進(jìn)入21世紀(jì)之后，隨著網(wǎng)絡(luò)虛擬世界的迅猛發(fā)展，三維虛擬環(huán)境的大眾化應(yīng)用開(kāi)始進(jìn)入主流化增長(zhǎng)。虛擬世界正在逐步走入人們的視野，人們也已經(jīng)逐漸適應(yīng)在三維環(huán)境下從事創(chuàng)造，工作，學(xué)習(xí)和社交等活動(dòng)，并且可以隨時(shí)隨地在虛擬世界中暢游。而不久的將來(lái)，三維虛擬世界將很快超越網(wǎng)絡(luò)游戲和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，成為互動(dòng)教育、商業(yè)、政治、關(guān)系、國(guó)際溝通、醫(yī)藥等領(lǐng)域的主要媒介。

　　摘要：全景照片也稱為全景攝影或虛擬實(shí)景，是基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即把相機(jī)環(huán)360°拍攝的一組照片拼接成一個(gè)全景圖像并進(jìn)行顯示。該文基于SIFT算法和嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全景攝像技術(shù)裝置，即通過(guò)ARM9平臺(tái)將步進(jìn)電機(jī)和攝像裝置結(jié)合實(shí)現(xiàn)全景照相裝置，之后在服務(wù)器通過(guò)HGE引擎開(kāi)發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，引入SIFT銜接算法將拍攝的多張照片進(jìn)行拼接處理，并構(gòu)建全景照片的虛擬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了全景照片的跑馬燈展示效果。

　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng),全景照片,SIFT算法,HGE引擎

　　三維全景技術(shù)是目前迅速發(fā)展并逐步流行的一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)分支[1]，可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)三維的各個(gè)領(lǐng)域。三維全景虛擬現(xiàn)實(shí)是基于全景圖像的真實(shí)場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即將相機(jī)環(huán)周角度拍攝的一組或多組照片拼接成一個(gè)全景圖像，并通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全方位互動(dòng)式觀看的真實(shí)場(chǎng)景還原展示方式。傳統(tǒng)三維技術(shù)需要建立三維模型，因此其真實(shí)性、制作成本、傳輸消耗都不理想，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度也不低。而三維全景技術(shù)并不是真正意義上的3D圖形技術(shù)，而是一種桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。因此該技術(shù)具有3D技術(shù)所無(wú)法比擬的很多優(yōu)點(diǎn)：首先全景照片源于真實(shí)拍攝，因此具有照片級(jí)的真實(shí)感；全景技術(shù)具有很強(qiáng)的交互性，用戶可以任意放大和縮小，就如親臨現(xiàn)場(chǎng)般實(shí)現(xiàn)環(huán)視、俯瞰和仰視；而且全景資源文件一般較小，利于網(wǎng)絡(luò)傳輸。因此隨著數(shù)字影像技術(shù)和Internet技術(shù)的不斷發(fā)展，三維全景已經(jīng)成為目前計(jì)算機(jī)研究和應(yīng)用的重要課題之一。

　　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款全景照片系統(tǒng)。首先通過(guò)嵌入式系統(tǒng)將步進(jìn)電機(jī)和攝像頭結(jié)合，通過(guò)測(cè)量攝像頭的焦距和寬角，自動(dòng)拍攝出多張連續(xù)照片。之后在服務(wù)器通過(guò)HGE引擎開(kāi)發(fā)相關(guān)系統(tǒng)，引入SIFT銜接算法將拍攝的多張照片進(jìn)行拼接處理，并構(gòu)建全景照片的虛擬環(huán)境。

　　1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。如圖所示，結(jié)構(gòu)框架基于嵌入式系統(tǒng)ARM2410s平臺(tái)完成。嵌入式系統(tǒng)裝載步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和OV511攝像頭驅(qū)動(dòng)，完成攝像頭的環(huán)繞照片拍攝。嵌入式系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算攝像頭照片的視角來(lái)決定步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，每完成一定的角度就拍攝相應(yīng)的照片，這樣步進(jìn)電機(jī)完成一周旋轉(zhuǎn)之后，系統(tǒng)將獲取所有的環(huán)視照片。之后系統(tǒng)通過(guò)SIFT算法將獲取的全部環(huán)視照片處理拼接成全景照片，并通過(guò)HGE引擎構(gòu)建虛擬環(huán)境，完成全景照片的渲染和展示。

　　2嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)搭建

　　本系統(tǒng)平臺(tái)[2]采用Samsung公司的處理器S3C2410，該處理器使用ARM920TCPU核的強(qiáng)大指令集，并且提供各種緩沖和物理地址TAGRAM并自帶MMU，因此能夠基于嵌入式操作系統(tǒng)WinCE和ARM-Linux發(fā)揮強(qiáng)大的功能。由于ARM-Linux系統(tǒng)屬于開(kāi)源系統(tǒng)，而且在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)，因此本系統(tǒng)決定采用ARM-Linux作為嵌入式系統(tǒng)的軟件操作平臺(tái)，由此控制設(shè)備驅(qū)動(dòng)以及獲取照片數(shù)據(jù)信息。

　　照片獲取設(shè)備采用Video4Linux標(biāo)準(zhǔn)接口和OV511驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。Linux系統(tǒng)中的視頻子系統(tǒng)Video4Linux[3]為視頻應(yīng)用程序提供了一套統(tǒng)一的API，視頻應(yīng)用程序通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用即可操作各種不同的視頻捕獲設(shè)備。Video4Linux向虛擬文件系統(tǒng)注冊(cè)視頻設(shè)備文件，應(yīng)用程序通過(guò)操作視頻設(shè)備文件實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻設(shè)備的訪問(wèn)。Video4Linux首先初始化視頻設(shè)備，建立對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件為/dev/video0，利用ioct1函數(shù)讀取structvideo_capability中有關(guān)攝像頭的信息，并更改當(dāng)前視頻設(shè)備的配置。之后通過(guò)mmap（）方法進(jìn)行內(nèi)存映射，將設(shè)備文件的內(nèi)容映射到內(nèi)存區(qū)并通過(guò)程序保存。而對(duì)于USB接口攝像頭所獲取的圖片，系統(tǒng)需要進(jìn)行JPEG壓縮，因此需要交叉編譯并生成庫(kù)文件libjpeg.so來(lái)支持JPEG壓縮格式的圖形。鏈接嵌入式系統(tǒng)JPG動(dòng)態(tài)庫(kù)之后，將通過(guò)OV511驅(qū)動(dòng)拍攝出來(lái)的24位數(shù)據(jù)信息保存成為JPG圖片。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王海潁，秦開(kāi)懷.一種全景圖構(gòu)造與全局調(diào)整的新方法.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)[J].1004-731X（2010）08-1908-04.

　　[2]北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司.UP-NETARM2410-S（Linux）嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)[K].http：//www.up-tech.com.

　　[3]孫紀(jì)坤，張小全.嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)詳解——基于ARM[M].北京：人民郵電出版社，2006.

　　[4]趙輝.SIFT算法[OL].http：//wenku.baidu.com/view/dc5fffec102de2bd9605886e.html.

　　[5]徐正光，田清，張利欣.圖像拼接方法探討[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006（22）.

　　[6]編譯RobHess基于OpenCV的SIFT算法的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)[OL].http：//wenku.baidu.com/view/109510eb998fcc22bcd10dbd.html.

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/dianzijishulw/26927.html