基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化研究與應(yīng)用

陶燎亮

摘要：隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，以及Android手機(jī)和ios手機(jī)等智能終端和智能應(yīng)用的不斷出現(xiàn)，基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化是非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)和傳承的新趨勢。本文以龍泉青瓷非物質(zhì)文化遺產(chǎn)為例，基于以終端定位、三維注冊、圖像識別為技術(shù)特征的移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬青瓷三維模型與真實(shí)環(huán)境融合以及利用手勢對青瓷三維模型進(jìn)行變形、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等虛實(shí)交互。

關(guān)鍵詞：非物質(zhì)文化遺產(chǎn)；移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；龍泉青瓷；虛實(shí)交互

中圖分類號：TP302. 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0112-02

1 引言

隨著非物質(zhì)文化遺產(chǎn)（簡稱非遺）數(shù)字化研究不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，不僅改變了非遺的存在形式，而且使人們對非遺有了更深入、更廣泛的認(rèn)識。龍泉青瓷歷史悠久，其燒制工藝始于三國兩晉，并于2009年入選了聯(lián)合國教科文組織《人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作》名錄，在世界享有很高的知名度。隨著寬帶移動(dòng)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展和智能手機(jī)的廣泛應(yīng)用，移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，將虛擬的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息應(yīng)用到真實(shí)世界，結(jié)合移動(dòng)智能手機(jī)輕小、可攜帶方便等特點(diǎn)，不僅改變了人們觀察世界的方式，而且其交互功能給人們帶來了身臨其境的體驗(yàn)，方便了龍泉青瓷的數(shù)字化保護(hù)和傳播。

2 移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡稱AR 技術(shù)），也有人稱為混合現(xiàn)實(shí)，基于虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展的新技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的信息將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，并將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實(shí)場景中，從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有三個(gè)具體特征：三維注冊、虛實(shí)融合以及實(shí)時(shí)交互。

移動(dòng)增強(qiáng)技術(shù)就是將應(yīng)用轉(zhuǎn)移到移動(dòng)計(jì)算設(shè)備上，從而擴(kuò)展傳統(tǒng)PC機(jī)上增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用范圍。隨著Android、ios等智能終端及寬帶移動(dòng)通信技術(shù)的成熟和商用，増強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始走進(jìn)人們的生活之中，以移動(dòng)定位與狀態(tài)感知、多媒體技術(shù)、3D渲染為基礎(chǔ)的増強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開始出現(xiàn)。

3 三維注冊

為實(shí)現(xiàn)虛擬模型跟真實(shí)環(huán)境的完美融合，需要實(shí)時(shí)跟蹤攝像機(jī)與真實(shí)環(huán)境的位置信息，進(jìn)而通過動(dòng)態(tài)三維顯示技術(shù)將虛擬模型疊加到真實(shí)場景中，實(shí)現(xiàn)三維注冊。本文主要通過基于識別圖的三維注冊，也就是預(yù)先在真實(shí)場景中放置識別圖，系統(tǒng)通過邊緣檢測算法、閾值分割等技術(shù)檢測識別圖的位置信息，最終在真實(shí)環(huán)境中疊加虛擬模型。

在選取識別圖的時(shí)候要注意以下幾點(diǎn)：

（1）識別圖盡可能有菱角，且越多越好；

（2）識別圖盡可能清晰；

（3）識別圖盡量避免很有規(guī)則的圖形圖案；

（4）識別圖盡量避免分布不均勻；

（5）識別圖盡量去掉背景色。

圖1中，識別圖菱角不多，圖片比較單一，特征點(diǎn)少，識別效果較差。圖2中，識別圖菱角很多，分布均勻，特征點(diǎn)較多，識別效果較好。

4 虛實(shí)融合

4.1 模型獲取

本文以龍泉青瓷為例，根據(jù)青瓷實(shí)物，利用三維建模軟件3dmax建立青瓷的三維模型，如圖3所示，最后導(dǎo)出模型的FBX文件和紋理圖。

4.2 虛實(shí)融合

本文基于unity3d游戲引擎開發(fā)平臺和高通增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)平臺，打包移動(dòng)應(yīng)用APP，實(shí)現(xiàn)青瓷三維模型和真實(shí)場景的疊加。

4.2.1 開發(fā)環(huán)境搭建

在PC機(jī)上安裝unity5.0以上版本，同時(shí)下載支持Unity的Vuforia SDK，配置Unity Android SDK。打開Unity軟件，選擇Assets-Import Package-Custom Package，導(dǎo)入.unitypackage插件。選擇Edit-Preferences-External Tools配置Android SDK和JDK。

4.2.2 虛實(shí)疊加

在Unity Project視圖下選擇Vuforia-Prefabs文件夾，并將ARcamera和ImageTarget兩個(gè)預(yù)制件拖入頂層視圖Hierarchy中，同時(shí)將場景自帶的Main Camera刪除。

選擇一張棱角分明、分布均勻的識別圖導(dǎo)入Vuforia官網(wǎng)，查看其識別的特征點(diǎn)數(shù)量，本文選擇一張二維碼作為識別圖，最后生成unity的插件包。

導(dǎo)入識別圖插件包，導(dǎo)入青瓷三維模型和紋理圖，在材質(zhì)球中添加紋理圖，在Scene中調(diào)整青瓷三維模型和識別圖的位置關(guān)系使其處于合適位置，最后點(diǎn)擊運(yùn)行測試效果。如圖4所示。

4.2.3 實(shí)時(shí)交互

在真實(shí)環(huán)境中與虛擬對象交互是整個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的核心功能。通過指尖定位算法，精確檢測出指尖的位置，得到指尖與虛擬對象的交互有效區(qū)域，通過判定是單點(diǎn)觸摸還是多點(diǎn)觸摸，然后做出相應(yīng)的反饋。算法的實(shí)現(xiàn)過程如圖5所示，實(shí)現(xiàn)的效果圖如圖6所示。

5 結(jié)語

移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，不僅為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)和研究提供了新思路，而且有利于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳播。隨著移動(dòng)終端的發(fā)展，拓寬了移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，包括教育行業(yè)、游戲行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、商業(yè)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域等，不僅給人們帶來視覺上帶來沖擊，同時(shí)改變了人們的生活方式。

參考文獻(xiàn)

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