博物館數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的人工智能應(yīng)用分析

摘要：隨著人工智能技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用場景不斷增多博物館逐漸向智能化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型。文章針對人工智能技術(shù)在博物館的應(yīng)用現(xiàn)狀從社會需求增長和行業(yè)發(fā)展前景等角度進行研究和探索分析傳統(tǒng)博物館在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中與人工智能技術(shù)應(yīng)用共贏發(fā)展的可能性與必然性。

關(guān)鍵詞：人工智能;數(shù)字博物館;融合應(yīng)用

中圖法分類號：TP18文獻標(biāo)識碼：A

Application analysis of artificial intelligence indigital transformation of museums

HU Jinjin

（Haier Digital Technology（Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai 200000，China）

Abstract：With the continuous expansion of application scenarios of artificial intelligence technology in all walks of life， museums are gradually transforming into an intelligent and digital direction.This paper studies and explores the application status of artificial intelligence technology in museums from the perspectives of social demand growth and industry development prospects， and analyzes the possibility and inevitability of traditional museums and artificial intelligence technology applications in the wave of digital transformation.

Key words： artificial intelligence， digital museum，fusion application

1? 前言

目前，博物館的發(fā)展處在轉(zhuǎn)型的重要時期。一方面，博物館行業(yè)快速發(fā)展，以2019年春節(jié)假期為例，博物館參觀人數(shù)達(dá)到2 億人次，社會需求在暴發(fā)式增長;另一方面，傳統(tǒng)博物館所能提供的服務(wù)遠(yuǎn)不能滿足社會需求。特別是新冠疫情暴發(fā)以來，傳統(tǒng)博物館人流量急劇下滑，迫切需要技術(shù)創(chuàng)新，以適應(yīng)“后疫情時代”博物館訪客從線下向線上轉(zhuǎn)移的趨勢。

1.1? 人工智能技術(shù)概述

人工智能，顧名思義，就是讓機器可以像人一樣思考和工作，代替人類做比較復(fù)雜的事情。以現(xiàn)階段人工智能技術(shù)的發(fā)展水平來看，主要應(yīng)用場景在于語言和圖像識別、機器翻譯、智能控制、信息處理等。隨著技術(shù)水平不斷提高，人工智能技術(shù)也在不斷探索新

的應(yīng)用場景和領(lǐng)域。

1.2? 數(shù)字博物館發(fā)展現(xiàn)狀

作為文化保護事業(yè)重要載體的博物館，目前出現(xiàn)了一種新型升級形式—數(shù)字博物館[1 ]。

數(shù)字博物館是利用新型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、人工智能技術(shù)、AR/VR 技術(shù)、人機交互技術(shù)、多媒體技術(shù)等新興技術(shù)，形成云化的數(shù)字信息系統(tǒng)。數(shù)字博物館可以突破時空限制，不受傳統(tǒng)意義上的建筑、陳列、參觀時間的束縛，可面向更多的人群開放、提高文物展出率。不僅有利于藏品管理和信息查詢工作，展現(xiàn)形式也變得充滿趣味性和多樣性。特別是在疫情持續(xù)肆虐，可能永久改變?nèi)祟惿罘绞降拇蟊尘跋?，?shù)字博物館的發(fā)展前景更值得期待。

不過，目前數(shù)字博物館還處于起步階段，傳統(tǒng)博物館的數(shù)字化水平的提升也不是一蹴而就，受到資金、人才等各方面的限制[2]。需要相關(guān)部門、企業(yè)、各級機構(gòu)等各方一起努力，投入資源共同開發(fā)數(shù)字博物館。

2? 概況

本文以某規(guī)劃建設(shè)的博物館數(shù)字化項目為例，結(jié)合用戶實際需求，探討人工智能技術(shù)在數(shù)字博物館建設(shè)中的融合應(yīng)用。

該項目基于人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)搭建一個數(shù)字化解決方案平臺，為某博物館提供精確的、沉浸式的三維可視化平臺，在一個易于訪問的虛擬團隊工作區(qū)中，促進協(xié)作，并提供可操作見解、驅(qū)動戰(zhàn)略決策以及日常運營方案。該方案基于 SLAM 的移動式三維空間探測技術(shù)，形成空間級高精度模型，搭建數(shù)字孿生系統(tǒng)，同時在可展示、可交互方面為數(shù)字博物館助力。幫助客戶將其建筑的室內(nèi)空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具體行動方案，從而提高效率，優(yōu)化空間管理，以便線上游覽，提升面向用戶的沉浸式體驗水準(zhǔn)，通過平臺沉淀的數(shù)字資產(chǎn)，將為歷史的重現(xiàn)提供寶貴的數(shù)字資產(chǎn)。

3? 技術(shù)支撐

該項目支撐技術(shù)主要包括：SLAM 、高清全景影像獲取、圖像 AI 自動拼接等。

3.1? SLAM 技術(shù)

SLAM （即時定位與地圖構(gòu)建 ）是 simultaneous localization and mapping 的英文縮寫。其一般用于機器人在未知的周圍環(huán)境中完成實時定位、建圖和路徑規(guī)劃等。目前，SLAM 技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類服務(wù)機器人、無人機、無人駕駛汽車、AR 和 VR 等領(lǐng)域，依靠各類傳感器實現(xiàn)機器的自主定位、建圖、路徑規(guī)劃導(dǎo)航等功能[3 ]。主流的 SLAM 技術(shù)應(yīng)用方式有兩種，即激光 SLAM（ LiDAR 基于激光雷達(dá)來建圖導(dǎo)航）和視覺 SLAM（基于單/雙目攝像頭視覺建圖導(dǎo)航）。

本項目使用的是激光 SLAM，其基于“3D 激光點云+全景技術(shù)構(gòu)建精確的物理空間的數(shù)字化形態(tài)以及“實景+點云”多種可視化方式（圖1 ）。

3.2? 高清全景影像獲取

本項目使用了360°全景相機系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在一分鐘內(nèi)快速完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)的工作原理是把空間分成四份（每份90°） ，每90°采集一張照片，在采集過程中，水平180°、垂直180°圖片都有重合的點，找到這些拼接點，將四張照片拼接融合起來，獲得一個完整的現(xiàn)場全景圖，將其導(dǎo)入軟件中進行處理，即可360°查看現(xiàn)場全景圖。

3.3? 圖像 AI 自動拼接

本項目由技術(shù)團隊自主研發(fā)，獨立開發(fā)系統(tǒng)軟件，使用人工智能技術(shù)，用于現(xiàn)場全景相片的融合拼接，采用無縫拼接技術(shù)進行無瑕疵完美拼合。技術(shù)呈現(xiàn)效果如圖2 所示。

4? 功能模塊設(shè)計

4.1? 空間模型

單次掃描即能對博物館內(nèi)的建筑空間及文物模型生成點云模型，可用于后期3D 建模及生成建模 BIM 模型，為博物館場景生成空間模型，高精度的數(shù)字化信息可作為歷史存檔的資產(chǎn)。

4.2? 興趣點編輯

對 POI（興趣點）進行編輯，為客戶提供自定義的編輯權(quán)限，支持網(wǎng)頁、圖文、視頻、音頻等媒體文件，以進行動態(tài)展示（圖3 ）。

4.3? 輕量化訪問

本系統(tǒng)支持 PC 、移動端的瀏覽器訪問，可通過鏈接、社交軟件分享 POI 信息，設(shè)備設(shè)施、文物資產(chǎn)等信息及維護需求可通過網(wǎng)頁便捷分享，與業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)打通后，身臨其境地獲知及處理現(xiàn)場資產(chǎn)管理的需求。

4.4? 空間規(guī)劃及改造

支持測距、測面等常用空間測量工具，精確掌握竣工后的空間信息，為博物館設(shè)備改造、測量提供支撐。

4.5? 室內(nèi)路徑規(guī)劃與基于移動端的實時導(dǎo)航

對于復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境的博物館，傳統(tǒng)的 GPS 等定位手段存在盲區(qū)，該項目基于空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合 AI 智能算法及空間定位信息，可以提供點對點的室內(nèi)路徑規(guī)劃，結(jié)合移動端及室內(nèi)信標(biāo)可實現(xiàn)實時的室內(nèi)導(dǎo)航定位，該功能未來可以結(jié)合 AR 沉浸式體驗，提供實時漫游與互動。

4.6? 多系統(tǒng)融合

作為數(shù)字化空間的承載平臺，可與展廳的預(yù)約系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、IOT 平臺、視頻監(jiān)控、安防、消防等系統(tǒng)聯(lián)通（圖4），實現(xiàn)物理空間和數(shù)字空間的精準(zhǔn)結(jié)合。在博物館場景中，可實現(xiàn)與多媒體技術(shù)的融合，并嵌入視頻、音頻等模塊。

4.7? 智慧運營管理與服務(wù)平臺

該項目將構(gòu)建一個智慧運營管理與服務(wù)平臺，其主要功能模塊包括智慧預(yù)約票務(wù)管理、客流熱力分析、溫濕度環(huán)境監(jiān)控等，實現(xiàn)智能導(dǎo)覽、環(huán)境監(jiān)測、智慧票務(wù)管理等功能。

該運營管理與服務(wù)平臺的建設(shè)，實現(xiàn)博物館數(shù)據(jù)的統(tǒng)一維護、管理、應(yīng)用展示的同時，又全面實現(xiàn)了博物館內(nèi)文物資源數(shù)字化、文物管理信息化、公眾服務(wù)智能化。

（1）智慧預(yù)約票務(wù)管理

訪客線上預(yù)約購票，后臺審批管理，訪客數(shù)據(jù)多維度分析。

（2）客流熱力分析

為了應(yīng)對博物館短時線下參觀客流量過多，訪客人身安全、文物安全都無法保證的情況，本項目通過架設(shè)高清客流攝像機自動識別出各區(qū)域的觀眾數(shù)，并在場館三維基礎(chǔ)平臺上進行熱力圖形式的可視化呈現(xiàn)。

（3）溫濕度環(huán)境監(jiān)控

博物館內(nèi)溫濕度是影響博物館藏品老化變質(zhì)的最主要因素，因此，控制博物館的溫度和濕度是做好文物保存的首要工作。

本項目建設(shè)通過溫濕度傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)融合至監(jiān)控系統(tǒng)中。結(jié)合系統(tǒng)設(shè)置的溫濕度閾值限制，當(dāng)場館中溫濕度超標(biāo)時，后臺自動提醒管理人員。

5? 效果分析

本項目基于人工智能、即時定位與地圖構(gòu)建、高精度全自動拍攝系統(tǒng)等新技術(shù)，在數(shù)字博物館場景中進行融合應(yīng)用。本項目實施過程中，使用3D 激光點云技術(shù)，保存了博物館場所的空間地理信息，將其打造成一個數(shù)字基座，為后續(xù)其他數(shù)字化、信息化的接入預(yù)留了接口，可實現(xiàn)平滑升級。同時，由于疫情防控，線下訪問量面臨下降，預(yù)計線上訪問量將大幅增長。博物館講解員的部分工作由 AI 替代，降低了人力成本，大幅度降低講解員工作強度的同時，提升了講解效率和質(zhì)量。

6? 結(jié)語

人工智能技術(shù)在數(shù)字博物館建設(shè)和運營中的融合應(yīng)用，必將為“后疫情時代”博物館的建設(shè)和發(fā)展帶來深刻變化。相信在各界專家學(xué)者的共同努力下，人工智能技術(shù)在未來的數(shù)字博物館建設(shè)中必將發(fā)揮更加積極和重要的作用。

參考文獻：

[1] 付森.數(shù)字博物館及其相關(guān)問題[ J].文物鑒定與鑒賞，2018（8）：96?97.

[2] 張韶偉.智慧博物館—數(shù)字博物館發(fā)展新趨勢[ J].文化創(chuàng)新比較研究，2017，1（17）：101?102.

[3] 袁碩.基于云計算的數(shù)字博物館信息化建設(shè)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（3）：147+149.

作者簡介：

胡瑾瑾 （1981— ），本科，工程師，研究方向：人工智能應(yīng)用。