基于IBR技术的全景图综述

谢安　曾敏霞　陈华波　林泊帆　刘毅文

摘要：目前基于图像绘制技术（IBR）已成为虚拟现实研究领域中的热点课题，而全景图作为其研究的一个重要方向，具有很大的研究价值。为了使人们对全景图有所了解，本文首先概述了全景图的背景和意义，及这个领域内的主要研究内容和进展情况，并介绍了全景图中的主要生成流程和相关理论；然后针对当前全景图的应用现状，详细介绍了全景图的几个典型应用实例，最后描述了全景图未来的发展趋势。

关键词：虚拟现实；全景图；图像配准；图像拼接

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）20-0234-03

Overview of Panorama based on IBR Technology

XIE An， ZENG Min-xia， CHEN Hua-bo， LIN Bo-fan， LIU Yi-wen*

（School of Computer Science and Engineering， Huaihua University， Huaihua 418008， China）

Abstract： At present， based on image rendering technology has become a hot topic in the field of virtual reality， the panorama as an important direction of its research， has great research value in order to make people to panorama， this paper firstly Outlines the background and significance of panorama， and the main research contents and progress in this area， and introduced the panorama of the generating process and related theory；Then， according to the current application status of panorama， several typical applications of panorama are introduced in detail. Finally， the future development trend of panorama is described.

Key words： Virtual Reality； Panorama； Image Registration； Image Stitching

1 引言

近几年来，由于虚拟现实技术在不断朝着科技前沿发展，使得全景图技术在商业应用和学术研究领域获得了极大的关注。全景图的出现克服了人眼视角的限制，其应用日益普及于人们的日常生活中。现如今主要应用于街景地图、旅游景点漫游、校园全景漫游等场景。

全景图中的虚拟现实场景最大化保留了现实场景的真实性。在这个虚拟空间中，用户可以操纵从任意一个角度去观察场景，给用户带来真实的沉浸感。

2 全景图的研究背景和意义

2.1 全景图研究背景

在虚拟现实技术的研究过程中虚拟场景的建模是关键，所以对逼真的虚拟环境的建立和场景的复杂性要求也在逐渐变高。而基于图像的绘制技术（IBR）地出现一定程度上解决了这一问题，它在虚拟现实的发展过程中发挥了极大的作用，目前全景图技术已成为国内外研究的重点研究技术方向。以全景图技术为基础构建出的虚拟全景空间是目前最适用的基于IBR技术的虚拟现实系统，但是全景图技术还不够成熟，仍在继续研究和发展。

2.2 全景图研究意义

全景图现今已成为虚拟场景存储和显示的重要方式，它的出现代替了视频图像序列大大降低了数据量，使采集图像的设备变得更普通化，为数据在互联網的保存以及传输都带来极大的便捷，因而全景图技术在现代社会的发展中有很大的价值。目前我们可以看到全景图在实际生活中的诸多应用，如校园全景漫游、房地产全景、商业展示等场景，以上全景图的应用都说明全景图在未来会有非常广阔的应用前景。

3 全景图的生成流程和关键技术

3.1 全景图的生成流程

通过相机拍摄一组图像进而生成全景图，最终目标是生成平滑自然、无拼接缝隙的全景图。

3.2 全景图的关键技术

3.2.1 图像拼接技术

图像拼接是根据图像的重叠处，将一组序列图像拼接组合而成一幅高分辨率、宽视角的全景图。图像配准是该技术的关键，其操作过程是对在同一场景中的两幅图像在空间上进行匹配，准确找出重叠部分，以此确定其变换关系，从而进行图像的缝合拼接。

3.2.2 图像融合方法

图像融合是指在图像处理和计算机技术的基础上，对采集到的带有重叠信息的图像数据，提取有效的信息进行综合，获取到高质量的图像。由于相邻图像会存在亮度上的差异，可以明显看出叠加后的图像有边界，因此进行融合处理是很必要的。

4 全景图的应用

4.1 校园全景漫游

以怀化学院为例，在学校建校以来固有的推广模式一般为宣传视频、学校官网、新闻等模式，这种方式不免会影响人们对学校更真实准确的认识和了解。而学校也由于自身地域等原因其生活环境不能为学生和家长所了解，这对于学校的推广上形成了一定的阻碍，校园全景的出现有效地解决了这一问题。

校园全景漫游打破了传统宣传方式的限制，有着极强的交互性。学生只需要使用手机等移动设备就能观看到校园所有实景。同时在全景漫游中为学生提供了校园实景的导向功能，不仅给学生带来了乐趣和便捷，也给学校带来了很大的实用价值。如图2所示为怀化学院东校区全景图。

4.2 旅游景区全景漫游

旅游景区的全景漫游能让用户预先了解景区的道路、景区景点等的分布概况，为旅游者带来了极大的便捷；对投资商来说有着很大的商业用途，能吸引更多潜在的旅游者，带来更大的经济效益。在景区宣传上也起到很好的宣传效果，旅游景区的全景展示很好的还原了景区真实场景，给旅游者带来了良好的景区提前体验。如图3为北京市奥运公园-鸟巢和水立方。

4.3 全景图虚拟展厅

通过三维立体虚拟展厅，观看者能够对每幅作品进行细微的观察。在全景虚拟展厅中会配有导航地图、界面功能操作按钮，为用户带来更便捷的体验。解决人们因为时间和地域的问题而不能参观实地美术馆、博物馆等展览馆作品的问题。如图4为中国美术馆-陈白艺术文献展全景图。

5 全景图的未来发展趋势

目前全景图所应用的领域包括房地产、旅游景区、博物馆、商业场所、教育等行业。全景图在整个VR领域属于较成熟的技术，但其发展却未出现迅速直线上升的阶段，主要原因有全景拍摄设备昂贵，拍摄方式要求高，在专业性上对技术人员要求严格，不能大范围的普及等问题，导致用户对全景产品的消费没有很大的提升。

但全景图技术的发展仍在不断前进。以云景中国为例，“云景中国”为20000家企业提供VR全景展示，涵盖了政府单位、旅游局、教育部、宣传部等多个领域。与百度地图、腾讯地图、新浪战略等大型企业达成合作。此外从《2017-2022年中国全景相机行业市场运营态势及发展前景预测报告》中可以得知，在未来VR产业的发展会迎来飞跃的发展，全景图的发展也会更进一个台阶。

6 结束语

目前随着计算机相关领域不断朝着虚拟化和数字化发展，全景图的应用越来越广泛。全景图是一种具有极强的交互性的展示方式，能给用户带来良好的体验，在一定程度提高了人们的生活需求。本文主要围绕全景图的背景、意义、研究进展、生成技术和全景图的应用实例简要概述了全景图的相关知识，让用户对全景图有一定的了解。

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