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摘 要：VR全景技术，即虚拟现实技术，是人工智能的重要发展方向。尤其是在互联网资源普及的今天，在古建筑可视化研究中引用虚拟现实技术已经有了充分的技术保障。随着虚拟现实技术日趋成熟，如今人们对古建筑的关注度越来越高，通过虚拟现实技术，人们可以在任何时间、任何地点浏览古代建筑群。文章主要论述了基于VR全景技术，如何设计鲁土司衙门VR全景影像，阐述了鲁土司衙门的VR全景影像的设计思路和制作方法，为古建筑的可视化研究提供了一个新的思路，让不同地域的人可以足不出户通过手机或者电脑就可以自由观看，能够身临其境地感受古代建筑所带给我们的视觉震撼和人文情怀。
关键词：虚拟现实;全景技术;古代建筑
0 引言
我国是一个历史悠久、疆土广阔的文明古国，无论是历史文化资源还是自然风光，都极为丰富，吸引了无数的国内外游客。近年来，如何打破时间和地理位置的限制，让更多的人了解不同地域的文化特色，如何将虚拟现实技术与旅游业融合，是当下热点研究话题。高昂的建造成本、对实时渲染设备的高要求，以及现有3D建模技术的缺点，如传输不正确，导致目前3D建模技术运用受到限制，而VR Panorama提供了相对较低的成本、较低的渲染压力以及高速的网络传输。研究人员基于虚拟现实全景的优点，提出了一种基于虚拟现实全景技术的古代建筑场景设计方案，适用于在各个旅游景点建立虚拟的旅游平台。本文以鲁土司衙门实景为例，介绍VR全景技术如何在古代建筑景观中有效运用，并如何使用VR全景技术制作出真实的虚拟现实古建筑场景。
1 VR全景技术
VR全景，分为实地取景拍摄技术和三维软件仿真技术。实地取景拍摄技术，就是用相机实地环绕建筑物拍摄一组或多组影像，然后运用软件技术拼接成一个全景图像。三维软件仿真技术则是利用Maya等软件，在三维软件里制作出模拟现实的360度环绕场景。VR全景，又被称为虚拟仿真实景，是目前最新颖的广告宣传方式，与大多数媒体不同的地方是，加入了更多的人机交互的功能。其优势是基于3DVR技术以1∶1的方式把线下实体还原到互联网上，通过这些所见即所得的视觉新体验，让我们可以全方位互动式地观看真实场景，给用户以沉浸式体验，有一种身临其境的真实感。
2 鲁土司衙门的历史介绍
鲁土司衙门坐落在甘肃永登县的连城镇，占地13500多平方米。整个建筑物坐北朝南，拥有建筑物数量226间，其建筑面积5397平方米。鲁土司衙门是一座宫殿式的古代建筑群，整个建筑群主要由三部分组成：土司衙门（图1）、妙因寺和土司花园。其是我国第四批重点文物保护单位。鲁土司衙门在我国有很久远的历史，拥有最壮观、保存最完好的建筑群，并且得到了联合国教科文组织的重点援助。但是，由于地处偏远，交通不便，外界鲜为人知。整个建筑靠近山脉和河流，坐北朝南，布局严谨，雄伟壮观，俗称为“三十六个庭院和七十二道门”，被称为“小故宫”。
3 VR全景技术在鲁土司衙门可视化应用中的价值与意义
世界历史不断演变和推进给人们留下许多丰厚且珍贵的历史遗迹，如今人类的活动范围逐渐增加，经过时间的变迁，人类的历史遗产正在不断被摧毁。如何利用先进技术保护这些珍贵的古代建筑遗址，已成为全球亟待解决的问题。但是，某些大型物体，如建筑物、古墓和人类文化遗址，很难使用传统方法来还原和展示。
将虚拟现实技术应用于特定环境属于一种新的尝试，这使人们可以全身心投入在虚拟世界中，并对古代的历史文化和人文环境有更直观的认识。在进行深入的技术研究和展现高科技水平的同时，可以展示传统方法无法展示的内容，以此来吸引更多的观众，并将中国源远流长的古代建筑文化底蕴展现给世人。
在传统的表现形式中，显示方法仅是2D平面图和动态视频，虽然也有部分以3D建模显示，但即使使用超广角镜头，静止图像也只能显示场景的特定角度，无法在所有方向上合理有效地显示鲁土司衙门场景。另一方面，动态视频可以提供鲁土司衙门场景的完整图片，虽然用户可以自己选择观看视角，但是图像的角度仍然相对有限，并且主要视图是依靠摄影师的拍摄方法，而不是用户根据自己的意愿选择角度。3D建模技术可以解决静态视频和动态视频的缺点，但是成本较为昂贵，而且无法实现真正的效果。因此，我们需要一种更完善、更现实和直接的表达方式，毋庸置疑VR全景技术将是最佳选择。
VR全景技术是进行交互式和沉浸式开发的重要技术工具。这种虚拟环境使用户感觉自己就像在另一个世界中，并且可以与虚拟世界中的环境进行交互。首先，基于VR全景技术的鲁土司衙门场景显示打破了时间和空间的限制，使其可以随时随地通过移动智能设备和Internet在线访问，就像在现实世界中的场景环境一样。VR全景技术在鲁土司衙门的可视化应用，不仅增强了我们的亲身体验，而且还全面提高了鲁土司衙门的旅游效果。其次，作为甘肃土司文化重要的发源地，鲁土司衙门在推广优秀的古代建筑历史文化上至关重要。VR全景技术结合了当今先进的数字、网络和移动技术，通过整合鲁土司衙门的建筑景观和文化知识，并通过互联网虚拟展示平台向公众开放，这为历史建筑文化知识的传播奠定了基础，同时也改变了现代旅游服务理念。这将有利于全面多渠道发展新形势下，展示古代建筑和文物的社会教育特色。
4 VR全景技术在鲁土司衙门可视化应用中的设计方案
4.1 前期整体思路分析和准备
通过分析国内外优秀的古代建筑虚拟现实创作案例，吸收多方面的设计元素，分析比较鲁土司衙门的景观。通过现场勘测直接获取数据，拍照并测量鲁土司衙门实际景观，了解其地形、植物组成和建筑物分布。了解鲁土司衙门主要建筑的特色分布，调研鲁土司衙门附近居民对该建筑的看法和观点，与兰州市内VR虚拟现实设计公司进行交流，從经验中学习如何制作鲁土司衙门的VR全景图像，以确定并建立设计思路和制作方法。
4.2 具体设计思路与细节框架 提前设计鲁土司衙门的拍摄主节点，选择可以取景的良好天气，然后进入原先设计的地点并进行取景。确认没有干扰因素后，再规划取景相机要摆放的地方，使用三脚架、全景云台、18毫米镜头并选择720云作为制作平台（图2）。主要的取景方式包含水平360度取景、仰视取景、鸟瞰取景和天地取景。取景后，再把每张摄取的图片进行二次修改，调色拼接。在拼接过程中，需要注意处理的照片要保持照片间的连贯性，以避免错位和拼接错误。然后在PTGui中制作成全景实景，并在Photoshop中进行细微的改动使场景更加真实。最后，将处理后的全景实景照片导入720云平台以创建全景图，再加入背景音乐和文本信息，发布即可。
4.3 实景漫游实践制作实例
4.3.1 确定实际场景的位置点再收集
在进行全景图像采集的准备过程中，首先要对采集点进行选取，古老的鲁土司衙门的组成包括鲁土司衙门、妙因寺、土司花园三个部分，到实地考察和分析并设立采集点，这些采集点主要位于鲁土司衙门的中心。
4.3.2 实景图像收集
确定人物的取景地点之后，使用三脚架、全景云台倾斜、18毫米镜头进行拍摄。拼接全景图像时，由于部分需要覆盖以改善拼接效果，所以拍摄的方向为360度方向，信息必须从多个角度获取。例如，每30度拍摄一张照片，并连续拍摄12张照片。水平收集后，上下调节相机。您可以在一个地方完成取景，然后在后期软件中调整色彩对比度和曝光。在空中拍摄时，首先将无人机放置在距视点50至120 米的位置，然后根据视野旋转镜头。旋转360度并水平拍摄，然后每间隔45度拍摄一次，画一个圆圈，总共拍摄8张照片，然后垂直向下看，拍摄1张照片即可完成拍摄。
4.3.3 全景生成
主要使用的软件有PTGui（图3）、Photoshop，全景拼接使用PTGui软件完成。步骤如下：首先打开PTGui，单击以加载图像，然后导入航拍图像。单击以对齐图像，让软件执行对匹配点的识别和对齐，然后自动合成全景图。再单击创建全景，然后进入软件主页面。设置文件格式和质量，并使用全景优化工具将其设置为100%。紧接着指定导出全景的位置或使用默认设置，单击以创建全景并生成全景。最后使用Photoshop处理天空并对光线进行调整。
4.3.4 上传720云网站以完成全景图
使用720Web客户端创建完整全景图。首先，需要在客户端注册自己的个人账号并完善用户信息，以便于后续作品的更改和整理。注册之后，从上传界面将PTGui和Photoshop处理的全景图上传到720 Cloud网站（图4），并从基本界面查看全景图。添加打开提示、链接和导航，以帮助观看者漫游并评估和改善用户体验。在基本界面中，输入基本界面底部的全局切换子选项，以调整设置。完善3D实景的细节，按照原先设置的路线指观体验者观看3D实景，并且可以让用户自己选择想去的地方，以提高用户与VR实景的交互性。添加链接并引导热点以在场景之间切换视角，并添加背景音乐以完成全景。
5 VR全景技术在未来古代建筑场景应用中的推广及创新
随着信息技术的不断发展，VR全景技术作为一种还原真实场景的数字显示方法，已经在虚拟建筑场景中得到了广泛的推广和应用。许多数字VR全景已经引入了VR头戴式体验功能。只要戴着VR头盔，就可以在VR全景图里自由走动。不仅如此，还可以向前走并捡起前面的物体，以进行仔细的观察和探索，而不必担心损坏古董。但是，由于VR眼镜尚未作为体验产品的设计而流行，携带不太方便，受众群体也不是太广泛。因此，未来我们可以从VR的设备上做深入的研究和创新。
6 结语
虚拟现实技术可以在参观古代建筑的过程中很好地防止珍贵的古董被破坏，并且可以对子孙后代开展良好的教育教学活动，对社会研究方面也有很大的帮助作用。使用虚拟现实技术重建古代建筑的全景影像，也使这些古董文物能够一直保留下去，以便未来更多人可以了解我们的历史文化。尽管在运用和实际用户体验过程中仍然存在一些问题，但虚拟现实技术带来的跨越时空特性以及各种交互的用户体验，为用户提供了舒适的身临其境感，并改变了人们的传统思维方式，它给我们带来了虚拟现实可视化新的未来发展方向。在不久的將来，虚拟现实技术有望突破软件、硬件和技术的界限，在古建筑历史文化传承与发展中将发挥重要作用。
关键词：虚拟现实;全景技术;古代建筑
0 引言
我国是一个历史悠久、疆土广阔的文明古国，无论是历史文化资源还是自然风光，都极为丰富，吸引了无数的国内外游客。近年来，如何打破时间和地理位置的限制，让更多的人了解不同地域的文化特色，如何将虚拟现实技术与旅游业融合，是当下热点研究话题。高昂的建造成本、对实时渲染设备的高要求，以及现有3D建模技术的缺点，如传输不正确，导致目前3D建模技术运用受到限制，而VR Panorama提供了相对较低的成本、较低的渲染压力以及高速的网络传输。研究人员基于虚拟现实全景的优点，提出了一种基于虚拟现实全景技术的古代建筑场景设计方案，适用于在各个旅游景点建立虚拟的旅游平台。本文以鲁土司衙门实景为例，介绍VR全景技术如何在古代建筑景观中有效运用，并如何使用VR全景技术制作出真实的虚拟现实古建筑场景。
1 VR全景技术
VR全景，分为实地取景拍摄技术和三维软件仿真技术。实地取景拍摄技术，就是用相机实地环绕建筑物拍摄一组或多组影像，然后运用软件技术拼接成一个全景图像。三维软件仿真技术则是利用Maya等软件，在三维软件里制作出模拟现实的360度环绕场景。VR全景，又被称为虚拟仿真实景，是目前最新颖的广告宣传方式，与大多数媒体不同的地方是，加入了更多的人机交互的功能。其优势是基于3DVR技术以1∶1的方式把线下实体还原到互联网上，通过这些所见即所得的视觉新体验，让我们可以全方位互动式地观看真实场景，给用户以沉浸式体验，有一种身临其境的真实感。
2 鲁土司衙门的历史介绍
鲁土司衙门坐落在甘肃永登县的连城镇，占地13500多平方米。整个建筑物坐北朝南，拥有建筑物数量226间，其建筑面积5397平方米。鲁土司衙门是一座宫殿式的古代建筑群，整个建筑群主要由三部分组成：土司衙门（图1）、妙因寺和土司花园。其是我国第四批重点文物保护单位。鲁土司衙门在我国有很久远的历史，拥有最壮观、保存最完好的建筑群，并且得到了联合国教科文组织的重点援助。但是，由于地处偏远，交通不便，外界鲜为人知。整个建筑靠近山脉和河流，坐北朝南，布局严谨，雄伟壮观，俗称为“三十六个庭院和七十二道门”，被称为“小故宫”。
3 VR全景技术在鲁土司衙门可视化应用中的价值与意义
世界历史不断演变和推进给人们留下许多丰厚且珍贵的历史遗迹，如今人类的活动范围逐渐增加，经过时间的变迁，人类的历史遗产正在不断被摧毁。如何利用先进技术保护这些珍贵的古代建筑遗址，已成为全球亟待解决的问题。但是，某些大型物体，如建筑物、古墓和人类文化遗址，很难使用传统方法来还原和展示。
将虚拟现实技术应用于特定环境属于一种新的尝试，这使人们可以全身心投入在虚拟世界中，并对古代的历史文化和人文环境有更直观的认识。在进行深入的技术研究和展现高科技水平的同时，可以展示传统方法无法展示的内容，以此来吸引更多的观众，并将中国源远流长的古代建筑文化底蕴展现给世人。
在传统的表现形式中，显示方法仅是2D平面图和动态视频，虽然也有部分以3D建模显示，但即使使用超广角镜头，静止图像也只能显示场景的特定角度，无法在所有方向上合理有效地显示鲁土司衙门场景。另一方面，动态视频可以提供鲁土司衙门场景的完整图片，虽然用户可以自己选择观看视角，但是图像的角度仍然相对有限，并且主要视图是依靠摄影师的拍摄方法，而不是用户根据自己的意愿选择角度。3D建模技术可以解决静态视频和动态视频的缺点，但是成本较为昂贵，而且无法实现真正的效果。因此，我们需要一种更完善、更现实和直接的表达方式，毋庸置疑VR全景技术将是最佳选择。
VR全景技术是进行交互式和沉浸式开发的重要技术工具。这种虚拟环境使用户感觉自己就像在另一个世界中，并且可以与虚拟世界中的环境进行交互。首先，基于VR全景技术的鲁土司衙门场景显示打破了时间和空间的限制，使其可以随时随地通过移动智能设备和Internet在线访问，就像在现实世界中的场景环境一样。VR全景技术在鲁土司衙门的可视化应用，不仅增强了我们的亲身体验，而且还全面提高了鲁土司衙门的旅游效果。其次，作为甘肃土司文化重要的发源地，鲁土司衙门在推广优秀的古代建筑历史文化上至关重要。VR全景技术结合了当今先进的数字、网络和移动技术，通过整合鲁土司衙门的建筑景观和文化知识，并通过互联网虚拟展示平台向公众开放，这为历史建筑文化知识的传播奠定了基础，同时也改变了现代旅游服务理念。这将有利于全面多渠道发展新形势下，展示古代建筑和文物的社会教育特色。
4 VR全景技术在鲁土司衙门可视化应用中的设计方案
4.1 前期整体思路分析和准备
通过分析国内外优秀的古代建筑虚拟现实创作案例，吸收多方面的设计元素，分析比较鲁土司衙门的景观。通过现场勘测直接获取数据，拍照并测量鲁土司衙门实际景观，了解其地形、植物组成和建筑物分布。了解鲁土司衙门主要建筑的特色分布，调研鲁土司衙门附近居民对该建筑的看法和观点，与兰州市内VR虚拟现实设计公司进行交流，從经验中学习如何制作鲁土司衙门的VR全景图像，以确定并建立设计思路和制作方法。
4.2 具体设计思路与细节框架 提前设计鲁土司衙门的拍摄主节点，选择可以取景的良好天气，然后进入原先设计的地点并进行取景。确认没有干扰因素后，再规划取景相机要摆放的地方，使用三脚架、全景云台、18毫米镜头并选择720云作为制作平台（图2）。主要的取景方式包含水平360度取景、仰视取景、鸟瞰取景和天地取景。取景后，再把每张摄取的图片进行二次修改，调色拼接。在拼接过程中，需要注意处理的照片要保持照片间的连贯性，以避免错位和拼接错误。然后在PTGui中制作成全景实景，并在Photoshop中进行细微的改动使场景更加真实。最后，将处理后的全景实景照片导入720云平台以创建全景图，再加入背景音乐和文本信息，发布即可。
4.3 实景漫游实践制作实例
4.3.1 确定实际场景的位置点再收集
在进行全景图像采集的准备过程中，首先要对采集点进行选取，古老的鲁土司衙门的组成包括鲁土司衙门、妙因寺、土司花园三个部分，到实地考察和分析并设立采集点，这些采集点主要位于鲁土司衙门的中心。
4.3.2 实景图像收集
确定人物的取景地点之后，使用三脚架、全景云台倾斜、18毫米镜头进行拍摄。拼接全景图像时，由于部分需要覆盖以改善拼接效果，所以拍摄的方向为360度方向，信息必须从多个角度获取。例如，每30度拍摄一张照片，并连续拍摄12张照片。水平收集后，上下调节相机。您可以在一个地方完成取景，然后在后期软件中调整色彩对比度和曝光。在空中拍摄时，首先将无人机放置在距视点50至120 米的位置，然后根据视野旋转镜头。旋转360度并水平拍摄，然后每间隔45度拍摄一次，画一个圆圈，总共拍摄8张照片，然后垂直向下看，拍摄1张照片即可完成拍摄。
4.3.3 全景生成
主要使用的软件有PTGui（图3）、Photoshop，全景拼接使用PTGui软件完成。步骤如下：首先打开PTGui，单击以加载图像，然后导入航拍图像。单击以对齐图像，让软件执行对匹配点的识别和对齐，然后自动合成全景图。再单击创建全景，然后进入软件主页面。设置文件格式和质量，并使用全景优化工具将其设置为100%。紧接着指定导出全景的位置或使用默认设置，单击以创建全景并生成全景。最后使用Photoshop处理天空并对光线进行调整。
4.3.4 上传720云网站以完成全景图
使用720Web客户端创建完整全景图。首先，需要在客户端注册自己的个人账号并完善用户信息，以便于后续作品的更改和整理。注册之后，从上传界面将PTGui和Photoshop处理的全景图上传到720 Cloud网站（图4），并从基本界面查看全景图。添加打开提示、链接和导航，以帮助观看者漫游并评估和改善用户体验。在基本界面中，输入基本界面底部的全局切换子选项，以调整设置。完善3D实景的细节，按照原先设置的路线指观体验者观看3D实景，并且可以让用户自己选择想去的地方，以提高用户与VR实景的交互性。添加链接并引导热点以在场景之间切换视角，并添加背景音乐以完成全景。
5 VR全景技术在未来古代建筑场景应用中的推广及创新
随着信息技术的不断发展，VR全景技术作为一种还原真实场景的数字显示方法，已经在虚拟建筑场景中得到了广泛的推广和应用。许多数字VR全景已经引入了VR头戴式体验功能。只要戴着VR头盔，就可以在VR全景图里自由走动。不仅如此，还可以向前走并捡起前面的物体，以进行仔细的观察和探索，而不必担心损坏古董。但是，由于VR眼镜尚未作为体验产品的设计而流行，携带不太方便，受众群体也不是太广泛。因此，未来我们可以从VR的设备上做深入的研究和创新。
6 结语
虚拟现实技术可以在参观古代建筑的过程中很好地防止珍贵的古董被破坏，并且可以对子孙后代开展良好的教育教学活动，对社会研究方面也有很大的帮助作用。使用虚拟现实技术重建古代建筑的全景影像，也使这些古董文物能够一直保留下去，以便未来更多人可以了解我们的历史文化。尽管在运用和实际用户体验过程中仍然存在一些问题，但虚拟现实技术带来的跨越时空特性以及各种交互的用户体验，为用户提供了舒适的身临其境感，并改变了人们的传统思维方式，它给我们带来了虚拟现实可视化新的未来发展方向。在不久的將来，虚拟现实技术有望突破软件、硬件和技术的界限，在古建筑历史文化传承与发展中将发挥重要作用。