摘  要： 全景圖是近年出現(xiàn)的一種新的交互式的虛擬場景表示方式，可以用相應(yīng)的瀏覽器實現(xiàn)虛擬場景的漫游，具有很好的真實感和沉浸感。詳細(xì)介紹了一種基于HTML5的全景圖瀏覽器的實現(xiàn)原理，并給出了關(guān)鍵的HTML5代碼。最終取得了良好的展示效果。
關(guān)鍵詞： 全景圖；展示；HTML5

    全景圖(Panorama)即用相機(jī)360°拍攝一組照片，然后用專業(yè)軟件拼接成一個全景圖像，通過計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)全方位互動式觀看的真實場景還原展示方式。Apple公司推出的QuickTime VR第一次向大眾展示了全景圖像技術(shù)的視覺魅力。該系統(tǒng)采用與傳統(tǒng)基于圖形的建模過程截然不同的思路，利用圖像或連續(xù)的視頻為原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理形成全景圖像，然后通過合適的空間模型將多幅圖像組織成虛擬全景空間。近年來，基于全景圖像的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，被廣泛用于數(shù)字博物館、虛擬旅游、房地產(chǎn)展示等虛擬漫游應(yīng)用領(lǐng)域[1]。
    全景圖的制作流程包括全景圖像采集、圖像拼接以及全景圖展示瀏覽3個步驟。目前，拼接完成后的全景圖展示瀏覽通常利用特殊的播放軟件(如Java、Quicktime、Flash)來體驗它所提供的虛擬環(huán)境，若要發(fā)布到Internet，則需要在瀏覽器中加入這些程序的Plug-in程序[1-2]。但是以Plug-in形式運(yùn)行的這些程序，存在嚴(yán)重的安全隱患和性能不佳等缺點。
    HTML5是最新的Web標(biāo)準(zhǔn)，具有很多令人激動的新特性，其中用于繪畫的Canvas元素為網(wǎng)頁繪圖及圖像處理帶來了很大的便捷。HTML5于2008年公布了一個草案，目前尚處于不斷完善階段。雖然速度緩慢，但對于互聯(lián)網(wǎng)Web開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)來說是一個巨大的飛躍。HTML5并非僅僅用于表示W(wǎng)eb內(nèi)容，在此平臺上，視頻、音頻、圖像、動畫以及與設(shè)備的交互都將被標(biāo)準(zhǔn)化，解決了HTML4在Web應(yīng)用功能上的欠缺。HTML5擁有全新的、更合理的tag，多媒體對象不在其他對象和embedtag中，而是有獨(dú)立的音/視頻tag，使Web向富媒體趨勢發(fā)展；HTML5中的Canvas可以脫離Flash和Silverlight、Java Applet插件提供富動畫，直接在瀏覽器顯示圖形或動畫；HTML5提供了API接口，可以實現(xiàn)瀏覽器內(nèi)編輯、拖放以及各種圖形用戶界面的能力；HTML5將使用CSS來呈現(xiàn)內(nèi)容。隨著HTML5的愈加成熟，目前新版本的瀏覽器如 Chrome、Firefox、Safari、Internet Explorer以及 Opera都已經(jīng)支持了HTML5的某些特性，甚至現(xiàn)在的智能終端上的瀏覽器如UC瀏覽器、OperaHD等也開始支持HTML5[3-4]。
1 全景圖瀏覽程序的設(shè)計思路
    本文將采用HTML5程序?qū)崿F(xiàn)全景圖的瀏覽，直接嵌入到網(wǎng)頁中，通過Web方式供用戶瀏覽。設(shè)計過程分為以下3個步驟：
    (1)獲取數(shù)碼照片。在場景中央將數(shù)碼相機(jī)放于三角架上，調(diào)節(jié)三角架上的兩個水平儀，使相機(jī)轉(zhuǎn)動360°時大致保持在同一水平面上，每旋轉(zhuǎn)一定角度拍攝一張照片，共拍攝15～20張照片。如果使用魚眼鏡頭拍照，則只需要5張。圖1所示為在某會議室內(nèi)獲取的照片。

    (2)拼接全景圖。將步驟(1)獲取的照片導(dǎo)入到專業(yè)全景圖拼接工具PTGui中，生成一幅全景圖，如圖2所示，具體步驟參考幫助文檔。再使用Pano2VR轉(zhuǎn)換為6張立方體面片，圖3所示分別是后、右、前、左、上、下方向的圖片。

    (3)全景圖展示。利用文本編輯器工具編寫相應(yīng)的展示全景圖的js程序，嵌入到網(wǎng)頁中，效果截圖見圖4，程序的關(guān)鍵代碼見下一節(jié)。

2 全景瀏覽器的HTML5實現(xiàn)
    Three.js是著名的輕量級Javascript 3D引擎，基于HTML5開發(fā)，可用于創(chuàng)建各種三維場景，包括了攝影機(jī)、光影、風(fēng)格、材質(zhì)等各種對象。使開發(fā)者可以輕松地開發(fā)復(fù)雜的三維場景。AlteredQualia是Three.js的主要代碼貢獻(xiàn)者之一。本文將利用Three.js來實現(xiàn)對全景圖的展示。
    (1)引用Three.js。
    <script src="./js/Three.js"></script>
    (2)創(chuàng)建場景、攝像機(jī)、畫布等基礎(chǔ)元素，部分代碼如下：
    var container, mesh;
    container = document.getElementById( 'container' );
    camera = new THREE.PerspectiveCamera( 75,
window.innerWidth / window.innerHeight, 1, 1100 );
    scene = new THREE.Scene();
    scene.add( camera );
    texture_placeholder = document.createElement( 'canvas' );
    texture_placeholder.width = 128;
    texture_placeholder.height = 128;
    var context = texture_placeholder.getContext( '2d' );
    context.fillStyle = 'rgb( 200, 200, 200 )';
    context.fillRect( 0, 0, texture_placeholder.width,
texture_placeholder.height );
    (3)創(chuàng)建立方體網(wǎng)格模型、渲染器。并把全景圖片加載到網(wǎng)格模型上，然后再把網(wǎng)格模型放到場景中。實現(xiàn)了渲染函數(shù)，當(dāng)鼠標(biāo)等事件觸發(fā)后，就要調(diào)用這個函數(shù)來調(diào)整攝像機(jī)和渲染場景。
    var materials = [
        loadTexture( 'px.jpg' ), // right
        loadTexture( 'nx.jpg' ), // left
        loadTexture( 'py.jpg' ), // top
        loadTexture( 'ny.jpg' ), // bottom
        loadTexture( 'pz.jpg' ), // back
        loadTexture( 'nz.jpg' )  // front
    ];
    mesh = new THREE.Mesh(new THREE.CubeGeometry
(300, 300, 300, 7, 7, 7, materials),
new THREE.MeshFaceMaterial() );
    mesh.scale.x = - 1;
    scene.add(mesh);
    renderer = new THREE.CanvasRenderer();
    renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
    container.appendChild( renderer.domElement);

    function loadTexture( path ) {
        var texture = new THREE.Texture(texture_placeholder);
        var material = new THREE.MeshBasicMaterial
( { map: texture, overdraw: true } );
        var image = new Image();
        image.onload = function () {
            texture.needsUpdate = true;
            material.map.image = this;
            render();
        };
        image.src = path;
        return material;
    }
    function render() {
        lat = Math.max( - 85, Math.min( 85, lat ) );
        phi = ( 90 - lat ) * Math.PI / 180;
        theta = lon * Math.PI / 180;
        target.x = 500 * Math.sin( phi ) * Math.cos(theta);
        target.y = 500 * Math.cos( phi );
        target.z = 500 * Math.sin( phi ) * Math.sin(theta);
        camera.lookAt( target );
        renderer.render( scene, camera );
    }
    (4)添加鼠標(biāo)操控事件。程序代碼如下：
    document.addEventListener( 'mousedown',
onDocumentMouseDown, false );
    document.addEventListener( 'mousemove',
onDocumentMouseMove, false );
    document.addEventListener( 'mouseup',
onDocumentMouseUp, false );

    function onDocumentMouseDown( event ) {
        event.preventDefault();
        isUserInteracting = true;
        onPointerDownPointerX = event.clientX;
        onPointerDownPointerY = event.clientY;
        onPointerDownLon = lon;
        onPointerDownLat = lat;
    }
    function onDocumentMouseMove( event ) {
        if ( isUserInteracting ) {
            lon = ( onPointerDownPointerX - event.clientX ) * 0.1 + onPointerDownLon;
            lat = ( event.clientY - onPointerDownPointerY )
* 0.1 + onPointerDownLat;
            render();
        }
    }
    function onDocumentMouseUp( event ) {
        isUserInteracting = false;
        render();
    }
    本文介紹了HTML5和基于HTML5的Three.js 3D引擎，提出了基于HTML5進(jìn)行全景圖像展示的設(shè)計思路及具體實現(xiàn)。實踐證明，該方法展示交互效果良好。HTML5作為下一代HTML標(biāo)準(zhǔn)，將會帶來更多的驚喜。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄧杏杏，朱大明，楊袁聰．基于全景圖的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)研究與探討[J]．地礦測繪，2009，25(1)：26-28．
[2] 宋利，周源華，周軍.一種全景圖瀏覽器的JAVA實現(xiàn)算法[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2003，20(12)：1-2.
[3] SHWETANK D.Taking your Web apps offline：a tale of  Web storage，application cache and Web SQL[EB/OL]. (2011-03-22).http：//dev.opera.corn/article/view/takingyou-Web-apps-offline- Web-Storage-appache-Websql/.
[4] CHRIS M，BRUCE L.New structural elements in HTML5  [EB/OL].(2010-12-21)[2011-04-15].http：//dev.opera.com/artic1es/view/new-structural-elements-in.html5/.