基于增強現(xiàn)實技術(shù)的手機導(dǎo)航系統(tǒng)研究

摘要：Google的Android平臺是一個新興的手機操作系統(tǒng)，它強大的網(wǎng)絡(luò)功能和絢麗的用戶界面不輸iPhone。通過增強現(xiàn)實技術(shù)，利用GPS全球定位技術(shù)確定用戶所處的地理位置，通過攝像頭獲取用戶周圍的真實情況，將周圍敏感點的相關(guān)信息疊加到攝像頭照片之上，達到增強現(xiàn)實（AR）的效果，真正幫助用戶了解周圍的信息狀況。用戶可以選擇自己想獲取的信息，比如酒店，餐飲之類信息，就可以真正的將現(xiàn)實和信息結(jié)合起來，達到增強現(xiàn)實（AR）的效果。系統(tǒng)主要提供了列表展示、地圖展示和增強現(xiàn)實展示三種方式，相互結(jié)合，用戶可以在不同的界面之間可以相互切換，最終幫助用戶準(zhǔn)確了解周圍現(xiàn)實世界的詳細(xì)情況。

關(guān)鍵詞：Android；增強現(xiàn)實（AR）；GPS

1、引言

現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)，信息量非常的巨大，然而人們對這些信息的利用過度依賴于搜索，需要輸入合適的關(guān)鍵詞才能找到自己想要的信息。除了搜索之外，有沒有更好的方式呢，能夠讓人們更加便利，隨時隨地的利用周圍的信息呢？人與人之間的溝通交流，現(xiàn)實世界過于生硬，虛擬世界過于遙遠(yuǎn)，要真正找到志同道合的知己很難，有沒有介于現(xiàn)實和虛擬之間的一個交流平臺，幫助大家找到更多的好朋友？利用增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)正好可以解決以上各種問題，可以利用該技術(shù)把現(xiàn)實中的事物和虛擬事物結(jié)合起來，使我們的世界變得更加豐富多彩。

2、研究背景

增強現(xiàn)實（AR）簡單的說就是虛實結(jié)合。它是一個新興的研究領(lǐng)域，與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)所要達到的完全沉浸的效果不同，增強現(xiàn)實技術(shù)致力于將計算機生成的物體疊加到現(xiàn)實景物上，在虛擬環(huán)境與真實世界之間的溝壑間架起了一座橋梁[1]。它通過多種設(shè)備，如與計算機相連接的光學(xué)透視式頭盔顯示器或配有各種成像原件的眼鏡等，讓虛擬物體能夠疊加到真實場景上，以便使它們一起出現(xiàn)在使用者的視場中。

3、可行性分析

本系統(tǒng)采用的是Eclipse開發(fā)平臺，與SQLite數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方法，通過SQLite數(shù)據(jù)庫搭建AR數(shù)據(jù)庫，存儲興趣點的相關(guān)信息，諸如經(jīng)緯度，名稱，圖像等內(nèi)容。最后，通過Google Maps在地圖上展示出來，顯示用戶所在位置周圍的興趣點；而且在攝像頭的圖層之上顯示用戶周圍的物體信息，達到增強現(xiàn)實的效果?；诖怂枷氲南到y(tǒng)的理論及技術(shù)已很成熟，而且該方面的開發(fā)也已經(jīng)有很多機構(gòu)，人們正在研究，并且已經(jīng)有類似的軟件開始發(fā)布、運行。比如觸景無限公司的Senscape AR瀏覽器可以將現(xiàn)實世界跟虛擬的數(shù)字內(nèi)容完美的結(jié)合在一起，讓你通過手機瀏覽器，就能感知更多精彩的世界。在增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)領(lǐng)域向更加縱深的方向發(fā)展。因此，從技術(shù)方面來講，理論上是可以實現(xiàn)的。用戶只需要Android系統(tǒng)的智能手機一部即可達到硬件要求，并且本系統(tǒng)設(shè)計的用戶界面簡單，用戶很快可以上手，達到操作要求。

4、系統(tǒng)設(shè)計

（1）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用分層的體系結(jié)構(gòu)，這樣，層與層之間相互進行數(shù)據(jù)通信，互相調(diào)用，方便以后的維護，修改與升級。系統(tǒng)分別由數(shù)據(jù)訪問層、用戶界面層以及邏輯管理層構(gòu)成。數(shù)據(jù)訪問層主要出來對SQLite數(shù)據(jù)庫的操作，邏輯事務(wù)層主要處理系統(tǒng)中的邏輯判斷以及通信、事件的管理，界面層主要負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)以良好的UI展示給用戶。這樣的設(shè)計便于以后的維護更改等操作，而且各層之間相互隔離，有益于保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（2）系統(tǒng)流程

本系統(tǒng)將采用SQLite數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建AR數(shù)據(jù)庫，達到增強現(xiàn)實的效果進行實際應(yīng)用，同時通過GPS定位，確定用戶周圍的興趣點，并在Google Maps在地圖上展示出來。系統(tǒng)流程圖如下：

首先需要通過GPS確定用戶所處的具體位置，用戶在進入系統(tǒng)之后，可以設(shè)置顯示周圍多大范圍之內(nèi)的興趣點。系統(tǒng)需要獲取Android手機中各種傳感器的使用權(quán)限，并且注冊各個活動頁面，接著按照系統(tǒng)流程圖進行工作。該系統(tǒng)主要通過以下四個模塊實現(xiàn)系統(tǒng)功能：

主界面模塊：主界面主要采用了借鑒了網(wǎng)站設(shè)計中tab的布局設(shè)計理念，主界面主要由一個tab選項卡構(gòu)成，tab由列表、鏡頭、地圖三個選項卡構(gòu)成，分別對應(yīng)著不同的功能和操作界面。當(dāng)用戶單機了不同的選項卡之后，系統(tǒng)將切換到不同的界面。而且，系統(tǒng)提供了兩個Menu選項，分別用來退出系統(tǒng)和幫助用戶了解系統(tǒng)。

列表展示模塊：該模塊主要以列表的形式展示用戶所在周圍指定范圍內(nèi)的興趣點信息，具體包括興趣點的名稱，興趣點的類型，而且將會提供一個按鈕，使得用戶可以直接跳轉(zhuǎn)到地圖上查看該點的信息。

增強顯示展示模塊：這一模塊是系統(tǒng)的核心模塊，它主要結(jié)合用戶攝像頭的內(nèi)容，在攝像頭內(nèi)容之上添加一個新的圖層。在新的圖層之上顯示周圍物體的相關(guān)信息[4]。首先通過一個布局記錄用戶攝像頭的內(nèi)容，在該布局之上加入一個新的圖層用來顯示興趣點的內(nèi)容。在新的圖層上，我們還可以加入圖標(biāo)來標(biāo)志建筑物所在的位置，這樣的話，基本上就展示了用戶周圍的建筑物情況，有效的幫用戶了解了周圍的情況。

地圖展示模塊：該模塊主要是通過Google Maps展示用戶所在位置周圍的興趣點。地圖上會以不同的圖像展示不同類型的興趣點，這些興趣點都是從SQLite數(shù)據(jù)庫讀取出來的。

5、結(jié)論

在現(xiàn)在智能手機高速發(fā)展的今天，手機應(yīng)用程序的互動性已經(jīng)越來越重要。增強現(xiàn)實應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)成為智能手機的一個研究熱點。本論文基于Android平臺給出了一個初步的設(shè)計方案，并已經(jīng)實現(xiàn)基本的功能。通過SQLite數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)快速訪問興趣點的相關(guān)信息，利用GPS確定用戶所在的位置，分析手機傳感器的數(shù)據(jù)，最終確定在用戶周圍展示哪些具體的信息。最終不僅實現(xiàn)了興趣點的信息的展示，而且確保了展示的準(zhǔn)確性和具體性。同時，簡約的界面設(shè)計風(fēng)格，給用戶帶來了良好的體驗。

參考文獻：

[1]趙新燦.增強現(xiàn)實維修誘導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2007.

[2]PArnd Vitzthum.SSIML/AR：A Visual Language for the Abstract Specification of Augmented Reality User Interfaces.USA： NW Washington.

作者簡介：

張振華（1986--），男，漢，遼寧人，畢業(yè)于北京大學(xué)，碩士研究生，研究方向為導(dǎo)航時頻。