基于Vuforia SDK開發(fā)的AR家居裝修系統(tǒng)設計與開發(fā)

摘要：運用AR技術結合3D建模技術在家居裝修領域的應用的設計開發(fā)，提升用戶在家居裝修后的真實感受，提升對設計公司滿意度。該文將重點介紹運用虛擬技術實現(xiàn)家居裝修不同風格的更換以及裝修后在室內漫游的技術要點。

關鍵詞：AR技術;3D建模;交互;漫游

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）19-0080-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

近些年，虛擬現(xiàn)實技術在建筑、家居裝修設計等領域得到廣泛的應用。結合現(xiàn)階段建筑裝飾裝修領域現(xiàn)狀及問題，運用AR技術和3D建模技術相結合，裝修效果更直觀真實，設計師根據(jù)客戶的要求，結合自己的設計將室內布局的最終效果構建出“虛擬”的房子，可以從虛擬空間中走動參觀整個房屋的裝修情況，有更直觀鮮明的感受。這種技術應用到家居裝修可有效地節(jié)省與客戶溝通設計的時間，感受裝修風格更直觀鮮明，拓寬裝飾裝修行業(yè)的發(fā)展模式，促進服務源與社會經(jīng)濟產(chǎn)能的高效轉化。

2 AR家居裝修設計的優(yōu)點

2.1視覺感觀效果更全面真實

相對傳統(tǒng)的家居裝修設計，只能展示設計效果，而通過AR技術的方式，可以置身于室內，直觀感受裝修后真實的效果，也可以隨著新的想法隨時更換不同的風格，提供更多的選擇。

2.2 降低設計成本

AR技術能有效地提升產(chǎn)品的使用效率，根據(jù)需求進行設計的同時，也能節(jié)省設計開發(fā)的成本，節(jié)省用戶的時間成本，用戶只需要一部手機或平板，即可感受裝修后的效果，不必親自去設計公司挑選樣式。

2.3 有助于提升公司品牌效應

基于互聯(lián)網(wǎng)多元化的推廣，抖音視頻、官網(wǎng)推薦、快手營銷、公眾號精準推廣，讓大眾有更多的渠道了解家居裝修效果，擴大用戶群體，提升品牌效應，帶動更多的經(jīng)濟效益。

3 設計思路

基于AR技術的三維仿真漫游系統(tǒng)的開發(fā)方法，以虛擬家裝房間為場景，實現(xiàn)行走漫游、自動漫游、家具交互功能等三大功能模塊。如圖1所示：

AR交互式家裝的實現(xiàn)部分三大模塊：數(shù)據(jù)的采集、3dsmax建模和AR交互兩部分。

數(shù)據(jù)采集：一般是由客戶提供房型圖。主要是用來制作CAD圖，這樣才能嚴謹?shù)剡M行比例上的調整，如果憑感覺來創(chuàng)建模型，可能會出現(xiàn)模型比例不對，變形等問題。

模型創(chuàng)建：由設計者根據(jù)客戶提供的戶型圖，使用3dsmax或MAYA進行建模，主要是Polygon建模技術、材質、uvw貼圖技術等模塊進行研究。

AR引擎交互部分，將對unity引擎的場景搭建、材質貼圖、力學效果、燈光等技術以及代碼編寫進行研究。

交互功能：用戶可以使用手柄操作對場景中的家具進行交互。

客廳布局更換：用戶可通過選項更換不同的地板瓷磚、墻體裝飾、電視背景、電視、沙發(fā)、餐桌、餐椅等各種家具，并根據(jù)自己的喜好擺放到合適的位置。

廚房布局更換：用戶可更換不同的灶臺、廚具、洗菜盆、沙龍頭等內容。

臥室布局更換：用戶可根據(jù)自己的喜好，通過選項更換墻紙或地板，選擇衣櫥、床體、梳妝臺的款式以及不同的擺放位置。

衛(wèi)生間布局更換：用戶可通過選項更換洗手臺、擱物架等款式。

開關燈：用戶可選擇白天模式（自然光）或晚上模式（聚光燈或點光）來觀看整體的效果。

這是本文研究的重點部分，是開發(fā)成敗的關鍵技術點。

導出形式：一種是導出Windows應用，主要應用于Win-dows PC主機。另一種是Android APK的導出，應用于Android系統(tǒng)的手機和pad，本文主要闡述手機端的輸出。

4 AR交互的關鍵技術

導人CAD圖到3D MAX進行模型的精準創(chuàng)建，并對室內客廳、臥室、廚房和衛(wèi)生間等裝潢進行初步設計，即是紋理貼圖材料部分。設置好燈光環(huán)境效果，對模型進行烘焙，將其導出為FBX格式。

在unity中創(chuàng)建新項目，將FBX格式的家居室內模型導入到新項目中，并制成預制體。導出場景模型數(shù)據(jù)包，這里需要注意的是，室內模型中門是不需要的，需刪除。

UI設計，再次新建項目，調出Build Settings面板，添加當前場景到Scenes In Build，然后將項目模式轉換成Android平臺。（將平臺切換為Android，是因為本案例最終是導出AndroidAPK，所以在Android環(huán)境下編輯項目，這樣會減少一些錯誤。

創(chuàng)建一個UI畫布Canvas，設置參數(shù)，作用于屏幕自適應。并在Canvas控件下創(chuàng)建一個Panel控件，添加控件按鈕，主要是運用于屏幕上不同區(qū)域之間進行切換。

核心功能之C#實現(xiàn)按鈕交互。在面板中，不同UI窗口之間都有邏輯關系，所以需要寫代碼進行編寫邏輯程序，將各個UI空間和UI窗口的關系連起來。在Project視窗創(chuàng)建一個文件夾，命名為“Scripts”，作為存放項目腳本的文件夾。在Scripts文件下分別創(chuàng)建三個腳本，命名為“ItemWindow”、“InDoorWin-dow”和“InforWindow”，這三個腳本分別掛載到對應Item_Btn、InDoorItem_Btn和InforWindow_img三個窗口，然后將對應的腳本賦予對應的窗口下。其中編譯InforWindow的腳本如下：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEgnine;

public class Inforwindow：MonoBehaviour

{

public Gameobjectltem_btn;

private CanvasGroupcanvasGroup;

void Start（）

（

if （Item_Btn！=null）

（

canvasGroup= Item_Btn.GetComponent0;

//獲取CanvasGroup組件

】

gameobjec：t.SetActive（flase）;

）

public void ExitBtn0

{

canvasCroup.blocksRaycasts= true; //允許Item_Btn窗口的交互

gameobj ect.SetActive（false）;}}

Vuforia與UI間交互。分別將“EvermotionBuild.unitypack-age”和“IndoorModel. unitypackage”兩個場景數(shù)據(jù)包導入場景中，登錄Vuforia平臺管理，創(chuàng)建Key和上傳識別圖，網(wǎng)絡識別后下載識圖數(shù)據(jù)包，導人并分別創(chuàng)建AR Camera和ImageTarget，然后刪除原來的主攝像機Main Camera。（創(chuàng)建2個Vuforia對象后，必須設置Vuforia項目設置）分別將選擇UI窗口“Item Btn”和“InDoorItem_Btn”，然后將對應腳本的參數(shù)設置參數(shù)，然后在更改類名public class AREstateTrackableEventHandler ：MonoBehaviour.ITrackableEventHandler。接下來，進行識別卡片和丟失識別代碼方法的修改名主要修改OnTrackingFound和OnTrackingLost兩個方法，修改邏輯。選擇場景上的ImageTar-get對象，移除原來的DefaultTrackableEventHandler腳本，然后重新將AREstateTrackableEventHandler.cs腳本掛載到Image-Target對象上，然后賦予該腳本參數(shù)對象。當掃描識別圖后，UI控件和模型之間的交互已經(jīng)開發(fā)完了。

使用手機陀螺儀模擬場景漫游功能。手機模擬場景漫游其實在Unity當中，相當多人選擇使用插件的方式來制作虛擬搖桿，進行角色移動的控制。可是該虛擬搖桿預制體是有限制的，只能前后左右，鏡頭不跟隨轉向，所以我們可以使用手機自帶的陀螺儀作為鏡頭轉向的功能。將預制體室內效果模型拖人到場景中，然后重置一下Transform參數(shù)。刪除主攝像機，添加第一人稱預制體FPSController，修改腳本代碼，將將FPSCon-troller的轉向修改成攝像機的方向。使用虛擬搖桿進行控制人物走向以瀏覽整個室內的效果。最后導出到Android安卓系統(tǒng)的格式APK，以便用戶可以在手機端也能進行虛擬瀏覽。

5 結束語

AR技術結合3D建模技術在室設計領域的運用，對客戶還是設計公司都帶來極大的便利。對客戶來說，利用AR技術將圖紙真實化，對裝修效果感受更直觀真實，提升了滿意度;對設計公司而言，節(jié)省成本提高效率，提高行業(yè)利潤的同時也能提高品牌知名度。因而這種模式的改進將在家居裝修中有比較好的市場前景。

參考文獻：

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[3]宣雨松.Unity 3D游戲開發(fā)[M].北京：人民郵電出版社，2012.

[4]吳哲夫，陳濱.Unity 3D增強現(xiàn)實開發(fā)實戰(zhàn)[M].北京：人民郵電出版社，2019.

【通聯(lián)編輯：聞翔軍】

收稿日期：2020-03-16

基金項目：校本研究項目“基于虛擬現(xiàn)實技術課程實踐教學創(chuàng)新機制探討”（項目編號：2019KY005）

作者簡介：張國梅（1979-），女，廣東廣州人，碩士，研究方向為虛擬技術、新媒體技術及應用、游戲開發(fā)。