基于5G网络的VR虚拟现实旅游平台的设计与实现

殷凤梅 程洋

摘要：如今，随着人们生活质量的提高，旅游已经是绝大多数家庭在节假日用来放松心情、增进感情的不二之选。但面对旅游景点经常人山人海的情况，急需一个基于5G网络的VR虚拟旅游平台。该平台通过提供360度全景，游客可以利用虚拟现实头盔观看旅游景点的全景，足不出户便能体验到身临其境的感觉。

关键词：虚拟现实;VR旅游;5G技术

中图分类号：TP391      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）25-0064-03

开放科学（资源服务） 标识码（OSID） ：

1 引言

VR（Virtual Reality，简称VR） 技术的快速发展[1]和5G（5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G） 网络的逐渐普及，为VR虚拟现实旅游平台的实现提供了保障。虚拟旅游是通过计算机模拟再现景区环境，借助VR设备使人足不出户便可置身于模拟环境中，遍览外地的风光美景。

模拟旅游景区环境可以通过两种方式实现：三维建模方式和VR全景方式。目前，大多数的景区利用三维建模方式模拟景区环境。这种方式虽然可以准确地模拟出景区的空间布局，但是不能真实地再现景区环境。另外，三维建模的成本过高，不宜普及。于是，出现了利用VR全景的方式模拟再现景区环境。这种方式通过相关的设备拍摄景区实景，并制作出360度全景，游客利用VR头盔可以观看景区的全景。与三维建模方式相比较，VR全景方式的真实感更强，能真实再现景区的全貌，让用户体验到身临其境的感觉。另外，VR全景的成本较低，可通过网络迅速传播。

基于VR全景方式的优势，本文提出一种基于5G环境下的VR虚拟现实旅游平台的实现方案[2]。

2 问题分析

各级政府十分重视旅游业的发展，旅游市场近几年的收入以及变化趋势如图1所示。旅游作为群众精神娱乐的主要方式，虽然在国民的消费中占有很大的比例，但还是存在一些弊端：1） 游客对景点的内容开始疲劳，很难对同一个景区进行二次消费。2） 游客不再满足传统的图文展示和游玩内容，传统的景点宣传方式逐渐降低了游客的热情。3） 游客通过网络查询景区信息、自主规划线路时，会因线上和线下信息的不对称，无法获得真实直观的景区实况。因此，现有的景观旅游发展模式急需向大数据旅游、智能旅游等全球旅游模式发展转型，以促进大数据旅游，增强游客的旅游体验感。

传统旅游业的抗风险能力低，其敏感性主要体现：1） 容易受到气候、环境和季节等因素的影响。舒服的气候、环境和充足的时间等因素可以带动游客。与工作日相比较而言，节假日期间，许多景区人流激增，人数爆满，所以景点具有一定时间的淡季和旺季。2） 容易受到自然灾害的影响。旅游业依靠自然发展，难以避免地震和海啸等自然灾害，另外新冠肺炎疫情也会导致不同程度的旅游需求减少，影响旅游业的发展。受新冠肺炎疫情影响，全球经济疲软，旅游业损失惨重。根据联合国数据，2020年和2021年全球旅游业收入损失合计约3.3万亿美元，折合人民币约21万亿元。疫情终将过去，但这次新冠肺炎疫情造成的巨大损失也敲响了旅游业的警钟，需要利用5G的优势，创新融合共同发展，培养新的旅游方式。所以基于5G网络的VR虚拟现实旅游平台的开发迫在眉睫。

3 相关技术介绍

3.1 VR全景技术

VR全景技术是一种基于全景图像的真实场景虚拟现实技术，是虛拟现实技术的核心部分。全景是一种通过计算机技术，将一组或多组由摄像机环路360°拍摄的照片拼接成全景图像，实现全方位的交互式观看，从而还原和显示真实场景的方法。

VR是虚拟现实（Virtual Reality） 的缩写，是一种新型的视觉显示技术。它通过拍摄构建一个三维的仿真环境，让观看者可以通过网络调整图像、放大图像、缩小图像、移动观看等控制，获得三维空间的感觉，达到身临其境的效果。通过深入编程，它还可以实现场景中的热点链接、多场景间的虚拟漫游、雷达定位导航等功能，让观看者可以在每个场景中四处走动，清晰地看到每个场景的细节[3]。

3.2 5G技术

第五代移动通信技术（5G） 是新一代宽带移动通信技术，具有高速、低延迟、大连接等特点。5G通信设施是实现人机互联的网络基础设施。

4 虚拟现实旅游平台

4.1 平台功能简介

在分析了用户需求的基础上，本文设计的VR虚拟现实旅游平台主要包括景区导览、景区漫游、VR展示3个模块，如图2所示。

景区导览是整个VR虚拟现实旅游平台的开始。在景区导览中，平台将以360度全景来展示景区的导游图、各个景区入口处的图片。并且用户可以进行景点图片、图文信息热点等设置。景区漫游是对一个景点提供相关的景点介绍，如旅游地概括、各级行政地图及GPS坐标、旅游地交通、景点的住宿餐饮历史等，同时本平台还可以提供语音解说服务。VR展示主要是对景点进行全方位的VR展示，让用户可以在任意地点通过VR设备来访问任意景点的360度VR全景，让用户享受身临其境的感觉。

4.2 平台功能实现

VR虚拟现实旅游平台在技术实现上主要分为三个部分：全景拍摄、软件实现和VR实现。

1） 全景拍摄

VR全景拍摄，顾名思义就是拍摄我们能够看到的身边360°景观的视频。传统的视频拍摄受到相机镜头的影响，只能拍摄镜头前方180°的景观。而VR全景视频可以看到镜头附近360°和上下180°的一切景观。可以让用户有更加完美的沉浸感和体验感。

利用全景相机、三脚架、全景云台设备进行拍摄。将全景相机装在全景云台上，然后将全景云台连接手机蓝牙，打开专门的手机全景云台适配软件，软件启动之后，自动地旋转拍摄，并由软件自动拼接合成[4]。

由于拍攝设备的不同，拍摄方法也会不同。以GoPro 6为例，它拥有6个摄像头，因此每个全景视频拍摄将生成6个片段，这些片段被导入Kolor Autopano 视频用于拼接和编辑，形成完整的360°全景视频，再由GoPro导入到计算机，所有要缝合的视频都要放在同一个文件夹中。

通过将这些视频直接拖到Autopano视频软件界面，可以快速导入这些视频。单击工具栏中的同步窗格，底部有两个按钮：音频同步和运动同步。分别点击这两个按钮，可以看到多个视频的开始时间已经改变，这是自动同步的结果。最后，单击下面的应用按钮进行确认[5]。如图3所示。

接下来，点击顶部的缝合按钮，在打开的缝合窗口中做一些设置，然后点击“缝合”按钮打开缝合相关工具和预览窗口。你可以看见几个视频已经被整合，下面可以进行各种调整。另外，点击预览窗口左下角的“编辑”按钮，还可以修改和编辑全景视频，手动弥合拼接缝，保存后返回自动切换视频，然后就可以渲染和输出，完成了一个完整的全景视频。

2） 软件实现

通过UnityEngine来实现开发，主要代码如下：

namespace Valve.VR{

using System;

using UnityEngine;

public partial class SteamVR_Actions{

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_InteractUI;

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_Teleport;

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_GrabPinch;

private static SteamVR_Action_Boolean p_default_GrabGrip;

......

public static SteamVR_Action_Boolean default_InteractUI{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_InteractUI.GetCopy（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_Teleport{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_Teleport.GetCopy（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_Grabpinch{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_GrabPinch.GetCopy（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_GrabGrip{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_GrabGrip.GetCopy（）;

}}

......

private static void  InitializeActionArrays（）{

Valve.VR.SteamVR_Input.actions = new Valve.VR.SteamVR_Action[]{

SteamVR_Actions.default_InteractUI，

SteamVR_Actions.default_Teleport，

SteamVR_Actions.default_GrabPinch，

SteamVR_Actions.default_GrabGrip，

......

};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsIn = new Valve.VR.ISteamVR_Action_In[]{

SteamVR_Actions.default_InteractUI，

SteamVR_Actions.default_Teleport，

SteamVR_Actions.default_GrabPinch，

SteamVR_Actions.default_GrabGrip，

......

};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsOut = new Valve.VR.ISteamVR_Action_Out[]{

SteamVR_Actions.default_Haptic};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsVibration = new Valve.VR.SteamVR_Action_Vibration[]{

SteamVR_Actions.default_Haptic};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsPose = new Valve.VR.SteamVR_Action_Pose[]{

SteamVR_Actions.default_Pose，SteamVR_Actions.mixedreality_ExternalCamera};

Valve.VR.SteamVR_Input.actionsBoolean = new Valve.VR.SteamVR_Action_Boolean[]{

SteamVR_Actions.default_InteractUI，

SteamVR_Actions.default_Teleport，

SteamVR_Actions.default_GrabPinch，

SteamVR_Actions.default_GrabGrip，

......

};

private static void  PreInitActions（）{

SteamVR_Actions.p_default_InteractUI=

（（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /InteractUI"）））;

SteamVR_Actions.p_default_Teleport =

（（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /Teleport"）））;

SteamVR_Actions.p_default_GrabPinch = （（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /GrabPinch"）））;

SteamVR_Actions.p_default_GrabGrip = （（SteamVR_Action_Boolean）（SteamVR_Action.Create（"/actions/default/in /GrabGrip"）））;

......

}}}

在SteamVR中，所有的動作按照不同的动作集（Actions）进行组织，在SteamVR Input窗口中，将根据读取的actions.json文件内容，在顶部列出当前项目中所有的动作集，开发者可以对动作集进行创建与删除。

3） VR实现

VR实现实际上是在全景模式的基础上，通过VR插件，实现适配VR设备体验的功能，VR实现的基本原理通常是通过在VR头盔上体验全景，结合陀螺仪等传感设备，实现随着视角的切换，场景画面也自动切换，达到身临其境的体验。因此，VR实现的关键是景色根据用户的视角变化实时转换为相应的视角。因为人的双眼间距约为6厘米，双眼看到的内容有一定的差别，所以会产生距离和立体视觉。利用这一特性，在制作VR全景的过程中，分别为左眼和右眼制作相应的VR全景，可以实现立体感强、投入感强的VR全景图。

5 总结

采用基于5G的VR虚拟现实旅游平台，可以让游客提前直观沉浸式体验各个旅游景区的景观，从而能使游客更合理安排行程和选择旅游线路。虚拟旅游平台给游客提供了一种不用出门就可以旅游的沉浸式体验方式。虚拟旅游平台的应用可以更加直观、准确地介绍景点，引导游客参观，提高旅游景点的知名度，丰富旅游宣传的方式。虚拟旅游平台在旅游方面有着非常大的发展空间，能够使得旅游宣传获得巨大的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1] 爆款游戏推动硬件普及5G促进VR产业规模化运用[EB/OL].[2021-10-25].http：//www.199it.com/archives/1036793.html.

[2] 张成文，马少斌，邢玉娟，等.基于VR全景技术的在线虚拟旅游平台的设计与实现[J].兰州文理学院学报（自然科学版），2020，34（4）：62-65.

[3] VR技术的未来在哪？5G+VR将给全景行业带来更多的可能[EB/OL].[2021-10-25].https：//new.qq. com/omn/20210413/20210413A0A95U00.html.

[4] VR全景拍摄制作教程[EB/OL].[2021-10-25].https：//zhuanlan.zhihu.com/p/404051179.

[5] 其实一点都不难VR全景视频拍摄及制作流程[EB/OL].[2021-10-25].https：//www.sohu.com/a/116109336_450948.

【通联编辑：谢媛媛】