VR技術(shù)：如何實(shí)現(xiàn)3D全景

定義與發(fā)展歷程

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

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

VR技術(shù)的發(fā)展歷程大致可分為四個(gè)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(yīng)用階段。1968年，Ivan Sutherland開發(fā)的第一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形驅(qū)動(dòng)的頭盔顯示器（HMD）及頭部位置跟蹤系統(tǒng)，標(biāo)志著VR技術(shù)邁出了關(guān)鍵一步。進(jìn)入90年代，VR技術(shù)迎來了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。尤其是近年來，隨著各類產(chǎn)品的相繼問世，VR技術(shù)已從研究型階段轉(zhuǎn)向了應(yīng)用型階段，在科研、航空、醫(yī)學(xué)、軍事等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

VR技術(shù)的核心要素

VR技術(shù)的核心要素包括顯示技術(shù)、頭部追蹤技術(shù)、眼球追蹤技術(shù)、感覺反饋技術(shù)、語音技術(shù)和手勢(shì)跟蹤技術(shù)，這些技術(shù)共同構(gòu)建了我們所體驗(yàn)的虛擬世界。

3D全景實(shí)現(xiàn)方法

全景圖采集技術(shù)

全景圖采集技術(shù)是實(shí)現(xiàn)3D全景的關(guān)鍵步驟之一，涉及使用特定的硬件設(shè)備和軟件算法來捕捉現(xiàn)實(shí)世界的場(chǎng)景，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像。

設(shè)備使用：全景圖采集通常需要魚眼鏡頭相機(jī)、全景相機(jī)或多相機(jī)陣列。這些設(shè)備能夠捕捉超過人眼視野的圖像，通常達(dá)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(jié)合三維視覺技術(shù)——3Dslam以及GPU算法，可以自動(dòng)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(duì)場(chǎng)景進(jìn)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(yù)處理：采集到的圖像需要進(jìn)行預(yù)處理，包括去畸變、顏色校正和亮度調(diào)整，以確保圖像質(zhì)量。這些預(yù)處理步驟對(duì)于后續(xù)的拼接和展示至關(guān)重要。

實(shí)景拍攝與照片拼接

準(zhǔn)備設(shè)備：選擇合適的拍攝設(shè)備，如帶有廣角鏡頭的單反相機(jī)或高端手機(jī)、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(jī)，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(dǎo)入專業(yè)的全景拼接軟。軟件會(huì)自動(dòng)識(shí)別并調(diào)整照片的重疊部分，拼接成全景圖。過程涉及特征點(diǎn)檢測(cè)與匹配、隨機(jī)抽樣一致性（RANSAC）算法去除錯(cuò)誤匹配、圖像變換和圖像合并等關(guān)鍵算法。

后期處理與全景轉(zhuǎn)換

優(yōu)化圖像質(zhì)量：使用特定軟件進(jìn)行批量調(diào)色，調(diào)整色彩、對(duì)比度和曝光。

細(xì)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(jìn)行修飾。

全景轉(zhuǎn)換：使用軟件將平面全景圖轉(zhuǎn)換為球形全景圖，是實(shí)現(xiàn)VR體驗(yàn)的關(guān)鍵步驟。通過三維空間建模，將全景圖和深度信息構(gòu)建出三維空間模型，實(shí)現(xiàn)3D全景展示。

3D全景展示技術(shù)

3D全景展示技術(shù)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(yàn)到更加真實(shí)和沉浸的虛擬環(huán)境。

交互式瀏覽：用戶可以通過鼠標(biāo)、鍵盤或VR設(shè)備進(jìn)行自由瀏覽和縮放，實(shí)現(xiàn)上下、左右、前后的移動(dòng)和觀察。

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備支持：結(jié)合VR設(shè)備，如頭盔和手柄，提供完全沉浸式的體驗(yàn)。

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

關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)

等距柱狀投影(Equirectangular)：等距柱狀投影是實(shí)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(tái)支持等距柱狀投影，允許用戶自由編輯空間布局，并聯(lián)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，對(duì)園區(qū)內(nèi)的空間資產(chǎn)、設(shè)備等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shù)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(nèi)容向外投影到一個(gè)立方體上，然后展開，以實(shí)現(xiàn)全景的展示。其優(yōu)勢(shì)在于圖片體積更小，約為等距柱狀投影的1/3，且常用于實(shí)時(shí)渲染中的天空盒子及環(huán)境映射。眾趣科技的Qverse平臺(tái)支持立方體貼圖的生成和應(yīng)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(shí)的采樣點(diǎn)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(xì)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(tái)支持EAC格式的全景圖像，為用戶提供更高質(zhì)量的全景視覺體驗(yàn)。

眾趣科技如何支持3D全景

專業(yè)的拍攝設(shè)備與數(shù)據(jù)采集能力

眾趣科技提供先進(jìn)的3D掃描設(shè)備和全景相機(jī)，如自主研發(fā)的SPACCOM系列空間掃描設(shè)備，包括3D激光掃描儀、3D掃描相機(jī)和AI全景相機(jī)等。這些設(shè)備能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)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(wù)與云端處理能力

眾趣科技提供從全景拍攝到技術(shù)開發(fā)、平臺(tái)維護(hù)的一站式服務(wù)。客戶無需具備專業(yè)的技術(shù)背景，即可輕松實(shí)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(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(zhì)量。

3D建模技術(shù)與軟件平臺(tái)

眾趣科技使用三維建模軟件創(chuàng)建所需場(chǎng)景的三維模型，并通過渲染引擎輸出全景圖。技術(shù)特別適用于無法直接拍攝的場(chǎng)景，如虛擬展廳、虛擬城市等。其Qverse三維空間云平臺(tái)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(gè)環(huán)節(jié)。平臺(tái)通過AI+AR空間計(jì)算技術(shù)與云端渲染技術(shù)構(gòu)建3D數(shù)字空間，實(shí)現(xiàn)了3D模型數(shù)據(jù)從“采”到“用”的全鏈條升級(jí)。

應(yīng)用場(chǎng)景與定制化服務(wù)

眾趣科技的3D全景技術(shù)廣泛應(yīng)用于房地產(chǎn)、文旅、家裝家居、電商零售等多個(gè)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(jī)和云端算法，將現(xiàn)實(shí)房屋復(fù)刻成3D實(shí)景模型，用戶無需實(shí)地看房即可身臨其境地查看房屋全貌。在電商零售領(lǐng)域，幫助電商平臺(tái)實(shí)現(xiàn)商品的三維展示和VR導(dǎo)購(gòu)功能。在公共安全領(lǐng)域，通過三維重建技術(shù)輔助案件現(xiàn)場(chǎng)的還原和分析。眾趣科技能夠根據(jù)不同行業(yè)的特點(diǎn)提供定制化的服務(wù)，滿足客戶的多元化需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)與服務(wù)支持

眾趣科技憑借多年的技術(shù)沉淀，具備多項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)三維算法技術(shù)，數(shù)十項(xiàng)技術(shù)取得發(fā)明專利。公司通過AI技術(shù)將二維圖片通過AI預(yù)測(cè)，賦予三維的點(diǎn)云“深度”，將2D圖像轉(zhuǎn)為3D點(diǎn)云空間，實(shí)現(xiàn)AI自動(dòng)建模，不需要人工操作。同時(shí)，提供全面的服務(wù)支持，包括硬件設(shè)備的操作簡(jiǎn)單化、后期編輯App的提供、以及云端服務(wù)的持續(xù)優(yōu)化。這些服務(wù)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。