计算机视觉（Cont）重建三维模型重建三维模型空间位置？基于计算机视觉（
9、Cont）点重建点重建基于图像的渲染（IBR）？纹理映射？图像用作某一场景的近似纹理映射？图像用作某一场景的近似纹理映射：定义纹理空间坐标与三维模型中对应纹理映射：定义纹理空间坐标与三维模型中对应位置之间的位置之间的映射函数映射函数，这种映射的说明既困难又，这种映射的说明既困难又耗时，经常需要人工干预；耗时，经常需要人工干预；纹理映射的另一个局限：它依赖于基础的三维几纹理映射的另一个局限：它依赖于基础的三维几何模型，而三维几何模型的构建相当费时费力。何模型，而三维几何模型的构建相当费时费力。大部分虚拟环境的三维模型是聘请专业人士大部分虚拟环境的三维模型是聘请专业人士手工手工绘制绘制的，如影片的
10、，如影片泰塔尼克号泰塔尼克号中中“泰塔尼克泰塔尼克”号巨轮便是好莱坞花巨资（约号巨轮便是好莱坞花巨资（约2500万美元）精心万美元）精心绘制而成的；绘制而成的；构建构建三维几何模型三维几何模型的困难与的困难与定义纹理坐标映射定义纹理坐标映射点点组合在一起时，问题变得更复杂了。组合在一起时，问题变得更复杂了。基于图像渲染（基于图像渲染（Image-Based Rendering，简称简称IBR）IBR技术目标IBR的目标的目标从已有图象得到新视点的图象从已有图象得到新视点的图象原因：原因：图象容易得到图象容易得到IBR：以抽样的：以抽样的离散图形离散图形组成基础数据，处组成基础数据，处理与组织这
11、些图像数据得到环境的理与组织这些图像数据得到环境的连续描连续描述。述。如虚拟友谊广场：如虚拟友谊广场：一组离散图像：选择有限个视点，若干个方向一组离散图像：选择有限个视点，若干个方向IBR技术处理和组织这些图像，构造出一个虚技术处理和组织这些图像，构造出一个虚拟友谊广场；拟友谊广场；支持用户在其中任意角度、任意方向自由漫游支持用户在其中任意角度、任意方向自由漫游图像是基础，图像被认为是二维空间上的图像是基础，图像被认为是二维空间上的一种测量。在图像处理中，其几何联系是一种测量。在图像处理中，其几何联系是图像图像空间上的二维相邻空间上的二维相邻。基于图像渲染：考虑全局的基于图像渲染：考虑全局的三
12、维几何相邻三维几何相邻。获取像素之间的三维几何联系，重构虚拟获取像素之间的三维几何联系，重构虚拟环境的连续描述。环境的连续描述。由由IBR的定义可知，的定义可知，IBR的的输入输入是离散的图是离散的图像集，像集，输出输出是一个连续变化的函数。是一个连续变化的函数。虚拟环境的连续描述可以总结为虚拟环境的连续描述可以总结为全光函数全光函数。IBR技术核心把图象看作光线的集合把图象看作光线的集合而不是象素的集合而不是象素的集合IBR技术全光函数给我们足够多的采样光线，是不是可以插值得到给我们足够多的采样光线，是不是可以插值得到附近的光线？附近的光线？全光函数：全光函数：从空间中全光函数：从空间中任意
13、点任意点在在任何时候任何时候所所看到的看到的任意波长任意波长的的光线的集合光线的集合。全光函数描述一个观察者在一个特定空间全光函数描述一个观察者在一个特定空间中所接收到的所有辐射能量，而不是一个中所接收到的所有辐射能量，而不是一个光照源或一个视点。光照源或一个视点。全光函数P7=P(Vx,Vy,Vz,t)是一个七维函数；是一个七维函数；从理论上讲，只需采样环从理论上讲，只需采样环 境并重建出全光函数，境并重建出全光函数，IBR就变得非常容易。就变得非常容易。但实际上，重建七维的全光但实际上，重建七维的全光函数很难实现，几乎是不可函数很难实现，几乎是不可能的。能的。McMillan和和Bisho
14、p忽略忽略和和t，提出全光建，提出全光建模系统，从一组离散采样点产生连续五维模系统，从一组离散采样点产生连续五维全光函数全光函数五维函数五维函数 P5=P(Vx,Vy,Vz,)然而五维函数仍然难以重构，然而五维函数仍然难以重构，Levoy等和等和Gortler等分别提出了光场函数和光图函数，等分别提出了光场函数和光图函数，在一定的条件下，把五维的全光函数降为在一定的条件下，把五维的全光函数降为四维。四维。四维光图函数的定义：四维光图函数的定义：McMillan和和Bishop将全光函数简化为一将全光函数简化为一个用五个变量描绘位置和方向的函数，个用五个变量描绘位置和方向的函数，如果假设空气是透
15、明的，则光线通过空如果假设空气是透明的，则光线通过空间的光亮度是恒定的；再假设，只考虑间的光亮度是恒定的；再假设，只考虑远离一个有界物体凸起表面的那个光源，远离一个有界物体凸起表面的那个光源，只需描绘这个物体表面的全光函数值。只需描绘这个物体表面的全光函数值。光场光场(Lightfields)技术把全光函数缩小到了技术把全光函数缩小到了4维表达，但数据量仍然十分庞大而且不容易维表达，但数据量仍然十分庞大而且不容易采集。采集。同心拼图技术解决了这些问题，将光图函数同心拼图技术解决了这些问题，将光图函数降到了降到了3维的形式，从而提供了很好的应用维的形式，从而提供了很好的应用可能。可能。什么是同心
16、拼图？什么是同心拼图？同心拼图（同心拼图（concentric mosaics）：由位于同）：由位于同心圆上的照相机拍摄的一系列细长的图片（心圆上的照相机拍摄的一系列细长的图片（slit images）拼接而成的。）拼接而成的。由一架照相机在不同视点（由一架照相机在不同视点（viewpoint）拍摄的）拍摄的照片组合成的，而这些视点是连续分布的。照片组合成的，而这些视点是连续分布的。同心拼图的采样系统由数架固定在水平旋转杆同心拼图的采样系统由数架固定在水平旋转杆上的相机构成，每架相机沿着各自的圆周做连上的相机构成，每架相机沿着各自的圆周做连续运动。续运动。技术将以其旺盛的生命力进入人类生活空间
17、技术将以其旺盛的生命力进入人类生活空间的方方面面的方方面面雄伟的万里长城雄伟的万里长城秀丽的桂林山水秀丽的桂林山水巍峨的华山泰山巍峨的华山泰山历史博物馆历史博物馆科技馆科技馆英雄纪念碑英雄纪念碑 在网络中的应用：在网络中的应用：网上虚拟购房，远在上海的客户只要登录北京网上虚拟购房，远在上海的客户只要登录北京的售楼公司网址，则大到所售楼房的外观，小的售楼公司网址，则大到所售楼房的外观，小到每个房间的灯具、地毯质地等场景便一览无到每个房间的灯具、地毯质地等场景便一览无余，而客户所要做的只是双击鼠标。余，而客户所要做的只是双击鼠标。虚拟全景空间虚拟全景空间 基于图像渲染的虚拟现实系统基于图像渲染的虚
18、拟现实系统90年代，年代，QuickTime VR与与IPIX Viewer等等一批新型系统的推出，向人们展示了一个一批新型系统的推出，向人们展示了一个个方便制作、高质量的虚拟全景空间生成个方便制作、高质量的虚拟全景空间生成平台；平台；而而Internet的普及又为虚拟全景空间的推广的普及又为虚拟全景空间的推广与应用构筑了一个很好的舞台；与应用构筑了一个很好的舞台；全景图像实际上描述的是一个二维的全光全景图像实际上描述的是一个二维的全光函数，即在全光函数函数，即在全光函数P7=P(Vx,Vy,Vz,t)中，全景图像描中，全景图像描述了固定视点（述了固定视点（Vx,Vy,Vz）、时间）、时间t与
19、波长与波长范围范围的情况下，变化观察视角（的情况下，变化观察视角（,）得）得到的任意观察方向上所看到虚拟场景集；到的任意观察方向上所看到虚拟场景集；以全景图像技术为基础构建出的虚拟全景以全景图像技术为基础构建出的虚拟全景空间是当今最成熟、最实用的一个基于图空间是当今最成熟、最实用的一个基于图像渲染的虚拟现实系统；像渲染的虚拟现实系统；虚拟全景空间？基本定义：视点空间基本定义：视点空间（1）视点：指用户在某一时刻在场景中的）视点：指用户在某一时刻在场景中的观察点，观察时所用的焦距固定。观察点，观察时所用的焦距固定。（2）视点空间：在某一视点处，用户所观）视点空间：在某一视点处，用户所观察到的场景
20、。察到的场景。视点空间定义限定了视点的位置，对观察视点空间定义限定了视点的位置，对观察方向未作任何限定，即视点空间包含任意方向未作任何限定，即视点空间包含任意观察方向上用户所看到的全局场景。观察方向上用户所看到的全局场景。虚拟全景空间：虚拟全景空间：单个视点空间反映的是一个三维点空间，单个视点空间反映的是一个三维点空间，而一个虚拟现实系统往往需要建立一个而一个虚拟现实系统往往需要建立一个N维维的虚拟空间；的虚拟空间；点空间点空间:用户只能靠改变视角来观察不同的用户只能靠改变视角来观察不同的场景；场景；N维的虚拟空间：用户可通过改变空间位置维的虚拟空间：用户可通过改变空间位置观察不同的场景；观察
21、不同的场景；N维虚拟空间能反映虚拟空间在维虚拟空间能反映虚拟空间在时间时间上的变上的变化，风景名胜岁季节的变化，白天黑夜的化，风景名胜岁季节的变化，白天黑夜的变化等变化等N维虚拟空间中视点的变化可以不局限于物维虚拟空间中视点的变化可以不局限于物理时空，如在教学楼中安排一间美国总统理时空，如在教学楼中安排一间美国总统办公室等办公室等这样的这样的N维虚拟空间称为虚拟全景空间维虚拟空间称为虚拟全景空间（Virtual Panoramic Space）VPS由众多视点组成，视点空间是由众多视点组成，视点空间是VPS的的基本组成单元；基本组成单元；空间操纵：用户通过一定手段可以在虚拟空间操纵：用户通过一
22、定手段可以在虚拟空间中漫游；空间中漫游；视点空间内操纵：操纵视角，视点空间内操纵：操纵视角，360。全视野全视野视点空间间操纵：位置变化、时间变化、超现视点空间间操纵：位置变化、时间变化、超现实场景变化实场景变化VPS的组成：的组成：全景图像全景图像生成器生成器空间编辑器：把不相干的全景图像组织空间编辑器：把不相干的全景图像组织成用户可以任意漫游的虚拟全景空间成用户可以任意漫游的虚拟全景空间VPS浏览器：提供给用户漫游功能浏览器：提供给用户漫游功能全景图像：能反映全局场景的图像全景图像：能反映全局场景的图像（Panaromic Image）局部图像：反映用户在某一视角看到的场局部图像：反映用户
23、在某一视角看到的场景景全景图像的定义全景图像的定义全景图像的制作全景图像的制作全景图像的特点全景图像的特点全景全景图像的应用图像的应用全景图像的定义：三维全景三维全景虚拟全景虚拟全景实景虚拟现实实景虚拟现实全景图全景图360。全景全景全景摄影全景摄影定义（1）全景是把相机环全景是把相机环360 度拍摄的一组或多组照度拍摄的一组或多组照片拼接成一个全景图像，通过计算机技术实片拼接成一个全景图像，通过计算机技术实现全方位互动式观看的真实场景还原展示方现全方位互动式观看的真实场景还原展示方式。在播放插件（通常式。在播放插件（通常Java或或Quicktime、activex、flash）的支持下）的
24、支持下,使用鼠标控制环使用鼠标控制环视的方向，可左可右可近可远视的方向，可左可右可近可远。使用户感。使用户感到就处在现场环境当中，产生身临其境的逼到就处在现场环境当中，产生身临其境的逼真视觉效果。真视觉效果。定义（2）全景摄影是把相机环全景摄影是把相机环360度拍摄的一组照片度拍摄的一组照片拼接成一个全景图像，用一个专用的播放拼接成一个全景图像，用一个专用的播放软件在互联网上显示，并使您能用鼠标控软件在互联网上显示，并使您能用鼠标控制环视的方向，可左可右可近可远。使您制环视的方向，可左可右可近可远。使您感到就在环境当中，您好像在一个窗口中感到就在环境当中，您好像在一个窗口中浏览外面的大好风光浏
25、览外面的大好风光。定义（3）全景，是对场景的超大视角乃至全景，是对场景的超大视角乃至360度完整场景度完整场景范围进行展示的照片。范围进行展示的照片。通过对专业相机捕捉整个场景的图像信息用软件通过对专业相机捕捉整个场景的图像信息用软件进行合成，用专门的播放器进行播放，把二维的进行合成，用专门的播放器进行播放，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给观赏者。平面图模拟成真实的三维空间，呈现给观赏者。给观赏者提供各种操纵图像的功能，放大缩小，给观赏者提供各种操纵图像的功能，放大缩小，各个方向移动观看场景，达到模拟和再现场景的各个方向移动观看场景，达到模拟和再现场景的真实环境的效果。真实环境的效果
26、。全景图像：全景图像：球面全景图像球面全景图像多面体全景图像多面体全景图像柱面全景图像柱面全景图像视点空间：球体、多面体与圆柱体视点空间：球体、多面体与圆柱体柱形全景：把拍摄的照片投影到以视点为柱形全景：把拍摄的照片投影到以视点为中心的有限高度的圆柱上，从而水平中心的有限高度的圆柱上，从而水平360度度观看四周的景色，但用鼠标向上下拖动时，观看四周的景色，但用鼠标向上下拖动时，上下的视野将受到限制，看不到天顶，也上下的视野将受到限制，看不到天顶，也看不到地底。即垂直视角小于看不到地底。即垂直视角小于180度。度。球形全景：球形全景：把拍摄的照片投影到以视点为中心的把拍摄的照片投影到以视点为中心
27、的圆球上从而能水平圆球上从而能水平360度，垂直度，垂直180度，即全视角度，即全视角360X180观看全景照片。可以说用户已经融入了虚观看全景照片。可以说用户已经融入了虚拟环境之中了。拟环境之中了。球形全景照片的制作：球形全景照片的制作：首先必须全视角拍摄，即要把上下前后左右全首先必须全视角拍摄，即要把上下前后左右全部拍下来，普通相机要拍摄很多张照片。部拍下来，普通相机要拍摄很多张照片。然后再用专用的软件把它们拼接起来，做成球然后再用专用的软件把它们拼接起来，做成球面展开的全景图像面展开的全景图像最后选用播放软件，把全景照片嵌入网页。最后选用播放软件，把全景照片嵌入网页。立方体全景立方体全景
28、(cubic Panorama)：这种全景这种全景照片是由前，后，左，右，上，下照片是由前，后，左，右，上，下6张照片张照片无缝拼接而成。相机位于立方体的中心，无缝拼接而成。相机位于立方体的中心，也是全视角也是全视角,实际效果与球形全景类似。实际效果与球形全景类似。全景图像的制作：怎样生成三维全景呢？怎样生成三维全景呢？硬件和软件硬件和软件拍摄：需要相机和鱼眼镜头、云台、三角拍摄：需要相机和鱼眼镜头、云台、三角架等硬件来拍摄出鱼眼照片架等硬件来拍摄出鱼眼照片照片的数字化和全景照片的合成：使用全照片的数字化和全景照片的合成：使用全景拼合发布软件把拍摄的鱼眼照片拼合景拼合发布软件把拍摄的鱼眼照片拼
29、合选用播放软件并把它嵌入网页，发布成可选用播放软件并把它嵌入网页，发布成可以播放和浏览的格式。以播放和浏览的格式。常见的全景制作硬件：常见的全景制作硬件：一次成像：一次成像：Oneshot环拍设备：环拍设备：Roundshot，Panoscan组合设备：数码相机组合设备：数码相机+鱼眼镜头鱼眼镜头+全景云台全景云台 常见的全景制作软件：常见的全景制作软件：著名软件企业：著名软件企业：3Divsta、Ipix、Iseemedia、Ulead、上海杰图等。、上海杰图等。常见合成软件：常见合成软件：Panotool、Photovista、Ipix、Ulead cool360、造景师等、造景师等常见播
30、放工具：常见播放工具：Ptviewer，Iseemedia的的Realtime Viewer，Quicktime Player等。等。发布制作工具：国内的漫游大师，国外的发布制作工具：国内的漫游大师，国外的3Dvista publisher，IBM Hotmedia等。等。拍摄拍摄:全景摄影全视角拍摄，特点全景摄影全视角拍摄，特点:（1）相机必需准确可靠定位相机必需准确可靠定位:由于相机的视由于相机的视角大多小于角大多小于360度，因此必须拍摄多张照片才度，因此必须拍摄多张照片才能记录全视角图像信息，为了使多张照片光滑能记录全视角图像信息，为了使多张照片光滑地连接成全景投影图像，相机必需准确可
31、靠定地连接成全景投影图像，相机必需准确可靠定位在一个中心点上，有专用设备可供选购，可位在一个中心点上，有专用设备可供选购，可以准确定位相机。许多爱好者仅仅使用三角架以准确定位相机。许多爱好者仅仅使用三角架也能拍出好的全景照片。也能拍出好的全景照片。全景图像的制作拍摄（2）选用超广角镜头选用超广角镜头:对全对全360度全景照片，相机镜头的视角越小，度全景照片，相机镜头的视角越小，拍摄的照片就越多，后处理就越复杂。因此最拍摄的照片就越多，后处理就越复杂。因此最好选用小于好选用小于18MM的的鱼眼镜头，鱼眼镜头，比如选用比如选用18MM的镜头需要拍的镜头需要拍8-10张张(照片之间应有适照片之间应有
32、适当的重叠当的重叠)，而选用，而选用8MM的鱼眼镜头只需拍的鱼眼镜头只需拍2-3张。张。按一次快门就可以拍下全按一次快门就可以拍下全360度的专业相机，度的专业相机，价格昂贵。价格昂贵。为什么需要鱼眼镜头？为什么需要鱼眼镜头？普通照片的水平视角和垂直视角能捕捉普通照片的水平视角和垂直视角能捕捉到的范围分别为到的范围分别为 90度左右和度左右和70度左右。度左右。鱼眼镜头能使拍摄到图片的水平视角和鱼眼镜头能使拍摄到图片的水平视角和垂直视角都达到垂直视角都达到180度，整个场景只需要拍度，整个场景只需要拍摄两张图片就可以。摄两张图片就可以。8mm鱼眼镜头拍的鱼眼镜头拍的180度广角照片度广角照片
33、鱼眼镜头拍摄的照片鱼眼镜头拍摄的照片云台的作用？云台的作用？相机节点（相机节点（Nodal Point）：）：“节点节点”指照指照相机的光学中心，穿过此点的光线不会发相机的光学中心，穿过此点的光线不会发生折射。生折射。在拍摄鱼眼照片时，相机必须绕着节点转在拍摄鱼眼照片时，相机必须绕着节点转动，才能保证全景拼合的成功。云台的作动，才能保证全景拼合的成功。云台的作用正是如此。用正是如此。云台安装于三脚架上。保证相机转动时，云台安装于三脚架上。保证相机转动时，镜头的镜头的“节点节点”正好位于转动轴上。正好位于转动轴上。不采用云台而直接使用数码相机和鱼眼镜不采用云台而直接使用数码相机和鱼眼镜头拍摄鱼眼
34、图像将会头拍摄鱼眼图像将会产生偏移产生偏移。拍摄时没有采用云台，空间信息不完全，拍摄时没有采用云台，空间信息不完全，图像无法正确拼合，加了云台，节点的位图像无法正确拼合，加了云台，节点的位置保持不变，偏移消失置保持不变，偏移消失 使用云台拍摄后进行拼合的图像没有拼缝使用云台拍摄后进行拼合的图像没有拼缝和错位和错位（3）取景与用光取景与用光:取景要兼顾水平四面八方，还要顶天和立地，取景要兼顾水平四面八方，还要顶天和立地，球形和立方体全景顶天和立地的巧妙取景可以球形和立方体全景顶天和立地的巧妙取景可以产生融入三维环境的效果。产生融入三维环境的效果。用光是全景拍摄的难点，由于是用光是全景拍摄的难点，
35、由于是360度拍摄，度拍摄，无法回避直射的阳光，反差大难以控制，与普无法回避直射的阳光，反差大难以控制，与普通摄影不同。但摄影的用光和拍摄技巧全部可通摄影不同。但摄影的用光和拍摄技巧全部可以用在全景的拍摄中。以用在全景的拍摄中。数字化数字化:把照片输入计算机把照片输入计算机 数字相机数字相机:直接输入计算机。直接输入计算机。胶片照相机胶片照相机:用扫描仪数字化照片后输入计算机。用扫描仪数字化照片后输入计算机。全景图像的制作数字化 合成全景照片合成全景照片:把拍摄的多张照片合成一把拍摄的多张照片合成一个全景照片是全景制作的重点。个全景照片是全景制作的重点。柱形全景合成最简单，球形和立方体全景柱形
36、全景合成最简单，球形和立方体全景则必须经过几何变换才能合成。则必须经过几何变换才能合成。全景图像的制作合成全景照片首先将拍摄好的正面、反面的两张鱼眼图首先将拍摄好的正面、反面的两张鱼眼图片导入软件片导入软件导入拍摄好的前后两个半球的鱼眼照片导入拍摄好的前后两个半球的鱼眼照片将前后半球拼合成一张完整的全景图。将前后半球拼合成一张完整的全景图。自动拼自动拼合鱼眼合鱼眼图片并图片并在鱼眼在鱼眼图下面图下面生成全生成全景图的景图的预览预览 合成后的全景图像合成后的全景图像 后期的润饰后期的润饰:由多张照片合成的全景照片往由多张照片合成的全景照片往往在照片之间对比度，色彩、清晰度、层往在照片之间对比度，
37、色彩、清晰度、层次上有许多差异，必须由图像处理软件编次上有许多差异，必须由图像处理软件编辑和修改，最常用的软件是辑和修改，最常用的软件是Photoshop。全景图像的制作后期润饰全景照片在互联网上的显示全景照片在互联网上的显示:全景图片拼合好以再使用软件将其发布成全景图片拼合好以再使用软件将其发布成可以播放和浏览的格式。可以播放和浏览的格式。全景可发布成网页格式、全景可发布成网页格式、exe格式、格式、mov格格式（需要式（需要quicktime播放器才能播放）等。播放器才能播放）等。全景图像的制作互联网上显示全景照片嵌入网页后，借助于一个浏览器全景照片嵌入网页后，借助于一个浏览器的插件在互联
38、网上显示。这个插件可以是的插件在互联网上显示。这个插件可以是JAVA小程序，也可以是一个小程序，也可以是一个IE的的ActiveX控件。控件。JAVA小程序是自动下载和自动执行小程序是自动下载和自动执行的，其功能是显示全景照片，并使能用鼠的，其功能是显示全景照片，并使能用鼠标拖动观看。标拖动观看。用用Quicktime 5 显示显示QTVR全景全景 应用在网页中的全景应用在网页中的全景 杰图FlyVR实景虚拟现实平台 gis地图与地图与现实场景的现实场景的互动结合给互动结合给人们带来建人们带来建模无法实现模无法实现的真实感受的真实感受 立德：街景地图网站立德：街景地图网站“我秀中国我秀中国”，
39、Google街景：街景：http:/ 1、全景虚拟导览介绍（交互式漫游）、全景虚拟导览介绍（交互式漫游）2、旅游景点虚拟导览展示、旅游景点虚拟导览展示 3、酒店网上三维全景虚拟展示、酒店网上三维全景虚拟展示 4、房地产行业虚拟全景运用、房地产行业虚拟全景运用 5、产品商业全景展示应用、产品商业全景展示应用 6、娱乐休闲空间三维全景虚拟展示应用、娱乐休闲空间三维全景虚拟展示应用 7、汽车三维全景虚拟展示应用、汽车三维全景虚拟展示应用 8、虚拟校园三维全景虚拟展示应用、虚拟校园三维全景虚拟展示应用 9、政府开发区环境展示、政府开发区环境展示 讨论？360度全景图像是否是真正的虚拟现实？度全景图像是
40、否是真正的虚拟现实？当定点在某一视点向四周进行环视时，虚拟现当定点在某一视点向四周进行环视时，虚拟现实与基于三维全景照片的观赏效果一样。实与基于三维全景照片的观赏效果一样。在观赏三维互动全景照片时，人们的确获得了在观赏三维互动全景照片时，人们的确获得了这种在这种在“真正真正VR”场景中一样的空间感、方位场景中一样的空间感、方位感和沉浸感（除了不能向任意方向漫游外），感和沉浸感（除了不能向任意方向漫游外），说明它并没有枉担说明它并没有枉担“三维三维”之虚名。之虚名。虚拟现实的最大意义虚拟现实的最大意义把一个不再身边把一个不再身边存在的场景空间可以在观众面前展示，让存在的场景空间可以在观众面前展示
41、，让观众不用去现场就能体验到该场景的现场观众不用去现场就能体验到该场景的现场环境。环境。基于基于360度全景图像的度全景图像的交互导览交互导览展示具备虚展示具备虚拟现实的最大特征，达到真正有效的信息拟现实的最大特征，达到真正有效的信息传递展示的效果目的。传递展示的效果目的。虚拟现实的人机交互信息导航虚拟现实的人机交互信息导航 目前大多数的虚拟展示技术都用来目前大多数的虚拟展示技术都用来单个节单个节点场景或物品的展示点场景或物品的展示，但是假如果是一个大，但是假如果是一个大型的虚拟展示馆或旅游景区，那么面对众多型的虚拟展示馆或旅游景区，那么面对众多的展厅和景点，实现之间的相互完美超链接的展厅和景点，实现之间的相互完美超链接就必须设计人机交互导航。就必须设计人机交互导航。基于图像的虚拟以基于图像的虚拟以站立节点站立节点为单位，观看的视为单位，观看的视点是预先设置好的，不能像基于多边行的三维点是预先设置好的，不能像基于多边行的三维虚拟空间那样，可以漫游走到任意的站立点观虚拟空间那样，可以漫游走到任意的站立点观看。看。一个好到交互导航设计结合节点的变换，同样一个好到交互导航设计结合节点的变换，同样能达到好的虚拟导览展示效果，弥补基于图像能达到好的虚拟导览展示效果，弥补基于图像全景虚拟的这一缺陷。全景虚拟的这一缺陷。
