马自萍，郭贝贝，李海东，邹 静
（1.北方民族大学 数学与信息科学学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏回族自治区博物馆，宁夏 银川 750021）
0 引 言
随着计算机行业的发展，网页构建、虚拟漫游技术日趋成熟。虚拟漫游技术由于其自身的交互性、构想性和沉浸感等特点成为了现代社会传播文化的重要手段[1]。充分把虚拟漫游技术应用在博物馆展览上，是当今时代发展的必然结果。国内外，众多学者对虚拟漫游技术的研究，使用户足不出户地游历并达到身临其境的沉浸感[2⁃4]，由于暂时没有相机能够拍摄出完整的全景图，因此各种全景图拼接算法随之诞生[5⁃6]。陈辉等人用普通相机进行拍摄，构造水平方向360°全景图，故无法在垂直方向上自由观察[7]。吴丽萍设计了一种新的算法得到了比较完整的全景图[8]。虚拟漫游技术结合全景在虚拟校园方面也取得了一定成果[9⁃10]。本文应用Pano2VR 对宁夏博物馆进行设计：
1）实现来宁夏博物馆的地图导航；
2）通过实地拍摄宁夏博物馆图片制作全景图，随后利用Pano2RV 实现宁夏虚拟博物馆全景漫游；
3）最后将结果展示在博物馆虚拟的网页上，并在网站平台上进行真实互动。
1 宁夏虚拟博物馆全景漫游的实现基础
1.1 虚拟全景漫游技术
虚拟现实是以虚拟全景漫游技术为基础发展的。虚拟全景图由一系列同一场景的相似图片拼接起来。近几年，虚拟现实（Virtual Reality，VR）应用广泛，经过众多技术相互结合，组成一种新的虚拟环境技术。实现宁夏虚拟博物馆全景漫游前的准备工作主要包括全景图的拍摄、制作全景图所用的主流软件及其特点、Pano2VR 和网页展览。
1.2 全景图与主流全景图拼接软件及其特点
现实宁夏虚拟博物馆全景漫游前首先需要制作全景图。全景图通常是指符合人的双眼正常有效视角的全景照片。通过水平或垂直方向连续拍摄色调基本一致，互有重合部分的照片，拼合成一张宽屏照片。全景图拼接是一个受广大学者研究的热门技术，其主要用于弥补当前成像设备无法直接拍摄到360°全景图像[11]。主流全景图拼接软件包括其特点如表1 所示。
表1 主流全景图拼接软件及特点
1.3 Pano2VR 概述
Pano2VR 其主要功能就是把导入多种格式的全景图转换成相应的图像文件进行展示，格式形式主要有QuickTime 或者Flash。运用Pano2VR 来缩小或者放大多重分辨率的全景图，重要的是这种操作可以兼容不同平台的动画展示，可满足不同虚拟动漫系统的设计与开发。Flash 可以方便地在网页上直接播放，成为全景图主流格式，而Pano2VR 则是用来制作Flash 全景图的重要软件。
1.4 HTML5 网页制作
HTML 是一种标记语言，用于描述网页文档，由于它本身具备各种优异性能，如操作简易性、可扩展性和平台无关性，使得该语言不断地受到广大用户的青睐。HTML5 是新的HTML 标准，其语义化、交互、系统能力调用、多媒体等方面在Web 终端上做了重要的提升。HTML5 可以对图形化网页进行开发和展示，并且它的新特性对于增强网页的图形绘制、媒体播放有很大作用，而且增加了消息传送等方面的性能。
HTML5 作为当下最热门的Web 技术，不仅做到了对过去版本性能的一个优化，而且化繁为简对部分页面元素进行革新和重定义，HTML5 的很多性能可以在大部分浏览器上实现。
从效率上看，HTML5 适应了用户的编码习惯，使人机交互更加方便快捷，HTML5 已经在互联网行业得到了普遍应用。由于本文最终目的是在网页上对宁夏虚拟博物馆进行展示。所以应用于HTML5 的Web，能够给用户带来感知上的不同体验。
2 基于Pano2VR 的宁夏虚拟博物馆全景漫游实现
本文应用Pano2VR 虚拟现实技术对宁夏博物馆进行设计：
1）实现来宁夏博物馆的地图导航；
2）宁夏虚拟博物馆整体结构和部分展厅的全景漫游；
3）宁夏博物馆在网页上的虚拟展览。
通过对网页进行设计与制作，将上述实现结果展示在博物馆虚拟的网页上，还能在网站平台上进行真实互动。总体架构如图1 所示。
图1 宁夏虚拟博物馆漫游设计开发架构
2.1 宁夏虚拟博物馆地图导航
为实现宁夏虚拟博物馆的地图导航功能，通过引用百度地图API 在MyEclipse 中编写代码，创建嵌入Web页面加载地图。地图的生成分为三种，第一种是静态地图GIF 图片，可直接从百度地图动态获取，这样加载地图比加载一个完整的地图更加方便。第二种是动态地图，以一点为中心可拖拽缩放的地图，如图2 所示为以博物馆为中心的动态地图。通过此部分的实现，网站浏览者可通过第三种百度地图导航功能，定位游览者当前位置，并通过三种导航方式展示出到达宁夏博物馆的路线。最终实现宁夏博物馆网站来馆线路部分，如图3所示。
图2 宁夏虚拟博物馆动态地图
图3 宁夏虚拟博物馆来馆线路
2.2 宁夏虚拟博物馆全景漫游
宁夏虚拟博物馆全景漫游实现的主要步骤：
1）拍摄宁夏博物馆全景图，探究全景拼接，完成宁夏虚拟博物馆全景图，并与其他技术结合得到更适合的全景漫游图；
2）基于Pano2VR 展开，创建交互热点，将宁夏虚拟博物馆全景漫游图生成更逼真的宁夏虚拟博物馆全景漫游。
2.2.1 制作宁夏虚拟博物馆全景图
拍摄宁夏虚拟博物馆的全景图时，用到的设备：单反相机、云台、三脚架、超广角镜头等及其组合。拍摄前首先需要对相机进行调焦，使得拍摄的物品更加清楚。随后将三脚架放在宁夏博物馆各个展厅不同区域进行取点以寻找正中心位置，确保宁夏博物馆中的每件展品都能清晰并完整的展现；单反相机会按90°为周期，每周拍摄4 次，每张图均有重叠部分，以此来制作全景图。
在制作宁夏虚拟博物馆全景图时，用到的素材均来自于实地取景拍摄，在第1.2 节介绍的众多全景图拼接软件中，以Photoshop 处理图像操作为例，通过智能软件拼接全景图片完成全景图的拼接。首先，找到需要拼接的图片并用软件打开，选择文件按钮，点击自动按钮，得到Photomerge。软件会自动完成一张全景照片的拼接，然后进行合并图层、储存该照片。
2.2.2 基于Pano2RV 全景漫游
利用制作Pano2RV 全景漫游图。在全景图制作完成后，通过Pano2VR 软件输出格式为flash 的全景漫游图，详细过程如下：
1）单击“选择文件”→点击“打开”→在文件中选择所生成的flash 的全景图片（可选择多张）或在窗口的输入中直接拖动照片至输入框或显示区内。
2）在主界面中单击“选择属性”→进入“输入（选择类型）”，输入类型的选项有10 多种类型，如自动、矩形球面投影、立方体面片、柱型、平板图、图像条、十字型、T 型等。这里可选择自动，软件可根据输入图片自动判断输入类型。
3）点击图片，缩放设置像素，左右拖拽设置默认播放的初始角度，设置水平视角，若不是360°柱型全景可设置相应水平视角度数。修改参数后点击确定。Pano2VR 参数设定如图4 所示。
4）接着退回到主界面，找到添加选项并且选择输出的格式，一般输出格式选为Flash 或HTML。之后，也可以对输出格式做一定的修改。
5）最后是选择输出文件名、文件输出格式与路径。Pano2VR 软件自带HTML 的输出功能，能够自动输出并在网页上展示Flash 文件。全部设置好后直接点击确认，即可生成可被JavaScript 调用的swf文件格式。
2.2.3 实现全景图交互
为实现游览者与漫游场景间的交互，使游览者产生身临其境的沉浸感，需要在全景漫游制作过程中添加交互热点。通过热点的添加游览者点击热点或热区，可以从一张全景图跳转到另一张全景图，具体如下。
1）打开Pano2VR 软件，导入一张或几张全景图，对每张图做简单参数设置和处理后，选择交互热点。
2）打开交互热点可以看到有3 个选项卡，其中，前2 个是添加交互热点和热区的，第3 个选项卡是管理添加热点的。这里主要讲述第1 个选项卡。选中热点类型，双击全景图绘制热点或热点区域，添加热点URL（点击热点区域跳转的全景图）。
3）热点列表主要是对已经添加的热点或热区进行管理，可以显示已经添加了哪些热点和热区，也可以在这里点下方绿色加号添加热点，但不能指定位置，所以基本不使用这里的添加功能。
4）回到选项卡“点形和多边形交互热区”，可以看到主要有两种热点类型，即点状热点和交互热区。在这个面板中，重要的是热点和热区的开关。多边形交互热区，在制作图片展或是全景分辨率不高的情况下，可以为墙上的一张图添加多边形热区，然后通过皮肤ID 来控制从外部调入单独的清晰图来显示，还可以设置当鼠标移动到热区上时播放一段音乐，在使用上非常灵活。
5）设置样式，然后再设置交互热点的动作，选择动作修改器，可以打开面板，通过对动作的来源（事件）和动作进行设置，让全景完成相应的操作，最终输出的宁夏虚拟博物馆全景漫游实现结果如图5 所示，点击左右按钮可转动画面，加减号放大缩小。全屏按钮可全屏播放，刷新按钮可重新播放，点击交互热区可切换至另一张全景图像。
2.2.4 网页实现宁夏虚拟博物馆全景漫游
通过网页的设计与制作，将上述实现结果展示在博物馆虚拟网页上，最终实现宁夏博物馆网站虚拟部分的网页展示。完成后的虚拟系统进行人机交互，使游览者如同切身行走在博物馆中，可自由全方位旋转方向，游览虚拟场景的实物，领略场景的艺术氛围。
网页展示最终实现结果如图6 所示。而且，本网页实现了部分展品的虚拟展示，不仅将虚拟现实技术运用自如，而且用其特有的图像搜索技术将藏品生动活泼地呈现在用户面前，如图7 所示。系统使用MyEclipse 和百度地图在线API 的地图导航，以及基于Photoshop、Pano2VR、HTML5 的全景漫游Flash 文件的网页展示。
图6 HTML5 网页展示宁夏虚拟博物馆全景漫游主页面
图7 宁夏虚拟博物馆展品的虚拟展示示例
通过游览宁夏虚拟博物馆，人们更加深刻地了解宁夏的相关概况（包括宁夏博物馆的藏品、书籍、宁夏的特色建筑、西夏王朝的历史由来、宁夏的民族风情以及人文旅游等）。
3 结 语
本文通过程序编写，全景漫游制作，虚拟展览的网页制作，向网站浏览者传输相比一般网站更为直观、真实的博物馆信息。大众浏览网站可通过地图了解宁夏博物馆的具体位置，通过鼠标和键盘与全景漫游系统交互，浏览展厅了解博物馆大致结构、主题布置、氛围等。通过浏览网页了解博物馆的展览与陈列。最终实现宁夏虚拟博物馆的全景展览和宁夏虚拟博物馆网站的数字化构建。科学技术与宁夏博物馆领域的融合，有利于促进宁夏博物馆的可持续发展与科学技术的创新进步，有利于了解宁夏博物馆的藏品、书籍、宁夏的特色建筑、西夏王朝的历史由来、宁夏的民族风情以及人文旅游，给用户以全方位的需求和体验。对西夏文化的传播和对西夏自然文化遗产的保护以及探索西夏文化提供了宝贵经验。
