增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖的應(yīng)用

邸臻煒

摘 要：為改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖信息表達(dá)單調(diào)、無交互等問題，文章分析了與紙質(zhì)旅游覽相關(guān)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)，簡(jiǎn)述紙質(zhì)導(dǎo)覽圖與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，提出一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的旅游導(dǎo)覽增強(qiáng)表達(dá)方案。并以梧州旅游導(dǎo)覽圖為例完成AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)，結(jié)果表明該方案能夠達(dá)到增強(qiáng)紙質(zhì)導(dǎo)覽圖信息表達(dá)的目的。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；旅游導(dǎo)覽圖；EasyAR

隨著手機(jī)終端技術(shù)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電子導(dǎo)航、旅游APP的全面應(yīng)用，旅游行業(yè)中傳統(tǒng)紙質(zhì)的旅游導(dǎo)覽圖或宣傳冊(cè)劣勢(shì)凸顯。這類傳統(tǒng)旅游導(dǎo)覽圖受版面限制，信息量不夠豐富；資訊單向，缺乏交互性；數(shù)據(jù)更新困難，信息滯后。因此需要尋求一種有效方式，使紙質(zhì)導(dǎo)覽圖滿足用戶的新型需求，重新煥發(fā)活力，為旅游城市或景區(qū)提升品牌形象，增強(qiáng)人們對(duì)景區(qū)的認(rèn)知體驗(yàn)和審美體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖的多樣化表達(dá)及交互提供了可能。本文通過研究增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，分析紙質(zhì)導(dǎo)覽圖與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，提出一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的AR旅游導(dǎo)覽圖方案。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality簡(jiǎn)稱AR），是一種將真實(shí)環(huán)境與虛擬信息相融合，從而達(dá)到為真實(shí)環(huán)境提供信息擴(kuò)充和增強(qiáng)的技術(shù)[1]。這類擴(kuò)充和增強(qiáng)的信息可以是三維虛擬物體也可以是文字、音頻和視頻等多媒體信息，并支持與客戶的交互?？梢哉fAR技術(shù)在真實(shí)環(huán)境和虛擬信息之間搭起一個(gè)橋梁，擴(kuò)展了人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知和交互能力，這也是人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展的重要方向。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了相關(guān)的探索和應(yīng)用。對(duì)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用主要集中在圖像識(shí)別、三維注冊(cè)和虛實(shí)結(jié)合方面。

圖像識(shí)別技術(shù)指根據(jù)事物的色彩、紋理、外形等不同的特征，在場(chǎng)景中將目標(biāo)識(shí)別出來，一般分為全局特征與局部特征兩類。全局特征識(shí)別方法通過對(duì)比待識(shí)別事物與庫中圖集的吻合度來識(shí)別目標(biāo)，但受遮擋、光照、縮放和角度等因素影響較大，適用范圍受限。局部特征識(shí)別方法即使用事物的局部特征點(diǎn)或邊進(jìn)行描述，是待識(shí)別事物的特征集與庫中圖集的特征集相匹配的過程。即使有小部分特征點(diǎn)不能匹配，也可以達(dá)到有效識(shí)別。由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中光照、視角變化較大，局部特征識(shí)別方法更為適用。

三維注冊(cè)技術(shù)目的是為了使現(xiàn)實(shí)真實(shí)場(chǎng)景與虛擬信息無縫融合，即要找到虛擬信息在真實(shí)場(chǎng)景中的正確位置，并在顯示設(shè)備上疊加和實(shí)時(shí)顯示。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究中，主要分為基于視覺的注冊(cè)方法與基于傳感器的注冊(cè)方法。基于視覺的注冊(cè)算法是利用計(jì)算機(jī)視覺的相關(guān)技術(shù)計(jì)算場(chǎng)景圖像和攝像頭的位置和方向參數(shù)，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景到二維空間的轉(zhuǎn)換?；趥鞲衅鞯淖?cè)方法主要通過傳感器來確定用戶在真實(shí)場(chǎng)景中所處位置及朝向來實(shí)現(xiàn)跟蹤注冊(cè)。

當(dāng)虛擬信息與真實(shí)場(chǎng)景配準(zhǔn)后，為提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感，需要將虛擬物體與真實(shí)場(chǎng)景相整合，即虛實(shí)融合技術(shù)。主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)虛擬物體的遮擋、光照和陰影與真實(shí)場(chǎng)景相一致。例如比較真實(shí)物體與虛擬物體的深度信息，從而正確處理虛擬物體的遮擋情形；實(shí)時(shí)檢測(cè)真實(shí)場(chǎng)景的光照環(huán)境，為虛擬物體增加趨于真實(shí)的陰影。

2 AR技術(shù)在紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖的應(yīng)用分析

放置在景區(qū)、酒店的紙質(zhì)的旅游導(dǎo)覽圖雖然越來越少人問津，但各旅游部門卻從未放棄這塊陣地。因?yàn)閭鹘y(tǒng)紙質(zhì)宣傳品仍有電子產(chǎn)品無法取代的優(yōu)勢(shì)：一是信息的宏觀性、整體性。與電子產(chǎn)品相比，導(dǎo)覽圖可在一個(gè)版面提供完整概括性的景區(qū)描述，不需要頻繁的單擊超鏈、頁面跳轉(zhuǎn)。二是輕便易攜帶，宣傳途徑簡(jiǎn)單?？衫迷诰包c(diǎn)排隊(duì)、酒店辦理入住的零散時(shí)間隨意取閱。三是適用人群廣，使用簡(jiǎn)便。從孩童到老年人都可在紙質(zhì)宣傳品中獲取信息?；谝陨显?，紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖是無法完全被取替的。因此需要尋求一種有效方式，既能發(fā)揮原有優(yōu)勢(shì)，又能進(jìn)行信息擴(kuò)展與交互、增加生動(dòng)性、互動(dòng)性，使紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖能物盡其用，重新煥發(fā)活力。本文認(rèn)為將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖中對(duì)導(dǎo)覽的多樣化表達(dá)及交互是非常適宜的。

AR技術(shù)可增強(qiáng)導(dǎo)覽的真實(shí)感?；仡櫲藱C(jī)交互界面的發(fā)展，從命令行界面到圖形用戶界面，然后是多媒體界面、虛擬現(xiàn)實(shí)界面，都存在著與現(xiàn)實(shí)環(huán)境隔離的問題，這與人類自然感知外部世界的習(xí)慣方式是沖突的。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)彌補(bǔ)了這個(gè)問題的缺陷。且對(duì)旅游導(dǎo)覽本身而言，讓游客身臨其境也是導(dǎo)覽的主要目的之一。

使導(dǎo)覽信息立體化。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)越性在于將真實(shí)場(chǎng)景與虛擬信息相結(jié)合，在平面的導(dǎo)覽圖中融合虛擬場(chǎng)景，能使導(dǎo)覽信息立體化。

使紙質(zhì)導(dǎo)覽圖增加實(shí)時(shí)交互性。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的另一重要特點(diǎn)是能與真實(shí)環(huán)境同步，并與用戶產(chǎn)生交互，給人以體驗(yàn)感和現(xiàn)場(chǎng)感。同時(shí)，這種多感官整合的方式，也能增加用戶的新鮮感，趣味性。

智能手持移動(dòng)終端的普及，百萬像素以上攝像頭，重力、磁力傳感器和陀螺儀等硬件條件的提升，為AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)提供了一個(gè)普及的平臺(tái)。

3 AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)的原型實(shí)現(xiàn)

目前在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域使用較為廣泛的軟件工具包有ARToolKit，Vuforia，EasyAR。ARToolKit最初是由華盛頓大學(xué)人機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的，是基于C語言及OpenGL的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)工具包[2]，因其源代碼的開放性使用者眾多。但ARToolKit的標(biāo)識(shí)模板必須由黑或白色封閉的矩形框構(gòu)成，在本課題中會(huì)嚴(yán)重影響導(dǎo)覽圖的美觀度。而Vuforia是商業(yè)化收費(fèi)的成熟AR SDK。EasyAR是國(guó)內(nèi)投入應(yīng)用的免費(fèi)AR SDK，其識(shí)別兼容性、穩(wěn)定性和反應(yīng)速度有較好表現(xiàn)，因此本課選擇了國(guó)內(nèi)研發(fā)的EasyAR開發(fā)AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)。

AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)建設(shè)主要步驟如下：（1）用EasyAR引擎的標(biāo)識(shí)技術(shù)添加自定義Marker；（2）使用3Ds Max完成景點(diǎn)地標(biāo)的模型創(chuàng)建；（3）導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D平臺(tái)，進(jìn)行場(chǎng)景搭建及UI界面制作；（4）采用C#語言完成動(dòng)作腳本編輯，構(gòu)建AR跟蹤、識(shí)別、渲染功能入口；（5）從Unity3D導(dǎo)出Eclipse工程文件，生成類庫.jar；（6）在Eclipse中構(gòu)建基于安卓的AR應(yīng)用程序工程；（7）完成以上工作后即可發(fā)布應(yīng)用程序，安裝在手機(jī)終端進(jìn)行測(cè)試應(yīng)用。

4 結(jié)束語

本文探討了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于紙質(zhì)導(dǎo)覽圖的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及意義，并初步完成了增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)與紙質(zhì)導(dǎo)覽圖結(jié)合的AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬擴(kuò)展信息的顯示、旋轉(zhuǎn)和縮放，但還存在許多應(yīng)改進(jìn)的地方：例如可增加實(shí)際地理位置信息、導(dǎo)航等。總體來說，AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)改善了紙質(zhì)導(dǎo)覽圖信息表達(dá)單一、缺乏交互的問題，達(dá)到增強(qiáng)信息表達(dá)的目的。

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