基于web的虚拟场景构造与实现方法研究

[摘要] 分析基于web的全景虚拟技术实现原理,以泰山的场景为例利用该技术进行虚拟处理,给出了基于web的虚拟场景构造与实现方法。

[关键词] 全景虚拟全景图虚拟场景虚拟现实

虚拟全景又称三维全景虚拟现实(也称实景虚拟)是基于全景图像的真实场景虚拟现实技术。全景(英文名称是 Panorama)是把相机环360度拍摄的一组或多组照片拼接成一个全景图像,通过计算机技术实现全方位互动式观看的真实场景还原展示方式。本文以泰山风光虚拟全景展示系统为例,又做了进一步的处理,把研发的模型场景展示系统部署于web平台,远程客户端通过网络直接访问泰山风光全景展示系统。在播放插件(通常是Java或Quicktime、activex、flash)的支持下,使用鼠标控制环视的方向。

一、虚拟全景技术实现原理

虚拟全景展示系统,是利用普通的数码摄像机,环360度拍摄的一组照片通过无缝处理,拼接成的一张全景图像。然后通过applet的处理能力把全景图显示于applet开发的模型呈现引擎中。最终把该引擎作为显示层嵌入展示系统部署于web服务器上,以使得全景图形能在互联网上显示,并具有较强的互动性,能用鼠标控制环视的方向,可进行上下左右四个方向的移动,使观察者有身临其境的感觉,形成一套网络化的虚拟平台展示产品。

二、全景虚拟资源采集及其加工处理

1.获取资源的仪器准备

首先需要选定场景资源获取设备,最佳的选择是全景数码相机,或者是普通的高分辨率相机配上鱼眼镜头。当然也可以采用普通的数码相机,只是比全景数码相机处理资源模型多一些步骤,多一些处理工序。

2.拍摄点的选取

拍摄点的选取是一个重要的步骤,通过多次实验发现,拍摄点应该选取在易于拍摄角度转换的地方,因为拍摄的空间的360度全景,而因设备限制不可能一次性把整个空间360度的全景信息获取下来,需要多张连拍才能把整个空间360度的场景信息获取完全,因此应该选取易于转换拍摄角度的地点作为的拍摄点。通过为了更好的显现泰山的场景空间,更好的展示泰山原貌,拍摄点还要照顾到是否能够很好的体现出泰山的环境、氛围。

3.采集资源初步加工,模型预处理

拍摄到的场景资源是一张张分离的图片,360度一周的场景图片记录着一个场景的完整信息,因此需要通过图形合成拼接技术把独立分开的场景资源图片合成一张全景图片。在合成全景图的技术上,可以采用原始的手工在photoshop中合成的方式,目前有许多全景图的制作开发工具,例如cool360, PixMaker等。再根据真实的场景进行依次的拼接。因为我们是连拍的到的图片,所以相邻的图片将能完好的重合,再通过边缘的剪切处理就能够得到场景点的全景图资源。

三、applet呈现模型的实现

在Java Applet中,可以实现图形绘制,字体和颜色控制,动画和声音的插入,人机交互及网络交流等功能。 Applet还提供了名为抽象窗口工具箱(Abstract Window Toolkit, AWT)的窗口环境开发工具。 AWT利用用户计算机的GUI元素,可以建立标准的图形用户界面,如窗口、按钮、滚动条等等。

通过applet的java代码可以动态的载入全景图资源,同时把该全景图的一部分展示出来,这个时候,applet可以显示图片的区域就相当于上文提到的视窗口。而applet的事件能够及时响应用户的操作。当观察者移动到视窗口区域内,拖动鼠标的时候,相应就激发了鼠标按下事件。这个时候,applet呈现模型将及时获取鼠标的位置,然后把全景图中按下点位置跟随着鼠标的移动,这个时候就能实现全景图的移动,而对于观察者来说,他就感觉着该场景是跟随着他的操作进行移动的。而全景图片的宽度是一定的,当观察者把全景图移动到快出视窗口位置的时候,将把图片复位,实现了全景图片位置的回归。这样就能满足观察者无限制的拖动,也不会超出界限的效果,达到了虚拟的目的。

四、部署web平台

泰山风光全景虚拟展示系统部署于服务器上,系统采用j2ee技术实现了业务逻辑,同时把泰山风光的全景资源图片存储于资源服务器中,java脚本能够随时调用资源信息,完成复杂的业务逻辑处理,然后通过数据库的操作完成对全景图资源信息的数据持久化操作。

远程客户机通过url远程访问服务器资源,服务器接受到请求后调用后端业务逻辑处理,实现对请求资源的业务处理,从数据库中检索出需要的数据资源,然后向前传递,组装显示需要的数据资源,最终解释器实现对数据资源的翻译,把生成的基本html文档信息,通过http协议发送给远程。远程通过因特网把applet呈现模型引擎下载到本地客户端。同时把资源图片显示于视窗口中。客户通过鼠标的拖曳,就能够查看该场景点的信息。达到虚拟的目的。

泰山风光虚拟全景展示系统的软件模型构架部署图如图所示:

五、总结

本文以泰山的虚拟场景制作为例,在微机上对普通数码照相机环360 度拍摄的一组或多组照片通过无缝处理,拼接成的一张全景图像,然后通过applet的处理能力把全景图显示于applet开发的模型呈现引擎中,最终把该引擎作为显示层嵌入展示系统部署于web服务器上。远程用户通过网络访问服务器,由服务器对请求进行解析,调用业务逻辑,实现对全景资源的装载,然后把处理后的资源再通过网络返回给远程客户端,远程客户端操作呈现模型窗口,能够通过拖曳鼠标观赏泰山的真实风光景色。同时第一人称视角观看,如同观察者亲身置于场景中一般,实现对泰山风光的全景虚拟,既具有很好的真实感,又有很好的实施性和可操作性。

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