Tài liệu Xây dựng mô hình tham quan ảo khuôn viên trường đại học hùng vương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ ----------------------- ĐÀO HÙNG CƯỜNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THAM QUAN ẢO KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Công nghệ Thông tin Phú Thọ, 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ ----------------------- ĐÀO HÙNG CƯỜNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THAM QUAN ẢO KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Công nghệ Thông tin NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Hùng Cường Phú Thọ, 2017 LỜI CẢM ƠN Sau quá trình tìm hiểu đề tài “Xây dựng mô hình tham quan ảo khuôn viên trường Đại học Hùng Vương”, em đã hoàn thành đúng tiến độ dự kiến. Để đạt được kết quả này, em đã nỗ lực thực hiện và đồng thời cũng nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ thầy cô và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trường Đại học Hùng Vương đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất, chỉ bảo và đóng góp ý kiến giúp khóa luận của em thêm hoàn thiện về hình thức cũng như nội dung. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giáo viên hướng dẫn, thầy giáo Nguyễn Hùng Cường - Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa Kỹ thuật - Công nghệ - Trường Đại Học Hùng Vương đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp. Trong thời gian làm việc cùng thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đó là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và làm việc sau này. Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Việt Trì, tháng 5 năm 2017 Sinh viên Đào Hùng Cường 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 So sánh tốc độ xử lý của phiên bản 10.0.16 với phiên bản 9.2 ....... 16 Hình 1.2 Cải tiến tab Exposure/HDR ............................................................. 17 Hình 2.1 Giao diện khởi động của PTGui...................................................... 29 Hình 2.2 Hộp thoại Add image ....................................................................... 30 Hình 2.3 Tạo các điểm ảnh............................................................................. 30 Hình 2.4 Hộp thoại Panorama Editor ............................................................ 31 Hình 2.5 Hộp thoại PTGui Viewer ................................................................. 32 Hình 2.6 Mở rộng tab Advanced .................................................................... 32 Hình 2.7 Các tab tùy chỉnh mở rộng .............................................................. 33 Hình 2.8 Tab tùy chỉnh Mask ......................................................................... 34 Hình 2.9 Kiểm tra chất lượng ảnh toàn cảnh................................................. 35 Hình 2.10 Hộp thoại Optimeze Results .......................................................... 36 Hình 2.11 Hộp thoại Control Point ................................................................ 37 Hình 2.12 Hộp thoại Create Panorama ......................................................... 38 Hình 2.13 Bức ảnh Panorama 360 độ hoàn chỉnh......................................... 38 Hình 3.1 Phòng thực hành Vật lý bức 1 ......................................................... 41 Hình 3.2 Phòng thực hành Vật lý bức 2 ......................................................... 42 Hình 3.3 Phòng thực hành Vật lý bức 3 ......................................................... 43 Hình 3.4 Phòng thực hành Vật lý bức 4 ......................................................... 43 Hình 3.5 Bản đồ toàn cảnh trường Đại học Hùng Vương ............................. 45 Hình 3.6 Bản đồ giảng đường N 1_2_3 trường Đại học Hùng Vương .......... 47 Hình 3.7 Bản đồ giảng đường N 4_5_6 trường Đại học Hùng Vương .......... 48 Hình 3.8 Bản đồ cảnh quan nhà điều hành trường Đại học Hùng Vương .... 50 Hình 3.9 Bản đồ cảnh quan ký túc xá trường Đại học Hùng Vương ............. 52 Hình 3.10 Giao diện của Krpano ................................................................... 54 Hình 3.11 Di chuyển ảnh vào phần mềm ....................................................... 54 Hình 3.12 Cửa sổ tự động kết nối các bức ảnh toàn cảnh 360 độ ................. 55 2 Hình 3.13 Cửa sổ vtour_editor....................................................................... 56 Hình 3.14 Giao diện mô hình khuôn viên toàn cảnh...................................... 58 Hình 3.15 Giao diện mô hình khuôn viên giảng đường 1_2_3 ...................... 59 Hình 3.16 Giao diện mô hình khuôn viên giảng đường 4_5_6 ...................... 59 Hình 3.17 Giao diện mô hình khuôn viên nhà điều hành............................... 60 Hình 3.18 Giao diện mô hình khuôn viên ký túc xá ....................................... 60 3 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Danh sách các điểm ảnh của khuôn viên toàn cảnh………………..44 Bảng 3.2 Danh sách các điểm ảnh của khu giảng đường N 1_2_3………….46 Bảng 3.3 Danh sách các điểm ảnh của khu giảng đường N 4_5_6…………..48 Bảng 3.4 Danh sách các điểm ảnh của khuôn viên nhà điều hành…………..49 Bảng 3.5 Danh sách các điểm ảnh của khuôn viên ký túc xá………………....51 4 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................... 2 DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ 4 MỤC LỤC ........................................................................................................ 5 A. MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 7 1. Đặt vấn đề nghiên cứu............................................................................... 7 1.1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu.................................................... 7 1.2. Căn cứ khoa học thực tiễn .................................................................. 8 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ................................................................. 8 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 8 4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 8 5. Bố cục đề tài .............................................................................................. 9 B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..................................................................... 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỂ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................... 10 1.1. Khái quát về cơ sở trường Đại học Hùng Vương ................................ 10 1.2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ......................................................... 12 1.3. Giới thiệu về công cụ tạo ảnh toàn cảnh 360 độ PTGui ...................... 13 1.3.1. Giới thiệu về ảnh toàn cảnh 360 độ .............................................. 13 1.3.2. Giới thiệu về công cụ PTGui ........................................................ 14 1.4. Giới thiệu về công cụ tạo mô hình tham quan ảo Krpano ................... 17 1.4.1. Giới thiệu về mô hình tham quan ảo ............................................. 17 1.4.2. Giới thiệu về công cụ Krpano ....................................................... 18 CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÔ HÌNH THAM QUAN ẢO 26 2.1. Khái niệm về ảnh toàn cảnh 360 độ ..................................................... 26 5 2.2. Các bước chụp ảnh góc rộng 180 độ.................................................... 27 2.3. Xử lý và ghép ảnh góc rộng 180 độ thành ảnh toàn cảnh 360 độ........ 29 2.4. Cấu hình một dự án của Krpano .......................................................... 39 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THAM QUAN ẢO KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG ....................................................... 41 3.1. Chụp ảnh góc rộng cảnh quan trường Đại học Hùng Vương .............. 41 3.2. Xây dựng bản đồ các địa điểm trong mô hình tham quan ảo .............. 44 3.2.1. Xây dựng bản đồ khuôn viên toàn cảnh........................................ 44 3.2.2. Xây dựng bản đồ khuôn viên giảng đường N 1_2_3 .................... 45 3.2.3. Xây dụng bản đồ khuôn viên giảng đường N 4_5_6 .................... 47 3.2.4. Xây dụng bản đồ khuôn viên nhà điều hành ................................... 49 3.2.5. Xây dựng bản đồ khuôn viên ký túc xá ........................................ 50 3.3. Xây dựng mô hình tham quan ảo ......................................................... 52 3.4. Một số giao diện chính của mô hình tham quan ảo ............................. 58 C. KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................... 61 1. Kết quả đạt được ..................................................................................... 61 2. Những vấn đề tồn tại ............................................................................... 61 3. Hướng phát triển đề tài............................................................................ 61 D. TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 62 E. PHỤ LỤC .................................................................................................. 63 Phụ lục A: Mã code tạo kiểu phông chữ trong tập tin xml ................... 63 Phụ lục B: Mã code gắn bản đồ vào mô hình trong tập tin xml ................. 63 Phụ lục C: Mã code đóng mở bản đồ trong tập tin xml .............................. 63 Phụ lục D: Mã code gắn các điểm vào bản đồ trong tập tin xml ................ 64 Phụ lục E: Mã code kích hoạt các điểm trên bản đồ trong tập tin xml ....... 65 6 A. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề nghiên cứu 1.1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu Ngày nay thực tế ảo đã và đang là xu hướng phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu. Việc ứng dụng thực tế ảo vào các lĩnh vực khác nhau mang lại rất nhiều lợi ích trong cuộc sống. Nó được áp dụng chủ yếu cho lĩnh vực tham quan du lịch và quảng bá. Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó, hiện nay mô hình tham quan ảo đã và đang được các khu du lịch, các viện bảo tàng, các khu di tích lịch sử, v.v.., lựa chọn là một phương thức tiềm năng và mũi nhọn để quảng bá hình ảnh cũng như sự chuyên nghiệp trong phục vụ của mình tới du khách. Du khách có thể truy nhập vào trang chủ của các địa điểm này, lựa chọn tham quan mô hình 3D, vậy là dù ở bất kỳ địa điểm nào truy câp được internet du khách cũng có được cái nhìn tổng quan, chi tiết về cảnh quan của địa điểm mà mình lựa chọn. Mang đến cho du khách một cách nhìn tổng quan như vậy nên mô hình tham quan ảo đã thúc đẩy rất lớn việc phát triển du lịch tại các địa điểm lựa chọn xây dựng mô hình này. Có rất nhiều công cụ để xây dựng ảnh toàn cảnh 360 độ như: Hugin Panorama Stitcher, PanoramaStudio Pro, Autostich, Kolor autopano pro, PT Gui pro, v.v.. Cũng như một số phần mềm dùng để tạo mô hình ảo từ ảnh toàn cảnh 360 độ như: Krpano, Panotour pro,v.v.. Các công cụ này có thể giúp lập trình viên tạo ra 1 bức ảnh toàn cảnh 360 độ và đưa các bức ảnh đã tạo thành một mô hình tham quan ảo. Hiện nay các hình ảnh cũng như cảnh quan của trường Đại học Hùng Vương được đăng tải trên website mà chưa có một mô mình tham quan thực sự thể hiện được khung nhìn tổng quan nhất về quang cảnh của trường. Khi mọi người muốn tìm hiểu về cảnh quan cũng như các trang thiết bị phục vụ học tập tại nhà trường chưa có một nguồn tài nguyên cụ thể nào mô tả hết được vấn đề đó. Xây dựng mô hình tham quan ảo giúp giải quyết có hiệu quả 7 vấn đề đã đặt ra. Người xem sẽ được tham quan trường với một mô hình gồm các hình ảnh toàn cảnh 360 độ để có một góc nhìn trực quan nhất. Từ các lý do trên, em đã chọn đề tài: “Xây dựng mô hình tham quan ảo khuôn viên trường Đại học Hùng Vương” nhằm giới thiệu quảng bá tới người xem một cách nhìn tổng quan nhất về cảnh quan trường Đại học Hùng Vương. 1.2. Căn cứ khoa học thực tiễn - Ứng dụng lý thuyết, phương pháp, kỹ thuật tạo ảnh toàn cảnh 360 độ và xây dựng mô hình tham quan ảo khuôn viên trường Đại học Hùng Vương. - Mô hình tham quan ảo khuôn viên trường Đại học Hùng Vương sẽ cung cấp cho người xem một khung nhìn từ tổng quan đến chi tiết về cảnh quan cũng như trang thiết bị phục vụ học tập của nhà trường. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Chụp ảnh góc rộng 180 độ. - Sử dụng phần mềm PTGui ghép ảnh góc rộng 180 độ thành ảnh toàn cảnh 360 độ. - Sử dụng phần mềm Krpano để xây dựng mô hình tham quan ảo dựa trên bộ ảnh toàn cảnh 360 độ. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Trường Đại học Hùng Vương về cảnh quan và trang thiết bị phục vụ học tập của nhà trường. - Phạm vi nghiên cứu:  Về nội dung: tìm hiểu, nghiên cứu, tổng hợp ảnh về cảnh quan chung cũng như các trang thiết bị phục vụ cho học tập của trường Đại học Hùng Vương.  Về không gian: Trường Đại học Hùng Vương. 4. Phương pháp nghiên cứu Hiện nay có rất nhiều phương pháp nghiên cứu khoa học khác nhau. Trong đề tài này em sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: 8  Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Đọc sách và các tài liệu liên quan đến công nghệ thực tế ảo.  Phương pháp mô hình hóa: Lập mô hình cấu trúc lại cơ sở lý thuyết đã thu thập được một cách trực quan đầy đủ thông tin nhất.  Phương pháp quan sát: Quan sát toàn diện khuôn viên giảng đường trường Đại học Hùng Vương để có được một hệ thống quan sát, mô tả và phân tích chính xác, đầy đủ.  Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia: Hỏi ý kiến cũng như sự đánh giá khách quan của thầy hướng dẫn và các chuyên gia trong lĩnh vực thực tế ảo. 5. Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, đề tài được chia thành các chương: Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.1. Khái quát về cơ sở trường Đại học Hùng Vương 1.2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.3. Giới thiệu về công cụ tạo ảnh toàn cảnh 360 độ PTGui 1.4. Giới thiệu về công cụ xây dựng mô hình tham quan ảo Krpano Chương 2: Kỹ thuật xây dựng mô hình tham quan ảo 2.1. Khái niệm về ảnh toàn cảnh 360 độ 2.2. Các bước chụp ảnh góc rộng 180 độ 2.3. Xử lý và ghép ảnh góc rộng 180 độ thành ảnh toàn cảnh 360 độ 2.4. Cấu hình một dự án của Krpano Chương 3: Xây dựng mô hình tham quan ảo khuôn viên trường Đại học Hùng Vương 3.1. Chụp ảnh góc rộng cảnh quan trường Đại học Hùng Vương 3.2. Xây dựng bản đồ các địa điểm trong mô hình tham quan ảo 3.3. Xây dựng mô hình tham quan ảo 3.4. Một số giao diện chính của mô hình tham quan ảo. 9 B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỂ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Khái quát về cơ sở trường Đại học Hùng Vương Trường Đại học Hùng Vương là trường đại học công lập đa cấp, đa ngành trên quê hương đất tổ. Trường Đại học Hùng Vương thành lập ngày 29 tháng 04 năm 2003 theo Quyết định số 81/2003/QĐ - TTg của Thủ Tướng Chính phủ, trên cơ sở của Trường Cao đẳng Sư phạm Phú Thọ - có bề dày truyền thống hơn 50 năm. - Địa chỉ:  Cơ sở TP.Việt Trì: Phường Nông Trang - TP.Việt Trì, tỉnh Phú Thọ.  Cơ sở TX.Phú Thọ: Phường Hùng Vương, TX.Phú Thọ, tỉnh Phú Thọ. - Điện thoại:  Cơ sở TP.Việt Trì: (02103) - 993 369  Cơ sở TX.Phú Thọ: (02103) - 820.042 - Fax:  Cơ sở TP.Việt Trì: (02103) - 993 468  Cơ sở TX.Phú Thọ: (02103) - 714.069 - Website: http://www.hvu.edu.vn - Email: [email protected] - Hiệu trưởng: PGS.TS. Cao Văn. - Đội ngũ cán bộ:  Đến ngày 31 tháng 12 năm 2016 trường có 456 cán bộ, viên chức (trong đó biên chế 377 người). Số cán bộ giảng dạy là là 311 người, trong đó có 09 phó giáo sư, 52 tiến sĩ, 213 thạc sĩ (trong đó có 62 người đang làm nghiên cứu sinh), 37 kỹ sư, cử nhân (trong đó 27 người đang học thạc sĩ).  Tỷ lệ giảng viên cơ hữu có trình độ tiến sĩ trở lên của trường chiếm 19,6%. 10 - Tổ chức bộ máy: Hiện nay trường có 02 cơ sở đào tạo (cơ sở thành phố Việt Trì và cơ sở thị xã Phú Thọ) với:  12 khoa đào tạo (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ; Khoa Toán - Tin; Khoa khoa học tự nhiên; Khoa khoa học xã hội và Nhân văn; Khoa Ngoại ngữ; Khoa Giáo dục Tiểu học và Mầm non; Khoa Nghệ thuật; Khoa Nông - Lâm - Ngư; Khoa Kinh tế & Quản trị kinh doanh; Khoa Thể dục thể thao; Khoa Tâm lý giáo dục; Khoa Lý luận chính trị).  09 phòng (phòng Tổ chức Cán bộ; phòng Công tác Chính trị - Học sinh Sinh viên; phòng Đào tạo; phòng Hành chính Tổng hợp; phòng Quản trị - Đời sống; phòng Kế hoạch - Tài chính; phòng Quan hệ quốc tế; phòng Khoa học & Công nghệ; phòng Thanh tra pháp chế).  07 Trung tâm (Trung tâm Ngoại ngữ - Tin học; Trung tâm Thông tin - Tư liệu - Thư viện; Trung tâm Đào tạo theo nhu cầu xã hội; Trung tâm giáo dục quốc phòng; Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng khoa học và chuyển giao Công nghệ; Trung tâm nghiên cứu Giáo dục, Văn hóa & Nghệ thuật; Trung tâm Đảm bảo chất lượng).  02 Ban (Ban QLDA dự án; Ban quản lý ký túc xá). - Ngành nghề, trình độ đào tạo: Hiện tại, nhà trường đào tạo 43 ngành đại học, sau đại học, cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp.  Đào tạo sau đại học: 02 ngành (Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán; Lý luận Văn học).  Đào tạo đại học: 30 ngành.  Đào tạo cao đẳng: 10 ngành.  Đào tạo trung cấp chuyên nghiệp: 01 ngành. - Quy mô đào tạo: Đến 31/12/2016 tổng số sinh viên các hệ đào tạo là: 7465 sinh viên.Trong đó:  Hệ Đại học chính quy 3536 sinh viên.  Hệ cao học 72 học viên.  Hệ Cao đẳng chính quy 327 sinh viên. 11  Hệ Trung cấp chính quy 237 sinh viên.  Hệ Đại học liên thông chính quy, vừa làm vừa học, bằng 2 vừa làm vừa học 3293 sinh viên. 1.2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Thực tế ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa người sử dụng và máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tượng theo thời gian thực và tương tác với người sử dụng thông qua tổng hợp các kênh cảm giác.  Trên thế giới: Thực tế ảo không phải là phát minh mới, mà ngay từ năm 1962 Morton Heilig (người Mỹ) đã phát minh ra thiết bị mô phỏng SENSORAMA. Tuy nhiên cũng như nhiều ngành công nghệ khác, virtual reality chỉ thực sự phát triển ứng dụng rộng rãi trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của tin học (phần mềm) và máy tính (phần cứng). Ngày nay thực tế ảo đã trở thành một ngành công nghiệp và thị trường cho việc áp dụng công nghệ thực tế ảo tăng trưởng hẳng năm khoảng 21% và đạt khoảng 7,8 tỷ $ năm 2014, và trên thực tế cho đến nay công nghệ thực tế ảo đứng đầu danh sách trong những công nghệ chiến lược. Tại các nước phát triển, chúng ta có thể nhận thấy được công nghệ thực tế ảo ứng dụng trong mọi lĩnh vực: Khoa học kỹ thuật, kiến trúc, quân sự, giải trí, du lịch, địa ốc[1- 4], v.v..và đáp ứng mọi nhu cầu: Nghiên cứu, giáo dục, thương mại, dịch vụ. Trong y học, quân sự, du lịch là lĩnh vực ứng dụng truyền thống của công nghệ thực tế ảo. Bên cạnh đó công nghệ thực tế ảo cũng được ứng dụng trong giáo dục, nghệ thuật, giải trí, du lịch ảo (mô hình tham quan ảo), bất động sản, v.v.. Ngày nay công nghệ thực tế ảo có một số ứng dụng mới nổi lên như: Công nghệ thực tế ảo ứng dụng trong sản xuất, trong ngành rôbốt, trong việc hiển thị thông tin của ngành dầu mỏ, v.v.. Công nghệ thực tế ảo có tiềm năng ứng dụng vô cùng lớn. Có thể nói: Mọi lĩnh vực “ có thật” trong cuộc sống đều có thể ứng dụng “thực tế ảo” để nghiên cứu và phát triển hoàn thiện hơn. 12 Về mặt nguyên tắc có thể dùng bất cứ ngôn ngữ lập trình hay phần mềm đồ họa nào để mô hình hóa (modelling) và mô phỏng (simulation) các đối tượng của thực tế ảo. Ví dụ như các ngôn ngữ: OpenGl, C++, Java3D, VRML, X3D, v.v.. Phần mềm của bất kỳ mô hình thực tế ảo nào cũng phải đảm bảo 2 công dụng chính: tạo hình và mô phỏng. Các đối tượng của công nghệ này được mô hình hóa sau đó phần mềm mô hình thực tế ảo phải có khả năng mô phỏng động học, động lực học cũng như mô phỏng ứng xử của các đối tượng. Một trong những ứng dụng nổi bật của mô hình thực tế ảo là Google street View [5].  Tại Việt Nam: Mô hình tham quan ảo là một kỹ thuật khá mới tại Việt Nam, cho phép người dùng ngắm cảnh quan của một khu vực bằng ảnh toàn cảnh 360 độ. Người dùng xoay góc nhìn 360 độ xung quanh một vị trí để ngắm toàn bộ không gian xung quanh vị trí đó. Ngoài ra, tùy thuộc vào thiết lập của mô hình mà người dùng có thể thay đổi vị trí trên mô hình thông qua: - Bản đồ thu nhỏ của toàn bộ khu vực. - Mũi tên di chuyển giữa các địa điểm kề nhau. Hiện nay đã có một số cơ quan, đơn vị, doanh nghiệp trong cả nước xây dựng mô hình tham quan ảo để quảng bá, giới thiệu cảnh quan của đơn vị mình[6-10]. Đây hầu hết là những đơn vị muốn giới thiệu những nét đẹp của cảnh quan, những tranh vẽ hoặc hình chụp, từ đó cho thấy ưu thế của mô hình tham quan ảo trong lĩnh vực này. 1.3. Giới thiệu về công cụ tạo ảnh toàn cảnh 360 độ PTGui 1.3.1. Giới thiệu về ảnh toàn cảnh 360 độ a) Lịch sử ra đời Khái niệm ảnh toàn cảnh ban đầu được một họa sĩ người Ailen là Robert Barker sử dụng để mô tả bức tranh toàn cảnh của ông về Edinburgh. Năm 1792 có 1 cuộc triển lãm được khai mạc ở London lấy tên là "The Panorama". 13 Trong giữa thế kỷ 19, bức tranh toàn cảnh và các mô hình đã trở thành một cách rất phổ biến để đại diện cho phong cảnh và các sự kiện lịch sử. Khán giả châu Âu trong giai đoạn này đã vui mừng bởi các khía cạnh của ảo tưởng, đắm mình trong một bức tranh toàn cảnh 360 độ và cho cảm giác đứng trong một môi trường mới. Năm 1881, họa sĩ vẽ tranh biển Hà Lan Willem Hendrik Mesdag đã sáng tác và cho xuất bản "the Panorama Mesdag of The Hague" với chiều cao hơn 14 mét, đường kính 40 mét (chu vi khoảng 120 mét). b) Ảnh toàn cảnh trong nhiếp ảnh: Trong nhiếp ảnh, kỹ thuật chụp ảnh toàn cảnh thường được dùng để chụp tranh phong cảnh theo chiều ngang. Máy ảnh thông thường chỉ chụp với một góc 90 độ nên người sử dụng khó có thể thu lại toàn cảnh không gian như họ mong muốn, còn ảnh toàn cảnh phải đạt ít nhất là 110 độ và đôi khi có thể lên đến 360 độ mới cho người sử dụng một không gian toàn cảnh như mong muốn. Ngày nay với việc sử dụng phổ biến của máy ảnh kỹ thuật số, các dòng máy ảnh chuyên nghiệp DSLR hoặc thậm chí dòng máy du lịch cũng cho phép người dùng dễ dàng ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh toàn cảnh nhờ các phần mềm có sẵn trong máy hoặc dùng AutoPano, Panorama Make, Photoshop, v.v.. c) Phân loại: Ảnh toàn cảnh được chia làm nhiều loại, trong đó phổ biến nhất là các tác phẩm có khung hình rộng (chiều rộng lớn hơn nhiều lần chiều cao) và vertorama (vertical panorama - ghép nhiều ảnh với nhau theo chiều dọc), ngoài ra còn có polar (tạo thành hành tinh nhỏ), sphere (hình cầu), cubic (lập phương) cylindrical (hình trụ), v.v.. 1.3.2. Giới thiệu về công cụ PTGui PTGui là một sản phẩm phần mềm của New House Internet Services BV, tại Hà Lan. PTGui được phát hành vào năm 1996 để cung cấp phương pháp phát triển phần mềm tùy chỉnh và các dịch vụ tư vấn, mang đến cho người sử dụng phần mềm ghép ảnh toàn cảnh tốt nhất. PTGui chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows (Windows XP trở lên) và Apple Mac (hỗ trợ bộ xử lý Intel, OS X 10.7 hoặc mới hơn). PTGui đã được tối ưu hóa cho việc ghép ảnh toàn 14 cảnh lớn, PTGui chạy tốt ngay cả trên máy tính có phần cứng khiêm tốn chỉ với 2 GB RAM. 1.3.2.1. Tính năng và đặc điểm của PTGui - Tính năng của PTGui: Tự động ghép ảnh toàn cảnh chỉ với các thao tác nhấp chuột. Người sử dụng có thể tùy chỉnh và toàn quyền kiểm soát kết quả cuối cùng của bức ảnh. Phần mềm cung cấp cho người sử dụng chế độ xem trước ngay sau khi tiến hành tinh chỉnh. Hình ảnh được xếp chồng lên nhau theo cả chiều ngang lẫn chiều dọc. - Đặc điểm của PTGui: Số lượng ảnh ghép không hạn chế có thể lên đến hàng trăm bức ảnh đơn để ghép thành một hình ảnh toàn cảnh. Hỗ trợ đa định dạng hình ảnh (jpeg, tiff, png, v.v..). Hỗ trợ 16 bit cho mỗi kênh hình ảnh giúp tạo chất lượng ảnh tốt nhất. Nhờ OpenCL tăng tốc GPU PTGui có thể ghép một bức tranh toàn cảnh 1 Gigapixel trong khoảng 25 giây trên phần cứng khiêm tốn. 1.3.2.2. Giới thiệu các phiên bản của PTGui Từ năm 1996 đến năm 2001 các nhà phát triển đã thiết kế và cải thiện các phiên bản của phần mềm này từ phiên bản đầu tiên 0.10 đến phiên bản 0.15. Các phiên bản đầu tiên này còn sơ khai và còn tồn tại nhiều vấn đề khi xử lý hình ảnh. Phiên bản 1.00 được phát hành vào ngày 27/07/2001. Phiên bản này viết lại hoàn toàn giao diện người dùng và cải tiến một số chức năng cần thiết như : - Xem thời gian thực của bức ảnh bị biến dạng. - Hỗ trợ thêm định dạng hình ảnh (tiff, png). - Các thông số ống kính (FOV, a, b, c) và các thông số thay đổi (d, e) đều được cải tiến để có thể thiết lập riêng cho các hình ảnh hoặc một thiết lập chung cho tất cả các hình ảnh. - Ảnh không bị lệch hoặc biến dạng khi bị cắt xén nhờ chế độ kiểm soát khoảng cách các điểm. Từ năm 2001 đến năm 2014 PTGui đã cải tiến và cho ra mắt các phiên bản khác nhau, phiên bản sau kế thừa và hoàn thiện hơn phiên bản trước. Phiên 15 bản PTGui 10.0 được ra mắt vào ngày 29/07/2014 đánh dấu một bước tiến lớn của phần mềm này. - Tốc độ xử lý được tăng lên đáng kể. GPU tăng tốc độ hơn so với các phiên bản trước đến 10 lần. - Thuật toán bản đồ mới cho phép nhận dạng điểm tốt hơn giữa các bức ảnh tạo chất lượng cao cho hình ảnh khi được xuất ra. - Cải thiện tối đã chất lượng hình ảnh chụp trong điều kiện thiếu sáng - Những thay đổi trong cách thức người xem bên ngoài được cấu hình: Trong Options / Preferences - nâng cao lên tới 3 ứng dụng có thể được cấu hình. Các ứng dụng này sẽ được hiển thị trong danh sách popup dưới nút View (Tạo Panorama tab) và nút Preview (Preview). - Loại bỏ hỗ trợ cho 16 bit đầu ra HDR tuyến tính: trước đây PTGui Pro có thể tiết kiệm đầu ra HDR trong 16 bit điểm cố định TIFF hoặc file PSD. Điều này không còn có thể, HDR đầu ra hiện nay là 32 bit điểm hoặc 16 bit EXR nửa nổi. Phiên bản 10.0.16 được ra mắt vào ngày 17/02/2017 là phiên bản mới nhất hiện nay. Các công cụ trong PTGui được cải tiến một cách mạnh mẽ và hoàn toàn tương thích với các phiên bản trước đó, tốc độ xử lý được cải thiện một cách đáng kể nhanh gấp khoảng 7 lần so với phiên bản 9.2. Hình 1.1 So sánh tốc độ xử lý của phiên bản 10.0.16 với phiên bản 9.2 Các thuật toán mới cho kết quả tìm kiếm tự nhiên, nếu so về chất lượng, hoặc tốt hơn so với Fusion phơi sáng. Thật dễ dàng để sử dụng và 16 nhanh hơn nhiều so với thuật toán trước đó, mà có thể mất một thời gian rất dài cho toàn cảnh lớn. Các tab Exposure / HDR trong phiên bản Pro đã được tổ chức lại và bây giờ cho phép ánh xạ tông màu được sử dụng cho toàn cảnh thường xuyên dải động thấp (tức là không bracketing). Hình 1.2 Cải tiến tab Exposure/HDR Tất nhiên, thúc đẩy bóng trong bất kỳ hình ảnh nào cũng sẽ làm tăng nhiễu hình ảnh, do đó số lượng nén mà hợp lý có thể đạt được một cách hợp lý. Nhưng trong một số trường hợp tính năng này có thể được sử dụng để chụp ảnh toàn cảnh mà không cần ánh sáng thích hợp, khi đó HDR sẽ là cần thiết. Để làm như vậy, sử dụng một máy ảnh SLR với một cảm biến lớn, tại mức ISO thấp, để hình ảnh ở dạng RAW và chuyển đổi sang 16 bit TIFF để tối đa hóa phạm vi năng động. Cảnh thiếu sáng như vậy mà vẫn có điểm nối bật, bởi vì điểm nổi bật đó không bị cắt bớt khi xử lý. Các underexposure sau đó được bù đắp bằng bản đồ đổi màu sắc. 1.4. Giới thiệu về công cụ tạo mô hình tham quan ảo Krpano 1.4.1. Giới thiệu về mô hình tham quan ảo Mô hình tham quan ảo được định nghĩa dựa trên các kỹ thuật xây dựng không gian ảo được hiểu là một môi trường được mô phỏng bằng máy tính. Ở đây người sử dụng sẽ nhìn thấy hình ảnh thực của không gian hiển thị thông qua các công cụ hỗ trợ như kính 3D hoặc một số công cụ hỗ trợ trực tiếp trên máy. 17 Hiện nay trên thế giới mô hình tham quan ảo đã và đang được phát triển một cách vô cùng mạnh mẽ. Nó được áp dụng chủ yếu cho lĩnh vực tham quan du lịch và quảng bá. Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó, hiện nay mô hình tham ảo đã và đang được các khu du lịch, các viện bảo tàng, các di tích, v.v.., lựa chọn là một phương thức tiềm năng và mũi nhọn để quảng bá hình ảnh cũng như sự chuyên nghiệp trong phục vụ của mình tới du khách. Du khách có thể truy nhập vào trang chủ của các địa điểm này, lựa chọn tham quan 3D vậy là dù ở bất kỳ đâu du khách cũng có được cái nhìn tổng quan, chi tiết về cảnh quan của địa điểm mà mình lựa chọn. Mang đến cho du khách một cách nhìn tổng quan như vậy nên mô hình tham quan ảo đã thúc đẩy rất lớn việc phát triển du lịch tại các địa điểm lựa chọn xây dựng mô hình này. 1.4.2. Giới thiệu về công cụ Krpano Krpano là một chương trình có hiệu suất cao và rất linh hoạt cho tất cả các loại hình ảnh toàn cảnh và các mô hình du lịch ảo tương tác. Người thiết kế dùng công cụ này để tạo ra một không gian ảo dựa trên các hình ảnh toàn cảnh đã thu thập và xử lý chúng để mang đến cho người sử dụng một không gian chân thực nhất tại địa điểm được lựa chọn. 1.4.2.1. Tính năng và đặc điểm của Krpano a) Tính năng của Krpano Dựa trên nền tảng Flash và HTML 5 Krpano đã sử dụng các hình ảnh toàn cảnh có chất lượng cao để xây dựng, bố trí và kiểm soát các hình ảnh này để tạo ra một chương trình tương tác với người sử dụng. Nhờ có các ưu điểm trong việc xử lý và kiểm soát hình ảnh của mình mà Krpano đã mang lại cho người sử dụng chương trình với hiệu năng cao về độ xử lý cũng như độ sắc nét trong hình ảnh. b) Đặc điểm của Krpano Krpano có một số ưu điểm nổi bật so với các phần mềm cùng loại như : - Có hiệu năng sử dụng cao: xử lý hình ảnh chất lượng cao và độ biến đổi không gian ba chiều với hiệu suất tối ưu là hai yếu quyết định đến sự thành công và phát triển của Krpano. 18