VR技术：如何实现3D全景？

VR技术：如何实现3D全景

定义与发展历程

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术，是利用计算机技术模拟生成三维虚拟世界，使用户能够沉浸其中的技术。用户只需通过头戴式显示器（HMD）连接电脑或手机，即可体验到仿佛身临其境的虚拟环境。

VR技术的概念最早可追溯至20世纪60年代，直到近年来，随着计算能力的提升和显示技术的不断进步，VR才真正走进大众视野。

VR技术的发展历程大致可分为四个阶段：萌芽阶段、初现阶段、概念和理论产生初期阶段，以及完善和应用阶段。1968年，Ivan Sutherland开发的第一个计算机图形驱动的头盔显示器（HMD）及头部位置跟踪系统，标志着VR技术迈出了关键一步。进入90年代，VR技术迎来了快速发展的黄金时期。尤其是近年来，随着各类产品的相继问世，VR技术已从研究型阶段转向了应用型阶段，在科研、航空、医学、军事等多个领域得到了广泛应用。

VR技术的核心要素

VR技术的核心要素包括显示技术、头部追踪技术、眼球追踪技术、感觉反馈技术、语音技术和手势跟踪技术，这些技术共同构建了我们所体验的虚拟世界。

3D全景实现方法

全景图采集技术

全景图采集技术是实现3D全景的关键步骤之一，涉及使用特定的硬件设备和软件算法来捕捉现实世界的场景，并将其转换成数字图像。

设备使用：全景图采集通常需要鱼眼镜头相机、全景相机或多相机阵列。这些设备能够捕捉超过人眼视野的图像，通常达到360度的视角。例如，众趣科技自主研发的三维拼接算法结合三维视觉技术——3Dslam以及GPU算法，可以自动化拼接所有信息，形成三维空间。

数据采集：在采集过程中，需要对场景进行多角度拍摄，以确保图像之间有足够的重叠区域，便于后续的图像拼接。

预处理：采集到的图像需要进行预处理，包括去畸变、颜色校正和亮度调整，以确保图像质量。这些预处理步骤对于后续的拼接和展示至关重要。

实景拍摄与照片拼接

准备设备：选择合适的拍摄设备，如带有广角镜头的单反相机或高端手机、三脚架、鱼眼镜头或全景镜头等。

拍摄照片：在光线充足的环境中，使用三脚架稳定相机，按照一定的顺序（如从左到右或从右到左）拍摄照片，确保每张照片之间有足够的重叠部分。

照片拼接：将拍摄的照片导入专业的全景拼接软。软件会自动识别并调整照片的重叠部分，拼接成全景图。过程涉及特征点检测与匹配、随机抽样一致性（RANSAC）算法去除错误匹配、图像变换和图像合并等关键算法。

后期处理与全景转换

优化图像质量：使用特定软件进行批量调色，调整色彩、对比度和曝光。

细节修饰：在特定软件中去除拍摄中的瑕疵和拼接痕迹，使用钢笔工具、图章工具等进行修饰。

全景转换：使用软件将平面全景图转换为球形全景图，是实现VR体验的关键步骤。通过三维空间建模，将全景图和深度信息构建出三维空间模型，实现3D全景展示。

3D全景展示技术

3D全景展示技术是指将全景图像以三维的形式呈现出来，使用户能够体验到更加真实和沉浸的虚拟环境。

交互式浏览：用户可以通过鼠标、键盘或VR设备进行自由浏览和缩放，实现上下、左右、前后的移动和观察。

虚拟现实设备支持：结合VR设备，如头盔和手柄，提供完全沉浸式的体验。

图像处理和渲染技术：模拟真实的光照、阴影和材质效果，使得虚拟环境看起来更加真实。众趣科技通过后期编辑平台，用户可以在重建好的3D场景中添加文字、图片、进一步修饰美化等。

关键技术细节

等距柱状投影(Equirectangular)：等距柱状投影是实现3D全景的一种常用方法，将球面映射到平面矩形上，保持垂直和水平方向的一致间距。众趣科技的Qverse三维空间云平台支持等距柱状投影，允许用户自由编辑空间布局，并联动物联网设备，对园区内的空间资产、设备等实时监测管理。尽管在两极区域存在拉伸问题，众趣科技通过自主研发的技术优化了这一问题。

立方体贴图(Cube Map)：立方体贴图通过将球体上的内容向外投影到一个立方体上，然后展开，以实现全景的展示。其优势在于图片体积更小，约为等距柱状投影的1/3，且常用于实时渲染中的天空盒子及环境映射。众趣科技的Qverse平台支持立方体贴图的生成和应用。

等角度立方体贴图(Equi-Angular Cubemap, EAC)：EAC是谷歌提出的优化格式，通过更改优化投影时的采样点位置，使得边角与中心的像素密度相等。在相同的源视频分辨率下，EAC可以提高细节部分的清晰度，尤其是在全景图像的边缘区域。众趣科技的Qverse平台支持EAC格式的全景图像，为用户提供更高质量的全景视觉体验。

众趣科技如何支持3D全景

专业的拍摄设备与数据采集能力

众趣科技提供先进的3D扫描设备和全景相机，如自主研发的SPACCOM系列空间扫描设备，包括3D激光扫描仪、3D扫描相机和AI全景相机等。这些设备能够满足不同应用场景下的三维数据采集需求，高效完成大空间的三维拍摄扫描和云端数字化建模。

一站式服务与云端处理能力

众趣科技提供从全景拍摄到技术开发、平台维护的一站式服务。客户无需具备专业的技术背景，即可轻松实现3D全景的制作和发布。云端处理能力是解决方案的核心，通过自主研发的三维拼接算法和三维视觉技术，实现自动化拼接，形成三维空间。过程提高数据处理效率，保证模型的精确度和质量。

3D建模技术与软件平台

众趣科技使用三维建模软件创建所需场景的三维模型，并通过渲染引擎输出全景图。技术特别适用于无法直接拍摄的场景，如虚拟展厅、虚拟城市等。其Qverse三维空间云平台提供了一站式的三维空间数字化解决方案，覆盖创建到编辑再到展示的多个环节。平台通过AI+AR空间计算技术与云端渲染技术构建3D数字空间，实现了3D模型数据从“采”到“用”的全链条升级。

应用场景与定制化服务

众趣科技的3D全景技术广泛应用于房地产、文旅、家装家居、电商零售等多个行业。在房地产行业，众趣科技通过自主研发的3D相机和云端算法，将现实房屋复刻成3D实景模型，用户无需实地看房即可身临其境地查看房屋全貌。在电商零售领域，帮助电商平台实现商品的三维展示和VR导购功能。在公共安全领域，通过三维重建技术辅助案件现场的还原和分析。众趣科技能够根据不同行业的特点提供定制化的服务，满足客户的多元化需求。

技术实现与服务支持

众趣科技凭借多年的技术沉淀，具备多项独创三维算法技术，数十项技术取得发明专利。公司通过AI技术将二维图片通过AI预测，赋予三维的点云“深度”，将2D图像转为3D点云空间，实现AI自动建模，不需要人工操作。同时，提供全面的服务支持，包括硬件设备的操作简单化、后期编辑App的提供、以及云端服务的持续优化。这些服务支持确保用户能够快速上手并有效利用众趣科技的3D全景解决方案。