基于5G网络的VR虚拟现实旅游平台的设计与实现

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，是虚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]。

由于拍摄设备的不同，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<SteamVR_Action_Boolean>（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_Teleport{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_Teleport.GetCopy<SteamVR_Action_Boolean>（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_Grabpinch{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_GrabPinch.GetCopy<SteamVR_Action_Boolean>（）;

}}

public static SteamVR_Action_Boolean default_GrabGrip{

get{

return SteamVR_Actions.p_default_GrabGrip.GetCopy<SteamVR_Action_Boolean>（）;

}}

......

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[]{