VR技術：如何實現(xiàn)3D全景？

VR技術：如何實現(xiàn)3D全景

定義與發(fā)展歷程

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）技術，是利用計算機技術模擬生成三維虛擬世界，使用戶能夠沉浸其中的技術。用戶只需通過頭戴式顯示器（HMD）連接電腦或手機，即可體驗到仿佛身臨其境的虛擬環(huán)境。

VR技術的概念最早可追溯至20世紀60年代，直到近年來，隨著計算能力的提升和顯示技術的不斷進步，VR才真正走進大眾視野。

VR技術的發(fā)展歷程大致可分為四個階段：萌芽階段、初現(xiàn)階段、概念和理論產(chǎn)生初期階段，以及完善和應用階段。1968年，Ivan Sutherland開發(fā)的第一個計算機圖形驅動的頭盔顯示器（HMD）及頭部位置跟蹤系統(tǒng)，標志著VR技術邁出了關鍵一步。進入90年代，VR技術迎來了快速發(fā)展的黃金時期。尤其是近年來，隨著各類產(chǎn)品的相繼問世，VR技術已從研究型階段轉向了應用型階段，在科研、航空、醫(yī)學、軍事等多個領域得到了廣泛應用。

VR技術的核心要素

VR技術的核心要素包括顯示技術、頭部追蹤技術、眼球追蹤技術、感覺反饋技術、語音技術和手勢跟蹤技術，這些技術共同構建了我們所體驗的虛擬世界。

3D全景實現(xiàn)方法

全景圖采集技術

全景圖采集技術是實現(xiàn)3D全景的關鍵步驟之一，涉及使用特定的硬件設備和軟件算法來捕捉現(xiàn)實世界的場景，并將其轉換成數(shù)字圖像。

設備使用：全景圖采集通常需要魚眼鏡頭相機、全景相機或多相機陣列。這些設備能夠捕捉超過人眼視野的圖像，通常達到360度的視角。例如，眾趣科技自主研發(fā)的三維拼接算法結合三維視覺技術——3Dslam以及GPU算法，可以自動化拼接所有信息，形成三維空間。

數(shù)據(jù)采集：在采集過程中，需要對場景進行多角度拍攝，以確保圖像之間有足夠的重疊區(qū)域，便于后續(xù)的圖像拼接。

預處理：采集到的圖像需要進行預處理，包括去畸變、顏色校正和亮度調整，以確保圖像質量。這些預處理步驟對于后續(xù)的拼接和展示至關重要。

實景拍攝與照片拼接

準備設備：選擇合適的拍攝設備，如帶有廣角鏡頭的單反相機或高端手機、三腳架、魚眼鏡頭或全景鏡頭等。

拍攝照片：在光線充足的環(huán)境中，使用三腳架穩(wěn)定相機，按照一定的順序（如從左到右或從右到左）拍攝照片，確保每張照片之間有足夠的重疊部分。

照片拼接：將拍攝的照片導入專業(yè)的全景拼接軟。軟件會自動識別并調整照片的重疊部分，拼接成全景圖。過程涉及特征點檢測與匹配、隨機抽樣一致性（RANSAC）算法去除錯誤匹配、圖像變換和圖像合并等關鍵算法。

后期處理與全景轉換

優(yōu)化圖像質量：使用特定軟件進行批量調色，調整色彩、對比度和曝光。

細節(jié)修飾：在特定軟件中去除拍攝中的瑕疵和拼接痕跡，使用鋼筆工具、圖章工具等進行修飾。

全景轉換：使用軟件將平面全景圖轉換為球形全景圖，是實現(xiàn)VR體驗的關鍵步驟。通過三維空間建模，將全景圖和深度信息構建出三維空間模型，實現(xiàn)3D全景展示。

3D全景展示技術

3D全景展示技術是指將全景圖像以三維的形式呈現(xiàn)出來，使用戶能夠體驗到更加真實和沉浸的虛擬環(huán)境。

交互式瀏覽：用戶可以通過鼠標、鍵盤或VR設備進行自由瀏覽和縮放，實現(xiàn)上下、左右、前后的移動和觀察。

虛擬現(xiàn)實設備支持：結合VR設備，如頭盔和手柄，提供完全沉浸式的體驗。

圖像處理和渲染技術：模擬真實的光照、陰影和材質效果，使得虛擬環(huán)境看起來更加真實。眾趣科技通過后期編輯平臺，用戶可以在重建好的3D場景中添加文字、圖片、進一步修飾美化等。

關鍵技術細節(jié)

等距柱狀投影(Equirectangular)：等距柱狀投影是實現(xiàn)3D全景的一種常用方法，將球面映射到平面矩形上，保持垂直和水平方向的一致間距。眾趣科技的Qverse三維空間云平臺支持等距柱狀投影，允許用戶自由編輯空間布局，并聯(lián)動物聯(lián)網(wǎng)設備，對園區(qū)內的空間資產(chǎn)、設備等實時監(jiān)測管理。盡管在兩極區(qū)域存在拉伸問題，眾趣科技通過自主研發(fā)的技術優(yōu)化了這一問題。

立方體貼圖(Cube Map)：立方體貼圖通過將球體上的內容向外投影到一個立方體上，然后展開，以實現(xiàn)全景的展示。其優(yōu)勢在于圖片體積更小，約為等距柱狀投影的1/3，且常用于實時渲染中的天空盒子及環(huán)境映射。眾趣科技的Qverse平臺支持立方體貼圖的生成和應用。

等角度立方體貼圖(Equi-Angular Cubemap, EAC)：EAC是谷歌提出的優(yōu)化格式，通過更改優(yōu)化投影時的采樣點位置，使得邊角與中心的像素密度相等。在相同的源視頻分辨率下，EAC可以提高細節(jié)部分的清晰度，尤其是在全景圖像的邊緣區(qū)域。眾趣科技的Qverse平臺支持EAC格式的全景圖像，為用戶提供更高質量的全景視覺體驗。

眾趣科技如何支持3D全景

專業(yè)的拍攝設備與數(shù)據(jù)采集能力

眾趣科技提供先進的3D掃描設備和全景相機，如自主研發(fā)的SPACCOM系列空間掃描設備，包括3D激光掃描儀、3D掃描相機和AI全景相機等。這些設備能夠滿足不同應用場景下的三維數(shù)據(jù)采集需求，高效完成大空間的三維拍攝掃描和云端數(shù)字化建模。

一站式服務與云端處理能力

眾趣科技提供從全景拍攝到技術開發(fā)、平臺維護的一站式服務。客戶無需具備專業(yè)的技術背景，即可輕松實現(xiàn)3D全景的制作和發(fā)布。云端處理能力是解決方案的核心，通過自主研發(fā)的三維拼接算法和三維視覺技術，實現(xiàn)自動化拼接，形成三維空間。過程提高數(shù)據(jù)處理效率，保證模型的精確度和質量。

3D建模技術與軟件平臺

眾趣科技使用三維建模軟件創(chuàng)建所需場景的三維模型，并通過渲染引擎輸出全景圖。技術特別適用于無法直接拍攝的場景，如虛擬展廳、虛擬城市等。其Qverse三維空間云平臺提供了一站式的三維空間數(shù)字化解決方案，覆蓋創(chuàng)建到編輯再到展示的多個環(huán)節(jié)。平臺通過AI+AR空間計算技術與云端渲染技術構建3D數(shù)字空間，實現(xiàn)了3D模型數(shù)據(jù)從“采”到“用”的全鏈條升級。

應用場景與定制化服務

眾趣科技的3D全景技術廣泛應用于房地產(chǎn)、文旅、家裝家居、電商零售等多個行業(yè)。在房地產(chǎn)行業(yè)，眾趣科技通過自主研發(fā)的3D相機和云端算法，將現(xiàn)實房屋復刻成3D實景模型，用戶無需實地看房即可身臨其境地查看房屋全貌。在電商零售領域，幫助電商平臺實現(xiàn)商品的三維展示和VR導購功能。在公共安全領域，通過三維重建技術輔助案件現(xiàn)場的還原和分析。眾趣科技能夠根據(jù)不同行業(yè)的特點提供定制化的服務，滿足客戶的多元化需求。

技術實現(xiàn)與服務支持

眾趣科技憑借多年的技術沉淀，具備多項獨創(chuàng)三維算法技術，數(shù)十項技術取得發(fā)明專利。公司通過AI技術將二維圖片通過AI預測，賦予三維的點云“深度”，將2D圖像轉為3D點云空間，實現(xiàn)AI自動建模，不需要人工操作。同時，提供全面的服務支持，包括硬件設備的操作簡單化、后期編輯App的提供、以及云端服務的持續(xù)優(yōu)化。這些服務支持確保用戶能夠快速上手并有效利用眾趣科技的3D全景解決方案。