虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件

第三章虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實建模概述基于圖形學(xué)的真實感圖形的實時繪制模型分割：層次細節(jié)模型（LOD）基于圖象的建模技術(shù)第三章虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實建模概述虛擬現(xiàn)實建模：

——虛擬環(huán)境的建模虛擬現(xiàn)實建模：基于圖形學(xué)的渲染基于圖像的渲染基于圖形學(xué)的渲染基于圖形學(xué)的渲染：幾何造型光照模型與渲染算法三維觀察紋理影射基于圖形學(xué)的渲染：幾何造型四、基于圖像的建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件基于圖象的建模和繪制在計算機創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中產(chǎn)生身臨其境的感受，VR對計算機圖形學(xué)提出了挑戰(zhàn)：高質(zhì)量的，實時的圖像生成高分辨率的顯示自然的交互基于圖象的建模和繪制在計算機創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中產(chǎn)生身臨其境的感經(jīng)典的圖形學(xué)：能在很短的時間里產(chǎn)生具有相當復(fù)雜度的真實感圖形，但其固有的矛盾使它無法滿足高級VR的要求，在一定程度上限制了VR技術(shù)的應(yīng)用和推廣；從另外一個角度考慮了這個問題，即能否直接由真實場景的圖片來構(gòu)造虛擬場景呢？經(jīng)典的圖形學(xué)：能在很短的時間里產(chǎn)生具有相當復(fù)雜度的真實感圖形能不能用攝像機對景物拍攝后,自動獲得所攝環(huán)境或物體的二維增強表示或三維模型，即基于現(xiàn)場圖像的VR景物建模？能不能用攝像機對景物拍攝后,自動獲得所攝環(huán)境或物體的二維增強虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件問題：真實場景圖片：點陣結(jié)構(gòu)的像素圖像，沒有三維幾何信息，沒有光照信息圖片反映真實場景的某一個角度的視覺特征，用戶移動觀察視角時，無法由單幅圖看到其它角度的場景。問題：而從圖像中獲取場景的三維幾何信息的問題，在計算機視覺領(lǐng)域研究多年，仍未完全解決。所以基于圖像渲染的想法盡管直接，但一直沒有引起大家的深入研究。而從圖像中獲取場景的三維幾何信息的問題，在計算機視覺領(lǐng)域研究1993年，Apple公司的QuickTimeVR系統(tǒng)第一次向人們展示了基于圖像的方法也可以構(gòu)造出一個十分優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)?；谥嫒皥D像的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，生成的虛擬環(huán)境不需要知道圖像的三維幾何信息，但支持用戶在虛擬環(huán)境中左看、右看、上看、下看、3600環(huán)視、沿固定路線前進與后退等漫游操作，且用戶觀察到的視覺效果完全具有照片質(zhì)量。1993年，Apple公司的QuickTimeVR系統(tǒng)第QuickTimeVR是不是VR系統(tǒng)？不支持自由前進和后退，沒有頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套；當時很多計算機圖形研究人員并不完全承認它是一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，認為它相當于圖形學(xué)中的紋理影射技術(shù)。但沒多久，學(xué)術(shù)界便確認了基于圖像渲染的學(xué)術(shù)地位，并于20世紀90年代興起了新的研究浪潮——基于圖象的建模與繪制技術(shù)IBMRQuickTimeVR是不是VR系統(tǒng)？不支持自由前進和后退IBMR（Imaged-BasedModelingandRendering）基于圖象的建模與繪制技術(shù)IBMR（Imaged-BasedModelingand圖形學(xué)：如何由幾何模型繪制圖象計算機視覺：如何從場景圖象中重建場景幾何IBMR：試圖從圖象—幾何—圖象鏈中完全或盡可能多的消除幾何部分，使繪制更接近真實自然IBMR、計算機圖形學(xué)、計算機視覺圖形學(xué)：如何由幾何模型繪制圖象IBMR、計算機圖形學(xué)、計算機

：方法

：狀態(tài)：方法：狀態(tài)圖形、圖象建模比較圖形：建模復(fù)雜，占用大量的人力和物力繪制速度：實時和復(fù)雜，真實感的矛盾圖象：用相片代替幾何輸入進行建模和圖象合成（1）利用從相片中抽取的三維信息，重構(gòu)傳統(tǒng)的幾何模型（2）將照片作為系統(tǒng)的輸入，使用二維的、基于圖象的視圖重構(gòu)方法圖形學(xué)中應(yīng)用圖象的例子：紋理映射技術(shù)圖形、圖象建模比較圖形：基于圖象的建模：用預(yù)先獲得的一組圖象表示場景的形狀和外觀；新圖象的合成通過適當?shù)亟M合原圖象實現(xiàn)；IBMR的優(yōu)點：建模容易：拍攝照片繪制快：視圖—視圖真實感強基于圖象的建模：用預(yù)先獲得的一組圖象表示場景的形狀和外觀；新什么是基于圖像的建模與繪制？什么是基于圖像的建模與繪制？基于圖象的造型與繪制（IBMR）基于圖象的造型與繪制（IBMR）例：例：基于圖象的造型（IBM）應(yīng)用圖象得到場景的外觀場景的幾何信息光照反射特性運動特性很容易構(gòu)造真實感場景基于圖象的造型（IBM）應(yīng)用圖象得到很容易構(gòu)造真實感場景基于圖象的繪制已有圖象可以用來構(gòu)造新視點的圖象不必進行所有光照計算可以快速的進行繪制基于圖象的繪制已有圖象可以用來構(gòu)造新視點的圖象可以快速的進行IBMR技術(shù)包括兩類不同的方法基于計算機視覺的技術(shù)基于圖象的繪制（IBR）技術(shù)IBMR技術(shù)包括兩類不同的方法基于計算機視覺

利用計算機視覺的方法重建場景的3D模型，并利用圖象中的紋理細節(jié)進行繪制。基于計算機視覺利用計算機視覺的方法重建場景的3D模型，并基于計算機視覺（Cont）重建三維模型

空間位置？基于計算機視覺（Cont）重建三維模型

空間位置？基于計算機視覺（Cont）點重建基于計算機視覺（Cont）點重建基于圖像的渲染（IBR）？當把圖像影射到簡單幾何中時，圖像經(jīng)常用作某一部分場景的近似。紋理映射是這種應(yīng)用最簡單的一個例子。紋理映射：定義紋理空間坐標與三維模型中對應(yīng)位置之間的映射函數(shù)，這種映射的說明既困難又耗時，經(jīng)常需要人工干預(yù)；紋理映射的另一個局限：它依賴于基礎(chǔ)的三維幾何模型，而三維幾何模型的構(gòu)建相當費時費力?；趫D像的渲染（IBR）？當把圖像影射到簡單幾何中時，圖像經(jīng)大部分虛擬環(huán)境的三維模型是聘請專業(yè)人士手工繪制的，如影片《泰塔尼克號》中“泰塔尼克”號巨輪便是好萊塢花巨資（約2500萬美元）精心繪制而成的；構(gòu)建三維幾何模型的困難與定義紋理坐標映射點組合在一起時，問題變得更復(fù)雜了。這種情況下，基于圖像渲染（Image-BasedRendering，簡稱IBR）產(chǎn)生了；大部分虛擬環(huán)境的三維模型是聘請專業(yè)人士手工繪制的，如影片《泰IBR技術(shù)－目標IBR的目標從已有圖象得到新視點的圖象原因：圖象容易得到IBR技術(shù)－目標IBR的目標原因：圖象容易得到IBR以環(huán)境中抽樣出的離散圖形組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過處理與組織這些圖像數(shù)據(jù)得到環(huán)境的連續(xù)描述。如構(gòu)造一個虛擬友誼廣場：在廣場選擇有限個視點，在若干個不同的方向拍攝照片，得到友誼廣場的一組離散圖像；IBR技術(shù)處理和組織這些圖像，構(gòu)造出一個虛擬友誼廣場；支持用戶在其中任意角度、任意方向自由漫游IBR以環(huán)境中抽樣出的離散圖形組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過處理與組織這圖像是基礎(chǔ)，圖像被認為是二維空間上的一種測量。在傳統(tǒng)的圖像處理中，唯一的幾何聯(lián)系是圖像空間上的二維相鄰?；趫D像渲染則需要考慮一種更加全局的三維幾何相鄰。獲取輸入圖像集內(nèi)不同像素之間的幾何聯(lián)系，重構(gòu)出虛擬環(huán)境的連續(xù)描述。圖像是基礎(chǔ)，圖像被認為是二維空間上的一種測量?；趫D像的繪制(IBR)是計算機圖形的一個重要研究方向，它可以從圖像中重建具有照片真實感的虛擬場景。由IBR的定義可知，IBR的輸入是離散的圖像集，輸出是一個連續(xù)變化的函數(shù)。虛擬環(huán)境的連續(xù)描述可以總結(jié)為全光函數(shù)?；趫D像的繪制(IBR)是計算機圖形的一個重要研究方向，它可IBR技術(shù)－核心把圖象看作光線的集合…而不是象素的集合IBR技術(shù)－核心把圖象看作光線的集合…而不是象素的集合IBR技術(shù)－全光函數(shù)給我們足夠多的采樣光線，是不是可以插值得到附近的光線？IBR技術(shù)－全光函數(shù)給我們足夠多的采樣光線，是不是可以插值得全光函數(shù)：全光函數(shù)：從空間中任意點在任何時候所看到的任意波長的光線的集合。全光函數(shù)描述一個觀察者在一個特定空間中所接收到的所有輻射能量，而不是一個光照源或一個視點。全光函數(shù)：全光函數(shù)：從空間中任意點在任何時候所看到的任意波長全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)是一個七維函數(shù)；從理論上講，只需采樣環(huán)境并重建出全光函數(shù)，IBR就變得非常容易。但實際上，重建七維的全光函數(shù)很難實現(xiàn)，幾乎是不可能的。全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)McMillan和Bishop忽略λ和t，提出全光建模系統(tǒng)，從一組離散采樣點產(chǎn)生連續(xù)五維全光函數(shù)五維函數(shù)

P5=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ)然而五維函數(shù)仍然難以重構(gòu)，Levoy等和Gortler等分別提出了光場函數(shù)和光圖函數(shù)，在一定的條件下，把五維的全光函數(shù)降為四維。McMillan和Bishop忽略λ和t，提出全光建模系統(tǒng)，四維光圖函數(shù)的定義：McMillan和Bishop將全光函數(shù)簡化為一個用五個變量描繪位置和方向的函數(shù)，如果假設(shè)空氣是透明的，則光線通過空間的光亮度是恒定的；再假設(shè)，只考慮遠離一個有界物體凸起表面的那個光源，只需描繪這個物體表面的全光函數(shù)值。四維光圖函數(shù)的定義：在空間任一位置的一個立方體，沿著某條光線向后追索到立方體的表面，就能夠確定任何光線在任何方向的發(fā)光度，由于光線在立方體上的交點最多只有兩個，而在平面上描述一個交點只需二維向量，因此，用四維函數(shù)便能描述物體表面的任意光線,這便組成了一個四維的全光函數(shù)在空間任一位置的一個立方體，沿著某條光線向后追索到立方體的表選擇立方體的一個面，建立垂直軸（s，t）；用一條平行于st面的輔助平面構(gòu)成的坐標軸（u，v）參數(shù)化光線的方向；則任一光線都可以用四個坐標參數(shù)（s，t，u，v）來確定四維函數(shù)：

A（s，t，u，v）這個四維函數(shù)還要進行離散化選擇立方體的一個面，建立垂直軸（s，t）；用一條平行于st面光圖系統(tǒng)如何生成一個光圖，以及如何從光圖生成一幅圖像光圖系統(tǒng)流程圖光圖系統(tǒng)如何生成一個光圖，以及如何從光圖生成一幅圖像1、圖像采集與攝像機定標真實場景的光圖獲取需要大量觀察點的圖像，用攝像機獲??；首先要校準攝像機，以確定攝像機方向與圖像坐標之間的映射關(guān)系；其次，在每一幅圖像中設(shè)定特殊的標記，以從這些標記中計算攝像機的姿態(tài)。1、圖像采集與攝像機定標2、三維外形的估計從自然圖像恢復(fù)3D形狀信息一直是計算機視覺研究的重點與難點，經(jīng)過幾十年研究，從圖像中可靠地提取精確的3D幾何信息始終沒有得到很好的解決；但重建光圖只需要大致的估計物體的外形，還是可以實現(xiàn)的2、三維外形的估計3、光圖重建從樣本構(gòu)建一個光圖類似于多維分散數(shù)據(jù)的近似樣本點問題：樣本點不能被預(yù)先確定或控制樣本的均勻分布不能被保證多分辨率光圖重建算法3、光圖重建4、壓縮光圖取樣需要大量的存儲空間，需要壓縮4、壓縮5、重建圖像給定一個虛擬攝像機，重建過程其實就是給輸出圖像的每一個像素著色，使得輸出圖像上的物體就像是攝像機正對著真實的物體一樣；有了光圖，可以一個像素一個像素地，一條光線一條光線地生成一幅新的圖像。5、重建圖像對光圖函數(shù)的討論：光圖函數(shù)假定針對的是靜態(tài)物體或場景，不需要知道場景的反射特性，不需要關(guān)于場景的任何幾何信息，然而這種方法允許使用幾何信息以改進計算效果。光圖函數(shù)的計算過程十分復(fù)雜，從采集圖像到生成最終所需要的圖像一般要花費幾個星期，且精度與效果都有待于進一步改進。對光圖函數(shù)的討論：光場(Lightfields)技術(shù)把全光函數(shù)縮小到了4維表達，但數(shù)據(jù)量仍然十分龐大而且不容易采集。同心拼圖技術(shù)解決了這些問題，將光圖函數(shù)降到了3維的形式，從而提供了很好的應(yīng)用可能。光場(Lightfields)技術(shù)把全光函數(shù)縮小到了4維表達同心圓拼圖技術(shù)是沈向洋博士提出的

沈向洋，微軟中國研究院研究項目主任，負責計算機成像、計算機圖形、機器人、圖像設(shè)計和虛擬環(huán)境模型設(shè)計等項目的研究工作。沈博士的博士論文是世界上第一個由照片轉(zhuǎn)換成虛擬實境的研究。同心圓拼圖技術(shù)是在1999年舉行的國際圖形學(xué)年會上，沈向洋博士發(fā)表了：用同心拼圖法將空間任意拍攝的二維圖像進行全真的三維復(fù)原。這是到目前為止，這一領(lǐng)域最高水平的研究工作，將對計算機圖形學(xué)研究中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)生重大影響，并由此導(dǎo)致許多新的技術(shù)手段的出現(xiàn)，將為商業(yè)、醫(yī)療、文化等諸多領(lǐng)域帶來廣泛的用途。在1999年舉行的國際圖形學(xué)年會上，沈向洋博士發(fā)表了：用同心什么是同心拼圖？同心拼圖（concentricmosaics）：由位于同心圓上的照相機拍攝的一系列細長的圖片（slitimages）拼接而成的。由一架照相機在不同視點（viewpoint）拍攝的照片組合成的，而這些視點是連續(xù)分布的。同心拼圖的采樣系統(tǒng)由數(shù)架固定在水平旋轉(zhuǎn)桿上的相機構(gòu)成，每架相機沿著各自的圓周做連續(xù)運動。

什么是同心拼圖？同心拼圖法使二維圖像的三維立體重現(xiàn)不僅停留在理論上，而是可以成為現(xiàn)實，并且非常便于實現(xiàn)。同心拼圖采樣跟傳統(tǒng)的全景攝影一樣簡單，不涉及困難的幾何光學(xué)建模過程，只是需要較多數(shù)量的圖像。同心拼圖法使二維圖像的三維立體重現(xiàn)不僅停留在理論上，而是可以ＩＢＲ技術(shù)將以其旺盛的生命力進入人類生活空間的方方面面……雄偉的萬里長城秀麗的桂林山水巍峨的華山泰山歷史博物館科技館英雄紀念碑

ＩＢＲ技術(shù)將以其旺盛的生命力進入人類生活空間的方方面面……ＩＢＲ在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用：網(wǎng)上虛擬購房，遠在上海的客戶只要登錄北京的售樓公司網(wǎng)址，則大到所售樓房的外觀，小到每個房間的燈具、地毯質(zhì)地等場景便一覽無余，而客戶所要做的只是雙擊鼠標。

ＩＢＲ在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用：

虛擬全景空間

——基于圖像渲染的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)虛擬全景空間90年代，QuickTimeVR與IPIXViewer等一批新型系統(tǒng)的推出，向人們展示了一個個方便制作、高質(zhì)量的虛擬全景空間生成平臺；而Internet的普及又為虛擬全景空間的推廣與應(yīng)用構(gòu)筑了一個很好的舞臺；90年代，QuickTimeVR與IPIXViewer等全景圖像實際上描述的是一個二維的全光函數(shù)，即在全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)中，全景圖像描述了固定視點（Vx,Vy,Vz）、時間t與波長范圍λ的情況下，變化觀察視角（θ,φ）得到的任意觀察方向上所看到虛擬場景集；以全景圖像技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建出的虛擬全景空間是當今最成熟、最實用的一個基于圖像渲染的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)；全景圖像實際上描述的是一個二維的全光函數(shù)，即在全光函數(shù)P7=虛擬全景空間？基本定義：視點空間（1）視點：指用戶在某一時刻在場景中的觀察點，觀察時所用的焦距固定。（2）視點空間：在某一視點處，用戶所觀察到的場景。視點空間定義限定了視點的位置，對觀察方向未作任何限定，即視點空間包含任意觀察方向上用戶所看到的全局場景。虛擬全景空間？基本定義：視點空間虛擬全景空間：單個視點空間反映的是一個三維點空間，而一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)往往需要建立一個N維的虛擬空間；點空間:用戶只能靠改變視角來觀察不同的場景；N維的虛擬空間：用戶可通過改變空間位置觀察不同的場景；虛擬全景空間：N維虛擬空間能反映虛擬空間在時間上的變化，風景名勝歲季節(jié)的變化，白天黑夜的變化等N維虛擬空間中視點的變化可以不局限于物理時空，如在教學(xué)樓中安排一間美國總統(tǒng)辦公室等這樣的N維虛擬空間稱為虛擬全景空間（VirtualPanoramicSpace）N維虛擬空間能反映虛擬空間在時間上的變化，風景名勝歲季節(jié)的變VPS由眾多視點組成，視點空間是VPS的基本組成單元；空間操縱：用戶通過一定手段可以在虛擬空間中漫游；視點空間內(nèi)操縱：操縱視角，360。全視野視點空間間操縱：位置變化、時間變化、超現(xiàn)實場景變化VPS由眾多視點組成，視點空間是VPS的基本組成單元；VPS的組成：全景圖像生成器空間編輯器：把不相干的全景圖像組織成用戶可以任意漫游的虛擬全景空間VPS瀏覽器：提供給用戶漫游功能VPS的組成：全景圖像：能反映全局場景的圖像（PanaromicImage）局部圖像：反映用戶在某一視角看到的場景全景圖像：能反映全局場景的圖像（PanaromicImag全景圖像的定義全景圖像的制作全景圖像的特點全景圖像的應(yīng)用全景圖像的定義全景圖像的定義：三維全景虛擬全景實景虛擬現(xiàn)實全景圖360。全景全景攝影全景圖像的定義：三維全景定義（1）

全景是把相機環(huán)360度拍攝的一組或多組照片拼接成一個全景圖像，通過計算機技術(shù)實現(xiàn)全方位互動式觀看的真實場景還原展示方式。在播放插件（通常Java或Quicktime、activex、flash）的支持下,使用鼠標控制環(huán)視的方向，可左可右可近可遠。使用戶感到就處在現(xiàn)場環(huán)境當中，產(chǎn)生身臨其境的逼真視覺效果。定義（1）

全景是把相機環(huán)360度拍攝的一組或多組照片拼接定義（2）全景攝影是把相機環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個全景圖像，用一個專用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，并使您能用鼠標控制環(huán)視的方向，可左可右可近可遠。使您感到就在環(huán)境當中，您好像在一個窗口中瀏覽外面的大好風光。

定義（2）全景攝影是把相機環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個定義（3）全景，是對場景的超大視角乃至360度完整場景范圍進行展示的照片。通過對專業(yè)相機捕捉整個場景的圖像信息用軟件進行合成，用專門的播放器進行播放，把二維的平面圖模擬成真實的三維空間，呈現(xiàn)給觀賞者。給觀賞者提供各種操縱圖像的功能，放大縮小，各個方向移動觀看場景，達到模擬和再現(xiàn)場景的真實環(huán)境的效果。定義（3）全景，是對場景的超大視角乃至360度完整場景范圍進全景圖像：球面全景圖像多面體全景圖像柱面全景圖像視點空間：球體、多面體與圓柱體全景圖像：柱形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的有限高度的圓柱上，從而水平360度觀看四周的景色，但用鼠標向上下拖動時，上下的視野將受到限制，看不到天頂，也看不到地底。即垂直視角小于180度。柱形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的有限高度的圓柱上，球形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的圓球上從而能水平360度，垂直180度，即全視角360X180觀看全景照片?？梢哉f用戶已經(jīng)融入了虛擬環(huán)境之中了。球形全景照片的制作：首先必須全視角拍攝，即要把上下前后左右全部拍下來，普通相機要拍攝很多張照片。然后再用專用的軟件把它們拼接起來，做成球面展開的全景圖像最后選用播放軟件，把全景照片嵌入網(wǎng)頁。球形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的圓球上從而能水平3立方體全景(cubicPanorama)：這種全景照片是由前，后，左，右，上，下6張照片無縫拼接而成。相機位于立方體的中心，也是全視角,實際效果與球形全景類似。立方體全景(cubicPanorama)：這種全景照片是全景圖像的制作：怎樣生成三維全景呢？——硬件和軟件拍攝：需要相機和魚眼鏡頭、云臺、三角架等硬件來拍攝出魚眼照片照片的數(shù)字化和全景照片的合成：使用全景拼合發(fā)布軟件把拍攝的魚眼照片拼合選用播放軟件并把它嵌入網(wǎng)頁，發(fā)布成可以播放和瀏覽的格式。全景圖像的制作：怎樣生成三維全景呢？——硬件和軟件常見的全景制作硬件：一次成像：Oneshot

環(huán)拍設(shè)備：Roundshot，Panoscan

組合設(shè)備：數(shù)碼相機+魚眼鏡頭+全景云臺常見的全景制作硬件：常見的全景制作軟件：著名軟件企業(yè)：3Divsta、Ipix、Iseemedia、Ulead、上海杰圖等。

常見合成軟件：Panotool、Photovista、Ipix、Uleadcool360、造景師等

常見播放工具：Ptviewer，Iseemedia的RealtimeViewer，QuicktimePlayer等。

發(fā)布制作工具：國內(nèi)的漫游大師，國外的3Dvistapublisher，IBMHotmedia等。常見的全景制作軟件：拍攝:

全景攝影全視角拍攝，特點:

（1）相機必需準確可靠定位:由于相機的視角大多小于360度，因此必須拍攝多張照片才能記錄全視角圖像信息，為了使多張照片光滑地連接成全景投影圖像，相機必需準確可靠定位在一個中心點上，有專用設(shè)備可供選購，可以準確定位相機。許多愛好者僅僅使用三角架也能拍出好的全景照片。全景圖像的制作——拍攝拍攝:

全景攝影全視角拍攝，特點:全景圖像的制作——拍攝（2）選用超廣角鏡頭:

對全360度全景照片，相機鏡頭的視角越小，拍攝的照片就越多，后處理就越復(fù)雜。因此最好選用小于18MM的魚眼鏡頭，比如選用18MM的鏡頭需要拍8---10張(照片之間應(yīng)有適當?shù)闹丿B)，而選用8MM的魚眼鏡頭只需拍2-3張。按一次快門就可以拍下全360度的專業(yè)相機，價格昂貴。（2）選用超廣角鏡頭:為什么需要魚眼鏡頭？

普通照片的水平視角和垂直視角能捕捉到的范圍分別為90度左右和70度左右。魚眼鏡頭能使拍攝到圖片的水平視角和垂直視角都達到180度，整個場景只需要拍攝兩張圖片就可以。為什么需要魚眼鏡頭？8mm魚眼鏡頭拍的180度廣角照片8mm魚眼鏡頭拍的180度廣角照片魚眼鏡頭拍攝的照片魚眼鏡頭拍攝的照片云臺的作用？相機節(jié)點（NodalPoint）：“節(jié)點”指照相機的光學(xué)中心，穿過此點的光線不會發(fā)生折射。在拍攝魚眼照片時，相機必須繞著節(jié)點轉(zhuǎn)動，才能保證全景拼合的成功。云臺的作用正是如此。云臺的作用？云臺安裝于三腳架上。保證相機轉(zhuǎn)動時，鏡頭的“節(jié)點”正好位于轉(zhuǎn)動軸上。不采用云臺而直接使用數(shù)碼相機和魚眼鏡頭拍攝魚眼圖像將會產(chǎn)生偏移。云臺安裝于三腳架上。保證相機轉(zhuǎn)動時，鏡頭的“節(jié)點”正好位于轉(zhuǎn)拍攝時沒有采用云臺，空間信息不完全，圖像無法正確拼合，加了云臺，節(jié)點的位置保持不變，偏移消失拍攝時沒有采用云臺，空間信息不完全，圖像無法正確拼合，加了云使用云臺拍攝后進行拼合的圖像沒有拼縫和錯位

使用云臺拍攝后進行拼合的圖像沒有拼縫和錯位

（3）取景與用光:取景要兼顧水平四面八方，還要頂天和立地，球形和立方體全景頂天和立地的巧妙取景可以產(chǎn)生融入三維環(huán)境的效果。用光是全景拍攝的難點，由于是360度拍攝，無法回避直射的陽光，反差大難以控制，與普通攝影不同。但攝影的用光和拍攝技巧全部可以用在全景的拍攝中。（3）取景與用光:數(shù)字化:把照片輸入計算機數(shù)字相機:直接輸入計算機。膠片照相機:用掃描儀數(shù)字化照片后輸入計算機。全景圖像的制作——數(shù)字化數(shù)字化:把照片輸入計算機全景圖像的制作——數(shù)字化

合成全景照片:

把拍攝的多張照片合成一個全景照片是全景制作的重點。柱形全景合成最簡單，球形和立方體全景則必須經(jīng)過幾何變換才能合成。全景圖像的制作——合成全景照片

合成全景照片:

把拍攝的多張照片合成一個全景照片是全景制首先將拍攝好的正面、反面的兩張魚眼圖片導(dǎo)入軟件導(dǎo)入拍攝好的前后兩個半球的魚眼照片首先將拍攝好的正面、反面的兩張魚眼圖片導(dǎo)入軟件將前后半球拼合成一張完整的全景圖。自動拼合魚眼圖片并在魚眼圖下面生成全景圖的預(yù)覽

將前后半球拼合成一張完整的全景圖。自動拼合魚眼圖片并在魚眼

合成后的全景圖像合成后的全景圖像后期的潤飾:

由多張照片合成的全景照片往往在照片之間對比度，色彩、清晰度、層次上有許多差異，必須由圖像處理軟件編輯和修改，最常用的軟件是Photoshop。全景圖像的制作——后期潤飾后期的潤飾:

由多張照片合成的全景照片往往在照片之間對比度，全景照片在互聯(lián)網(wǎng)上的顯示:全景圖片拼合好以再使用軟件將其發(fā)布成可以播放和瀏覽的格式。全景可發(fā)布成網(wǎng)頁格式、exe格式、mov格式（需要quicktime播放器才能播放）等。全景圖像的制作——互聯(lián)網(wǎng)上顯示全景照片在互聯(lián)網(wǎng)上的顯示:全景圖像的制作——互聯(lián)網(wǎng)上顯示全景照片嵌入網(wǎng)頁后，借助于一個瀏覽器的插件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示。這個插件可以是JAVA小程序，也可以是一個IE的ActiveX控件。JAVA小程序是自動下載和自動執(zhí)行的，其功能是顯示全景照片，并使能用鼠標拖動觀看。全景照片嵌入網(wǎng)頁后，借助于一個瀏覽器的插件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示。這

用Quicktime5顯示QTVR全景用Quicktime5顯示QTVR全景

應(yīng)用在網(wǎng)頁中的全景應(yīng)用在網(wǎng)頁中的全景

杰圖FlyVR實景虛擬現(xiàn)實平臺

杰圖FlyVR實景虛擬現(xiàn)實平臺gis地圖與現(xiàn)實場景的互動結(jié)合給人們帶來建模無法實現(xiàn)的真實感受gis地圖與現(xiàn)實場景的互動結(jié)合給人們帶來建模無法實現(xiàn)的真實感全景特點：1.真實感，基于對真實圖片的制作生成，相比其他建模生成對象更真實可信。2.比平面圖片能比能表達更多的圖像信息，并可以任意控制，交互性能好。3.經(jīng)過對圖像的透視處理模擬真實三維實景，沉浸感強烈，給觀賞者帶來身臨其境的感覺。4.生成方便，制作周期短，制作成本低。5.文件小，傳輸方便，適合網(wǎng)絡(luò)使用，發(fā)布格式多樣，適合各種形式的應(yīng)用。全景特點：1.真實感，基于對真實圖片的制作生成，相比其他建模全景應(yīng)用：全景以其可以真實快速表現(xiàn)360度范圍場景的信息，能給客戶帶來身臨其境的感覺，應(yīng)用非常廣泛

1、全景虛擬導(dǎo)覽介紹（交互式漫游）

2、旅游景點虛擬導(dǎo)覽展示

3、酒店網(wǎng)上三維全景虛擬展示

4、房地產(chǎn)行業(yè)虛擬全景運用

5、產(chǎn)品商業(yè)全景展示應(yīng)用

6、娛樂休閑空間三維全景虛擬展示應(yīng)用

7、汽車三維全景虛擬展示應(yīng)用

8、虛擬校園三維全景虛擬展示應(yīng)用

9、政府開發(fā)區(qū)環(huán)境展示全景應(yīng)用：全景以其可以真實快速表現(xiàn)360度范圍場景的信息，能討論？360度全景圖像是否是真正的虛擬現(xiàn)實？當定點在某一視點向四周進行環(huán)視時，虛擬現(xiàn)實與基于三維全景照片的觀賞效果一樣。在觀賞三維互動全景照片時，人們的確獲得了這種在“真正VR”場景中一樣的空間感、方位感和沉浸感（除了不能向任意方向漫游外），說明它并沒有枉擔“三維”之虛名。討論？360度全景圖像是否是真正的虛擬現(xiàn)實？虛擬現(xiàn)實的最大意義——把一個不再身邊存在的場景空間可以在觀眾面前展示，讓觀眾不用去現(xiàn)場就能體驗到該場景的現(xiàn)場環(huán)境。基于360度全景圖像的交互導(dǎo)覽展示具備虛擬現(xiàn)實的最大特征，達到真正有效的信息傳遞展示的效果目的。虛擬現(xiàn)實的最大意義——把一個不再身邊存在的場景空間可以在觀眾虛擬現(xiàn)實的人機交互信息導(dǎo)航

目前大多數(shù)的虛擬展示技術(shù)都用來單個節(jié)點場景或物品的展示，但是假如果是一個大型的虛擬展示館或旅游景區(qū)，那么面對眾多的展廳和景點，實現(xiàn)之間的相互完美超鏈接就必須設(shè)計人機交互導(dǎo)航。虛擬現(xiàn)實的人機交互信息導(dǎo)航

目前大多數(shù)的虛擬展示技術(shù)都基于圖像的虛擬以站立節(jié)點為單位，觀看的視點是預(yù)先設(shè)置好的，不能像基于多邊行的三維虛擬空間那樣，可以漫游走到任意的站立點觀看。一個好到交互導(dǎo)航設(shè)計結(jié)合節(jié)點的變換，同樣能達到好的虛擬導(dǎo)覽展示效果，彌補基于圖像全景虛擬的這一缺陷。基于圖像的虛擬以站立節(jié)點為單位，觀看的視點是預(yù)先設(shè)置好的，不第三章虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實建模概述基于圖形學(xué)的真實感圖形的實時繪制模型分割：層次細節(jié)模型（LOD）基于圖象的建模技術(shù)第三章虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實建模概述虛擬現(xiàn)實建模：

——虛擬環(huán)境的建模虛擬現(xiàn)實建模：基于圖形學(xué)的渲染基于圖像的渲染基于圖形學(xué)的渲染基于圖形學(xué)的渲染：幾何造型光照模型與渲染算法三維觀察紋理影射基于圖形學(xué)的渲染：幾何造型四、基于圖像的建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件基于圖象的建模和繪制在計算機創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中產(chǎn)生身臨其境的感受，VR對計算機圖形學(xué)提出了挑戰(zhàn)：高質(zhì)量的，實時的圖像生成高分辨率的顯示自然的交互基于圖象的建模和繪制在計算機創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中產(chǎn)生身臨其境的感經(jīng)典的圖形學(xué)：能在很短的時間里產(chǎn)生具有相當復(fù)雜度的真實感圖形，但其固有的矛盾使它無法滿足高級VR的要求，在一定程度上限制了VR技術(shù)的應(yīng)用和推廣；從另外一個角度考慮了這個問題，即能否直接由真實場景的圖片來構(gòu)造虛擬場景呢？經(jīng)典的圖形學(xué)：能在很短的時間里產(chǎn)生具有相當復(fù)雜度的真實感圖形能不能用攝像機對景物拍攝后,自動獲得所攝環(huán)境或物體的二維增強表示或三維模型，即基于現(xiàn)場圖像的VR景物建模？能不能用攝像機對景物拍攝后,自動獲得所攝環(huán)境或物體的二維增強虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)課件問題：真實場景圖片：點陣結(jié)構(gòu)的像素圖像，沒有三維幾何信息，沒有光照信息圖片反映真實場景的某一個角度的視覺特征，用戶移動觀察視角時，無法由單幅圖看到其它角度的場景。問題：而從圖像中獲取場景的三維幾何信息的問題，在計算機視覺領(lǐng)域研究多年，仍未完全解決。所以基于圖像渲染的想法盡管直接，但一直沒有引起大家的深入研究。而從圖像中獲取場景的三維幾何信息的問題，在計算機視覺領(lǐng)域研究1993年，Apple公司的QuickTimeVR系統(tǒng)第一次向人們展示了基于圖像的方法也可以構(gòu)造出一個十分優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)?；谥嫒皥D像的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，生成的虛擬環(huán)境不需要知道圖像的三維幾何信息，但支持用戶在虛擬環(huán)境中左看、右看、上看、下看、3600環(huán)視、沿固定路線前進與后退等漫游操作，且用戶觀察到的視覺效果完全具有照片質(zhì)量。1993年，Apple公司的QuickTimeVR系統(tǒng)第QuickTimeVR是不是VR系統(tǒng)？不支持自由前進和后退，沒有頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套；當時很多計算機圖形研究人員并不完全承認它是一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，認為它相當于圖形學(xué)中的紋理影射技術(shù)。但沒多久，學(xué)術(shù)界便確認了基于圖像渲染的學(xué)術(shù)地位，并于20世紀90年代興起了新的研究浪潮——基于圖象的建模與繪制技術(shù)IBMRQuickTimeVR是不是VR系統(tǒng)？不支持自由前進和后退IBMR（Imaged-BasedModelingandRendering）基于圖象的建模與繪制技術(shù)IBMR（Imaged-BasedModelingand圖形學(xué)：如何由幾何模型繪制圖象計算機視覺：如何從場景圖象中重建場景幾何IBMR：試圖從圖象—幾何—圖象鏈中完全或盡可能多的消除幾何部分，使繪制更接近真實自然IBMR、計算機圖形學(xué)、計算機視覺圖形學(xué)：如何由幾何模型繪制圖象IBMR、計算機圖形學(xué)、計算機

：方法

：狀態(tài)：方法：狀態(tài)圖形、圖象建模比較圖形：建模復(fù)雜，占用大量的人力和物力繪制速度：實時和復(fù)雜，真實感的矛盾圖象：用相片代替幾何輸入進行建模和圖象合成（1）利用從相片中抽取的三維信息，重構(gòu)傳統(tǒng)的幾何模型（2）將照片作為系統(tǒng)的輸入，使用二維的、基于圖象的視圖重構(gòu)方法圖形學(xué)中應(yīng)用圖象的例子：紋理映射技術(shù)圖形、圖象建模比較圖形：基于圖象的建模：用預(yù)先獲得的一組圖象表示場景的形狀和外觀；新圖象的合成通過適當?shù)亟M合原圖象實現(xiàn)；IBMR的優(yōu)點：建模容易：拍攝照片繪制快：視圖—視圖真實感強基于圖象的建模：用預(yù)先獲得的一組圖象表示場景的形狀和外觀；新什么是基于圖像的建模與繪制？什么是基于圖像的建模與繪制？基于圖象的造型與繪制（IBMR）基于圖象的造型與繪制（IBMR）例：例：基于圖象的造型（IBM）應(yīng)用圖象得到場景的外觀場景的幾何信息光照反射特性運動特性很容易構(gòu)造真實感場景基于圖象的造型（IBM）應(yīng)用圖象得到很容易構(gòu)造真實感場景基于圖象的繪制已有圖象可以用來構(gòu)造新視點的圖象不必進行所有光照計算可以快速的進行繪制基于圖象的繪制已有圖象可以用來構(gòu)造新視點的圖象可以快速的進行IBMR技術(shù)包括兩類不同的方法基于計算機視覺的技術(shù)基于圖象的繪制（IBR）技術(shù)IBMR技術(shù)包括兩類不同的方法基于計算機視覺

利用計算機視覺的方法重建場景的3D模型，并利用圖象中的紋理細節(jié)進行繪制。基于計算機視覺利用計算機視覺的方法重建場景的3D模型，并基于計算機視覺（Cont）重建三維模型

空間位置？基于計算機視覺（Cont）重建三維模型

空間位置？基于計算機視覺（Cont）點重建基于計算機視覺（Cont）點重建基于圖像的渲染（IBR）？當把圖像影射到簡單幾何中時，圖像經(jīng)常用作某一部分場景的近似。紋理映射是這種應(yīng)用最簡單的一個例子。紋理映射：定義紋理空間坐標與三維模型中對應(yīng)位置之間的映射函數(shù)，這種映射的說明既困難又耗時，經(jīng)常需要人工干預(yù)；紋理映射的另一個局限：它依賴于基礎(chǔ)的三維幾何模型，而三維幾何模型的構(gòu)建相當費時費力?；趫D像的渲染（IBR）？當把圖像影射到簡單幾何中時，圖像經(jīng)大部分虛擬環(huán)境的三維模型是聘請專業(yè)人士手工繪制的，如影片《泰塔尼克號》中“泰塔尼克”號巨輪便是好萊塢花巨資（約2500萬美元）精心繪制而成的；構(gòu)建三維幾何模型的困難與定義紋理坐標映射點組合在一起時，問題變得更復(fù)雜了。這種情況下，基于圖像渲染（Image-BasedRendering，簡稱IBR）產(chǎn)生了；大部分虛擬環(huán)境的三維模型是聘請專業(yè)人士手工繪制的，如影片《泰IBR技術(shù)－目標IBR的目標從已有圖象得到新視點的圖象原因：圖象容易得到IBR技術(shù)－目標IBR的目標原因：圖象容易得到IBR以環(huán)境中抽樣出的離散圖形組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過處理與組織這些圖像數(shù)據(jù)得到環(huán)境的連續(xù)描述。如構(gòu)造一個虛擬友誼廣場：在廣場選擇有限個視點，在若干個不同的方向拍攝照片，得到友誼廣場的一組離散圖像；IBR技術(shù)處理和組織這些圖像，構(gòu)造出一個虛擬友誼廣場；支持用戶在其中任意角度、任意方向自由漫游IBR以環(huán)境中抽樣出的離散圖形組成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過處理與組織這圖像是基礎(chǔ)，圖像被認為是二維空間上的一種測量。在傳統(tǒng)的圖像處理中，唯一的幾何聯(lián)系是圖像空間上的二維相鄰。基于圖像渲染則需要考慮一種更加全局的三維幾何相鄰。獲取輸入圖像集內(nèi)不同像素之間的幾何聯(lián)系，重構(gòu)出虛擬環(huán)境的連續(xù)描述。圖像是基礎(chǔ)，圖像被認為是二維空間上的一種測量?；趫D像的繪制(IBR)是計算機圖形的一個重要研究方向，它可以從圖像中重建具有照片真實感的虛擬場景。由IBR的定義可知，IBR的輸入是離散的圖像集，輸出是一個連續(xù)變化的函數(shù)。虛擬環(huán)境的連續(xù)描述可以總結(jié)為全光函數(shù)?；趫D像的繪制(IBR)是計算機圖形的一個重要研究方向，它可IBR技術(shù)－核心把圖象看作光線的集合…而不是象素的集合IBR技術(shù)－核心把圖象看作光線的集合…而不是象素的集合IBR技術(shù)－全光函數(shù)給我們足夠多的采樣光線，是不是可以插值得到附近的光線？IBR技術(shù)－全光函數(shù)給我們足夠多的采樣光線，是不是可以插值得全光函數(shù)：全光函數(shù)：從空間中任意點在任何時候所看到的任意波長的光線的集合。全光函數(shù)描述一個觀察者在一個特定空間中所接收到的所有輻射能量，而不是一個光照源或一個視點。全光函數(shù)：全光函數(shù)：從空間中任意點在任何時候所看到的任意波長全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)是一個七維函數(shù)；從理論上講，只需采樣環(huán)境并重建出全光函數(shù)，IBR就變得非常容易。但實際上，重建七維的全光函數(shù)很難實現(xiàn)，幾乎是不可能的。全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)McMillan和Bishop忽略λ和t，提出全光建模系統(tǒng)，從一組離散采樣點產(chǎn)生連續(xù)五維全光函數(shù)五維函數(shù)

P5=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ)然而五維函數(shù)仍然難以重構(gòu)，Levoy等和Gortler等分別提出了光場函數(shù)和光圖函數(shù)，在一定的條件下，把五維的全光函數(shù)降為四維。McMillan和Bishop忽略λ和t，提出全光建模系統(tǒng)，四維光圖函數(shù)的定義：McMillan和Bishop將全光函數(shù)簡化為一個用五個變量描繪位置和方向的函數(shù)，如果假設(shè)空氣是透明的，則光線通過空間的光亮度是恒定的；再假設(shè)，只考慮遠離一個有界物體凸起表面的那個光源，只需描繪這個物體表面的全光函數(shù)值。四維光圖函數(shù)的定義：在空間任一位置的一個立方體，沿著某條光線向后追索到立方體的表面，就能夠確定任何光線在任何方向的發(fā)光度，由于光線在立方體上的交點最多只有兩個，而在平面上描述一個交點只需二維向量，因此，用四維函數(shù)便能描述物體表面的任意光線,這便組成了一個四維的全光函數(shù)在空間任一位置的一個立方體，沿著某條光線向后追索到立方體的表選擇立方體的一個面，建立垂直軸（s，t）；用一條平行于st面的輔助平面構(gòu)成的坐標軸（u，v）參數(shù)化光線的方向；則任一光線都可以用四個坐標參數(shù)（s，t，u，v）來確定四維函數(shù)：

A（s，t，u，v）這個四維函數(shù)還要進行離散化選擇立方體的一個面，建立垂直軸（s，t）；用一條平行于st面光圖系統(tǒng)如何生成一個光圖，以及如何從光圖生成一幅圖像光圖系統(tǒng)流程圖光圖系統(tǒng)如何生成一個光圖，以及如何從光圖生成一幅圖像1、圖像采集與攝像機定標真實場景的光圖獲取需要大量觀察點的圖像，用攝像機獲取；首先要校準攝像機，以確定攝像機方向與圖像坐標之間的映射關(guān)系；其次，在每一幅圖像中設(shè)定特殊的標記，以從這些標記中計算攝像機的姿態(tài)。1、圖像采集與攝像機定標2、三維外形的估計從自然圖像恢復(fù)3D形狀信息一直是計算機視覺研究的重點與難點，經(jīng)過幾十年研究，從圖像中可靠地提取精確的3D幾何信息始終沒有得到很好的解決；但重建光圖只需要大致的估計物體的外形，還是可以實現(xiàn)的2、三維外形的估計3、光圖重建從樣本構(gòu)建一個光圖類似于多維分散數(shù)據(jù)的近似樣本點問題：樣本點不能被預(yù)先確定或控制樣本的均勻分布不能被保證多分辨率光圖重建算法3、光圖重建4、壓縮光圖取樣需要大量的存儲空間，需要壓縮4、壓縮5、重建圖像給定一個虛擬攝像機，重建過程其實就是給輸出圖像的每一個像素著色，使得輸出圖像上的物體就像是攝像機正對著真實的物體一樣；有了光圖，可以一個像素一個像素地，一條光線一條光線地生成一幅新的圖像。5、重建圖像對光圖函數(shù)的討論：光圖函數(shù)假定針對的是靜態(tài)物體或場景，不需要知道場景的反射特性，不需要關(guān)于場景的任何幾何信息，然而這種方法允許使用幾何信息以改進計算效果。光圖函數(shù)的計算過程十分復(fù)雜，從采集圖像到生成最終所需要的圖像一般要花費幾個星期，且精度與效果都有待于進一步改進。對光圖函數(shù)的討論：光場(Lightfields)技術(shù)把全光函數(shù)縮小到了4維表達，但數(shù)據(jù)量仍然十分龐大而且不容易采集。同心拼圖技術(shù)解決了這些問題，將光圖函數(shù)降到了3維的形式，從而提供了很好的應(yīng)用可能。光場(Lightfields)技術(shù)把全光函數(shù)縮小到了4維表達同心圓拼圖技術(shù)是沈向洋博士提出的

沈向洋，微軟中國研究院研究項目主任，負責計算機成像、計算機圖形、機器人、圖像設(shè)計和虛擬環(huán)境模型設(shè)計等項目的研究工作。沈博士的博士論文是世界上第一個由照片轉(zhuǎn)換成虛擬實境的研究。同心圓拼圖技術(shù)是在1999年舉行的國際圖形學(xué)年會上，沈向洋博士發(fā)表了：用同心拼圖法將空間任意拍攝的二維圖像進行全真的三維復(fù)原。這是到目前為止，這一領(lǐng)域最高水平的研究工作，將對計算機圖形學(xué)研究中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)生重大影響，并由此導(dǎo)致許多新的技術(shù)手段的出現(xiàn)，將為商業(yè)、醫(yī)療、文化等諸多領(lǐng)域帶來廣泛的用途。在1999年舉行的國際圖形學(xué)年會上，沈向洋博士發(fā)表了：用同心什么是同心拼圖？同心拼圖（concentricmosaics）：由位于同心圓上的照相機拍攝的一系列細長的圖片（slitimages）拼接而成的。由一架照相機在不同視點（viewpoint）拍攝的照片組合成的，而這些視點是連續(xù)分布的。同心拼圖的采樣系統(tǒng)由數(shù)架固定在水平旋轉(zhuǎn)桿上的相機構(gòu)成，每架相機沿著各自的圓周做連續(xù)運動。

什么是同心拼圖？同心拼圖法使二維圖像的三維立體重現(xiàn)不僅停留在理論上，而是可以成為現(xiàn)實，并且非常便于實現(xiàn)。同心拼圖采樣跟傳統(tǒng)的全景攝影一樣簡單，不涉及困難的幾何光學(xué)建模過程，只是需要較多數(shù)量的圖像。同心拼圖法使二維圖像的三維立體重現(xiàn)不僅停留在理論上，而是可以ＩＢＲ技術(shù)將以其旺盛的生命力進入人類生活空間的方方面面……雄偉的萬里長城秀麗的桂林山水巍峨的華山泰山歷史博物館科技館英雄紀念碑

ＩＢＲ技術(shù)將以其旺盛的生命力進入人類生活空間的方方面面……ＩＢＲ在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用：網(wǎng)上虛擬購房，遠在上海的客戶只要登錄北京的售樓公司網(wǎng)址，則大到所售樓房的外觀，小到每個房間的燈具、地毯質(zhì)地等場景便一覽無余，而客戶所要做的只是雙擊鼠標。

ＩＢＲ在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用：

虛擬全景空間

——基于圖像渲染的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)虛擬全景空間90年代，QuickTimeVR與IPIXViewer等一批新型系統(tǒng)的推出，向人們展示了一個個方便制作、高質(zhì)量的虛擬全景空間生成平臺；而Internet的普及又為虛擬全景空間的推廣與應(yīng)用構(gòu)筑了一個很好的舞臺；90年代，QuickTimeVR與IPIXViewer等全景圖像實際上描述的是一個二維的全光函數(shù)，即在全光函數(shù)P7=P(Vx,Vy,Vz,θ,φ,λ,t)中，全景圖像描述了固定視點（Vx,Vy,Vz）、時間t與波長范圍λ的情況下，變化觀察視角（θ,φ）得到的任意觀察方向上所看到虛擬場景集；以全景圖像技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建出的虛擬全景空間是當今最成熟、最實用的一個基于圖像渲染的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)；全景圖像實際上描述的是一個二維的全光函數(shù)，即在全光函數(shù)P7=虛擬全景空間？基本定義：視點空間（1）視點：指用戶在某一時刻在場景中的觀察點，觀察時所用的焦距固定。（2）視點空間：在某一視點處，用戶所觀察到的場景。視點空間定義限定了視點的位置，對觀察方向未作任何限定，即視點空間包含任意觀察方向上用戶所看到的全局場景。虛擬全景空間？基本定義：視點空間虛擬全景空間：單個視點空間反映的是一個三維點空間，而一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)往往需要建立一個N維的虛擬空間；點空間:用戶只能靠改變視角來觀察不同的場景；N維的虛擬空間：用戶可通過改變空間位置觀察不同的場景；虛擬全景空間：N維虛擬空間能反映虛擬空間在時間上的變化，風景名勝歲季節(jié)的變化，白天黑夜的變化等N維虛擬空間中視點的變化可以不局限于物理時空，如在教學(xué)樓中安排一間美國總統(tǒng)辦公室等這樣的N維虛擬空間稱為虛擬全景空間（VirtualPanoramicSpace）N維虛擬空間能反映虛擬空間在時間上的變化，風景名勝歲季節(jié)的變VPS由眾多視點組成，視點空間是VPS的基本組成單元；空間操縱：用戶通過一定手段可以在虛擬空間中漫游；視點空間內(nèi)操縱：操縱視角，360。全視野視點空間間操縱：位置變化、時間變化、超現(xiàn)實場景變化VPS由眾多視點組成，視點空間是VPS的基本組成單元；VPS的組成：全景圖像生成器空間編輯器：把不相干的全景圖像組織成用戶可以任意漫游的虛擬全景空間VPS瀏覽器：提供給用戶漫游功能VPS的組成：全景圖像：能反映全局場景的圖像（PanaromicImage）局部圖像：反映用戶在某一視角看到的場景全景圖像：能反映全局場景的圖像（PanaromicImag全景圖像的定義全景圖像的制作全景圖像的特點全景圖像的應(yīng)用全景圖像的定義全景圖像的定義：三維全景虛擬全景實景虛擬現(xiàn)實全景圖360。全景全景攝影全景圖像的定義：三維全景定義（1）

全景是把相機環(huán)360度拍攝的一組或多組照片拼接成一個全景圖像，通過計算機技術(shù)實現(xiàn)全方位互動式觀看的真實場景還原展示方式。在播放插件（通常Java或Quicktime、activex、flash）的支持下,使用鼠標控制環(huán)視的方向，可左可右可近可遠。使用戶感到就處在現(xiàn)場環(huán)境當中，產(chǎn)生身臨其境的逼真視覺效果。定義（1）

全景是把相機環(huán)360度拍攝的一組或多組照片拼接定義（2）全景攝影是把相機環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個全景圖像，用一個專用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上顯示，并使您能用鼠標控制環(huán)視的方向，可左可右可近可遠。使您感到就在環(huán)境當中，您好像在一個窗口中瀏覽外面的大好風光。

定義（2）全景攝影是把相機環(huán)360度拍攝的一組照片拼接成一個定義（3）全景，是對場景的超大視角乃至360度完整場景范圍進行展示的照片。通過對專業(yè)相機捕捉整個場景的圖像信息用軟件進行合成，用專門的播放器進行播放，把二維的平面圖模擬成真實的三維空間，呈現(xiàn)給觀賞者。給觀賞者提供各種操縱圖像的功能，放大縮小，各個方向移動觀看場景，達到模擬和再現(xiàn)場景的真實環(huán)境的效果。定義（3）全景，是對場景的超大視角乃至360度完整場景范圍進全景圖像：球面全景圖像多面體全景圖像柱面全景圖像視點空間：球體、多面體與圓柱體全景圖像：柱形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的有限高度的圓柱上，從而水平360度觀看四周的景色，但用鼠標向上下拖動時，上下的視野將受到限制，看不到天頂，也看不到地底。即垂直視角小于180度。柱形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的有限高度的圓柱上，球形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的圓球上從而能水平360度，垂直180度，即全視角360X180觀看全景照片。可以說用戶已經(jīng)融入了虛擬環(huán)境之中了。球形全景照片的制作：首先必須全視角拍攝，即要把上下前后左右全部拍下來，普通相機要拍攝很多張照片。然后再用專用的軟件把它們拼接起來，做成球面展開的全景圖像最后選用播放軟件，把全景照片嵌入網(wǎng)頁。球形全景：把拍攝的照片投影到以視點為中心的圓球上從而能水平3立方體全景(cubicPanorama)：這種全景照片是由前，后，左，右，上，下6張照片無縫拼接而成。相機位于立方體的中心，也是全視角,實際效果與球形全景類似。立方體全景(cubicPanorama)：這種全景照片是全景圖像的制作：怎樣生成三維全景呢？——硬件和軟件拍攝：需要相機和魚眼鏡頭、云臺、三角架等硬件來拍攝出魚眼照片照片的數(shù)字化和全景照片的合成：使用全景拼合發(fā)布軟件把拍攝的魚眼照片拼合選用播放軟件并把它嵌入網(wǎng)頁，發(fā)布成可以播放和瀏覽的格式。全景圖像的制作：怎樣生成三維全景呢？——硬件和軟件常見的全景制作硬件：一次成像：Oneshot

環(huán)拍設(shè)備：Roundshot，Panoscan

組合設(shè)備：數(shù)碼相機+魚眼鏡頭+全景云臺常見的全景制作硬件：常見的全景制作軟件：著名軟件企業(yè)：3Divsta、Ipix、Iseemedia、Ulead、上海杰圖等。

常見合成軟件：Panotool、Photovista、Ipix、Uleadcool360、造景師等

常見播放工具：Ptviewer，Iseemedia的RealtimeViewer，QuicktimePlayer等。

發(fā)布制作工具：國內(nèi)的漫游大師，國外的3Dvistapublisher，IBMHotmedia等。常見的全景制作軟件：拍攝:

全景攝影全視角拍攝，特點:

（1）相機必需準確可靠定位:由于相機的視角大多小于360度，因此必須拍攝多張照片才能記錄全視角圖像信息，為了使多張照片光滑地連接成全景投影圖像，相機必需準確可靠定位在一個中心點上，有專用設(shè)備可供選購，可以準確定位相機。許多愛好者僅僅使用三角架也能拍出好的全景照片。全景圖像的制作——拍攝拍攝:

全景攝影全視角拍攝，特點:全景圖像的制作——拍攝（2）選用超廣角鏡頭:

對全360度全景照片，相機鏡頭的視角越小，拍攝的照片就越多，后處理就越復(fù)雜。因此最好選用小于18MM的魚眼鏡頭，比如選用18MM的鏡頭需要拍8---10張(照片之間應(yīng)有適當?shù)闹丿B)，而選用8MM的魚眼鏡頭只需拍2-3張。按一次快門就可以拍下全360度的專業(yè)相機，價格昂貴。（2）選用超廣角鏡頭:為什么需要魚眼鏡頭？

普通照片的水平視角和垂直視角能捕捉到的范圍分別為90度左右和70度左右。魚眼鏡頭能使拍攝到圖片的水平視角和垂直視角都達到180度，整個場景只需要拍攝兩張圖片就可以。為什么需要魚眼鏡頭？8mm魚眼鏡頭拍的180度廣角照片8mm魚眼鏡頭拍的180度廣角照片魚眼鏡頭拍攝的照片魚眼鏡頭拍攝的照片云臺的作用？相機節(jié)點（NodalPoint）：“節(jié)點”指照相機的光學(xué)中心，穿過此點的光線不會發(fā)生折射。在拍攝魚眼照片時，相機必須繞著節(jié)點轉(zhuǎn)動，才能保證全景拼合的成功。云臺的作用正是如此。云臺的作用？云臺安裝于三腳架上。保證相機轉(zhuǎn)動時，鏡頭的“節(jié)點”正好位于轉(zhuǎn)動軸上。不采用云臺而直接使用數(shù)碼相機和魚眼鏡頭拍攝魚眼圖像將會產(chǎn)生偏移。云臺安裝于三腳架上。保證相機轉(zhuǎn)動時，鏡頭的“節(jié)點”正好位于轉(zhuǎn)拍攝時沒有采用云臺，空間信息不完全，圖像無法正確拼合，加了云臺，節(jié)點的位置保持不變，偏移消失拍攝時沒有采用