近年来，随着科技的不断发展，三维全景技术逐渐融入到了我们的日常生活中来。三维全景技术的应用落地，为广大用户提供了全新的视觉体验，让人们能够更加真实、直观地感受各行业的场景。

三维全景的优势就在于真实感和互动性，可以让客户仿佛置身于一个真实的环境中，能够自由地探索和感受空间，这种身临其境的感觉可以让客户更加直观的了解环境和产品特性；并且三维全景的应用范围也非常广泛，可以用于展示房产、商业展览、文化传承、教育培训等，使得用户完全融入在虚拟场景中，更加深入的体验和感受VR场景的氛围。

1 三维全景图的特点

真实感强

三维全景技术让用户不再受到传统屏幕尺寸的限制，通过高清晰度的图像和立体化的视觉效果，可以看到一个完整的、全方位的场景，自由地探索和感受环境，让人们感受到前所未有的逼真感。

不管是在商业展览方面，商家通过三维全景技术展示空间，将产品进行全方位、多角度的展示；还是在文旅展馆行业，对于一些无法移动的文化遗产，通过三维展示空间进行还原和展示，让观众在家就能领略这些文化遗产的魅力，三维全景的真实感是平面图片不可比拟的。

交互性高

各行业应用三维全景，通过720度全视角观看三维产品，还可以嵌入语音讲解、图文介绍、电子画册、商品链接等，实现足不出户即可掌握想要了解的信息；此外，在三维展示空间中，参观者还可以直接与展品进行互动，进行放大、缩小、旋转、移动等操作，提高观展的效率和质量。

三维全景展示的交互性还将不断增强，例如三维巡检、虚拟导游、三维试穿等，都将为观众提供更加丰富的交互体验，使得用户能够更加主动地参与到场景中来。

除了真实感和交互性，三维全景中蕴含的信息也是巨大的，例如在文旅景区中，可以将文旅景区的各种信息以三维的方式呈现出来，包括景点介绍、历史背景、开放时间、联系电话等，同时还可以借助全景嵌入功能，让游客更加详细地了解文旅景区的情况；并且三维全景展示还可以根据不同行业需求进行定制化开发，满足不同用户的需求。

2 全景图分类

首先我们来看一下全景图的分类，全景图共分为三种：

球面全景图

利用一张全景图围成一个球，自身位置位于球体内。由于图片是矩形，所以最上和最下的缝合处很明显就能够看得出来。

虽然球面全景图具有和人眼最接近的构建模式，但需要很多个立面才可以构建成一个球体，球面的经纬度坐标无法展开成一个平面贴图，相对于其他方案，性能消耗过高，拼接方法过于繁琐，性能消耗高。

立方体全景图

一个立方体，有六个面组成，所以就需要六张图片啦。自身的位置位于立方体中间。这也是最常见的全景图构建模式。

通过比较，采用立方体全景图，无论体验还是性能都比较好。

柱状全景图

这个则是前两种构建模式的结合版啦。其实, 粗略一想就可以想到这种实现方法的缺点, 如果我们将拍摄到的全景图贴在一个圆柱的侧面上, 我们站在圆柱中心朝四周看的话, 应该就有全景观察的效果. 不过这样做也有坏处, 也就是我们的头顶跟脚底都是无法看到的区域。

通过比较，采用立方体全景图，无论体验还是性能都比较好。

3 全景建模和三维建模的区别

全景建模和三维建模是两种基于完全不同算法基础的建模技术。全景建模和三维建模是不同时代的建模技术，其底层算法有较大区别，总体来说，三维建模更接近于人眼对于事物的描绘，让其看起来更加接近真实世界。

严格的说，全景建模只是2.5D，不是三维。它们之间的区别是：全景是以观察者为中心，向四周拍照，360度拍照通常只需拍4张；真正的三维是，以目的物为中心，四周向中心目的物拍，360度可能要拍100张或以上的照片。全景建模技术是把几个角度的照片合成，解决边缘接合；建成结果浏览时，视角已被固定，要想看一个物品的背面，顶部，都是看不到的，无法调整视角。

三维建模则是通过算法，要把目标物品勾勒出来再合成多角度模型，还要把无关紧要的背景去掉。以这个毛绒玩具为例，每个小框代表在这个位置用相机拍了一张照，接近200张照片才合成一个真三维的毛绒玩具。在建成的三维结果中，你可以从任何角度看到玩具的细节，甚至可以放大到几十倍观察。

4 全景图技术

图像获取

全景图像素材的获取有两种方式：一是采用专门全景设备，如全景相机或者带有鱼眼镜头或者广角镜头的相机；二是利用普通相机拍摄局部图像，然后经过投影后拼接形成全景图。

第一种方法的优点是操作简单，无需复杂建模，非常容易的能够形成全景图，缺点是专用设备价格非常昂贵，不易普及和使用。第二种方法对拍摄要求非常高，通常需要借助一些设备，如三角架等完成拍摄。相对前者更加复杂，但是费用低，仍然为目前的主流。

图像投影

由于相邻局部实景图像是在相机转过了一定的角度，在不同的视角上拍摄得到的，因此它们的投影平面存在一定的夹角。如果对局部图像直接进行无缝拼接，将会破坏实际场景中视觉的一致性，比如把一曲线变成了直线等，同时也很难进行无缝拼接。为了维持实际场景中的空间约束关系，必须把拍照得到的实景图像投影到某一曲面上，图像信息以曲面的形式保存在计算机上。投影完成后，去掉了旋转关系，保留了平移关系，为图像的拼接做好了准备。通常，比较常见的全景投影方式有：球面投影、柱面投影和立方体投影。

1）球面模型

2）圆柱面模型

3）立方体模型

全景图模型可以提供场景水平方向360度全方位浏览，球面全景和立方体全景还能够提供垂直方向180度的浏览，能使人们产生三维立体感，其场景能够拥有非常高的逼真度。

图像拼接

图像拼接技术是全景技术的关键技术之一，也是全景制作环节的关键环节，由于相机视角限制和全景相机价格的昂贵，对拼接技术的研究还是非常的有意义的。

1）拼接的主要用途

图像拼接技术可以解决由于相机等成像仪器的视角大小的限制，不可能一次拍出很大图片而产生的问题。它利用计算机进行匹配，合成一幅宽角度图片，因而在实际使用中具有很广阔的用途。

2）图像拼接的一般问题

图像拼接的关键是精确找出相邻两张图像中重叠部分的精确位置，然后确定两张图像之间的位置变换关系，最后进行拼接和边缘融合。由于照相机受环境和硬件等条件影响，得到的图像往往存在平移、旋转、缩放、透视形变、色差、扭曲等差别，这些差别大大增加了图像拼接的难度和复杂度。实际应用中最基本的拼接技术主要是考虑平移、缩放和旋转三种变化（A为原图像，A’为变换后的图像）：

平移：A’=A+k；

缩放：A’=sA，其中s为缩放比例；

在这3种变化中，缩放和旋转是较难解决的问题，如何确定两图像间的缩放比例和旋转角度是图像拼接技术的难点。

3）图像拼接技术流程和核心问题

图像拼接技术的基本流程如图所示。

核心问题：图像拼接效果与一关键技术息息相关，即图像的匹配。

4）图像匹配

图像匹配的目的是搜索同名点，它是计算机视觉和数字摄影测量的核心课题之一，是指寻找部分重叠序列图像的重叠位置以及范围(也称图像对齐)。两幅图像可能取自不同的时间、不同的环境、不同的传感器或者不同的视角，这就造成了图像不仅存在噪声的影响，而且存在严重的灰度失真和几何失真。图像匹配就是假设有两个矩形区域A和B，已知B中包含有一个区域A',A'和A是相同的模块，求B中A'的位置。

从宏观来看，图像匹配的方法可以分为灰度匹配和特征匹配两种。灰度匹配以常用的相关系数法为代表，它主要考虑局部区域内灰度的分布状况和统计特性；特征匹配要首先提取特征，如边缘特征，纹理特征，信息墒特征等，然后把这些特征用链码或者参数来表示，最后以这些特征为匹配基元。实际上，特征匹配常常和灰度匹配结合使用，即在灰度匹配时引入一些特征量进行约束。

图像匹配系统流程如图所示。

反投影

要从全景图像重新构造出视点空间每一个视线方向所对应的视图，必须要对经过正投影处理过的全景图像进行反投影。全景图像的反投影算法解决的主要问题是：从全景图像中重新构造出球面视点空间每一个视线方向所对应的视图。

5 三维全景图应用

三维全景图的应用领域非常广泛，只要是有导航指引需求的场景都可以应用，具备真实逼真、互动性强、展示效果好等特点，只要是需要视觉参观或者是观看的地方都可以使用三维全景图，给予观看者720°的无死角立体呈现，让观看者通过各个角度详细、直观的观看全景。

三维全景导航

现在不少地图都能够支持街景，通过三维全景地图，用户可以在去往目的地之前先行了解周边的环境，这个特点对于经常拿着手机导航却走错路的朋友来说，无疑是一种福音，同时三维全景地图具备的实景导航功能可以减少此类情况的发生。三维全景地图能够解决传统导航的诸多痛点，沉浸式导航体验，简单明了的指引，同时还能各种丰富的互动功能、营销活动，实现不打扰用户的情况下让品牌信息深入人心。

三维全景地图利用高清全景拍摄和三维建模技术，可以真实还原线下场景信息，相比于传统式的图文视频等展现方式，可以让用户身临其境地感受地理环境和景观特色，获得更加真实的场景体验；还能通过多种信息融合，实现周边信息的多维度展示，帮助用户更加快速、准确地了解目的地的环境，提高用户出行的效率。

三维全景导航有如下特点：

1）沉浸式导航：三维全景地图通过实景导航技术，可以为用户提供实时路线和导航指引，依据系统大数据的采集和分析，快速规划出当前位置达到目的地的优化路线，根据全局平面展示可以快速模拟路径，用户可以清晰地看到规划路线，进而按照路线指引抵达目的地。在全景中，用户通过自动识别场景，并添加指示标、文字、语音进行导航，为用户指引方向、上下楼梯等操作，更加方便用户地出行。

2）场景查询：三维全景地图融合多种信息，可以在场景中进行全域搜索，用户通过搜索关键词快速查找，也可以在分类菜单中直接点击，方便用户快速查找景区景点、餐饮、酒店等场景，并了解营销活动以及其他综合信息，从而提高服务质量，提升用户体验感；

3）多元化互动：三维全景地图的互动性非常丰富，观赏者可以利用鼠标或者是用手轻轻的触碰一下手机屏幕，就能任意的放大和缩小图像，并且随意拖动更改观赏的角度。更有AI数字人导览服务、语音解说、动态交互、VR会议等功能，让用户获得更加身临其境的体验感。

三维全景巡检

360°全景巡检，推动工地数字化、智能化升级。一键开启全景式工程管理，施工项目管理将会变得易如反掌。巡检人员佩戴好安全帽后，打开巡检App并连接影石相机，在施工现场行走一圈，即可完成全景影像数据采集。

巡检人员将全景影像数据上传至服务器，同步生成结合了"时间+空间+影像"的三维全景地图数字存档，管理者可以轻松地在"影子空间"中查看任意地点、任意时刻、任意视角的历史影像，高清全景影像，工地细节一览无遗。传统巡查依靠施工员现场采集，人工拍摄记录的方式成本高、效率低。全景相机可一键拍摄 5.7K高清360°全景影像，让施工现场的每一个角落都清晰可见，为项目管理人员提供丰富的细节信息。

总结

随着科技的不断发展，三维全景地图展示的形式在生活中很多地方都能应用，例如展厅观展、房产看房、网上看车等，三维全景地图也逐渐成为人们获取地理位置信息、探索新环境的新方式。