摘要：本文詳細(xì)介紹了自主研發(fā)的3D乙肝宣傳冊的基本情況，該宣傳冊是利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)的具有交互性的讀物，分為軟件和紙質(zhì)讀物兩部分，軟件可運(yùn)行于高于Android 2.2系統(tǒng)的手機(jī)。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；3D；宣傳冊

中圖分類號：F416.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、引言

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個重要的分支，也是近年來的一個研究熱點(diǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是借助于計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和可視化技術(shù)產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不存在的虛擬對象，并通過傳感技術(shù)將虛擬對象準(zhǔn)確的“放置”在真實(shí)環(huán)境中，借助現(xiàn)實(shí)設(shè)備將虛擬對象與真實(shí)環(huán)境融為一體，并呈現(xiàn)給用戶一個感官效果真實(shí)的新環(huán)境。因此增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有虛擬結(jié)合、實(shí)時(shí)交互等新特點(diǎn)[1]。

該科普宣傳冊的軟件部分是基于Android 2.3及其以上系統(tǒng)手機(jī)開發(fā)的，目前智能手機(jī)尤其是Android系統(tǒng)的手機(jī)在中國手機(jī)市場占有很大的比重因此該宣傳冊可以得到很好地普及同時(shí)擺脫了使用ＰＣ機(jī)的不方便，使我們的宣傳冊的使用更加靈活便捷。

二、開發(fā)工具

三維建模工具：3DsMax

平面設(shè)計(jì)工具：Corldraw 9

軟件開發(fā)包：高通公司的vuforia-sdk-android

三、開發(fā)流程

（一）該科普宣傳冊的開發(fā)流程如下

圖 1 科普宣傳冊的開發(fā)流程

（二）需求分析過程主要包括

調(diào)查分析目前普通科普讀物的主要缺點(diǎn)

分析增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于科普宣傳冊的可行性

確定科普知識點(diǎn)——乙肝病毒

查找乙肝病毒相關(guān)書籍，咨詢研究人員及醫(yī)生

（三）整體設(shè)計(jì)過程主要包括

制作乙肝病毒三維模型

宣傳冊內(nèi)容設(shè)計(jì)

宣傳冊平面設(shè)計(jì)

（四）技術(shù)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)過程主要包括

利用vuforia-sdk-android開發(fā)包開發(fā)基于Android手機(jī)的應(yīng)用程序

（五）宣傳冊整合過程主要包括

根據(jù)前期的設(shè)計(jì)與開發(fā)整合宣傳冊的軟硬件部分，印刷出一本完整的宣傳冊

（六）測試與反饋過程主要包括

選擇測試人群對科普書進(jìn)行實(shí)際使用測試，獲得反饋信息

根據(jù)反饋信息對宣傳冊的內(nèi)容、設(shè)計(jì)及代碼進(jìn)行改進(jìn)

四、宣傳冊使用方法

硬件要求：Android 2.3及其以上版本的手機(jī)、宣傳冊

軟件要求：基于vuforia-sdk-android的宣傳冊的手機(jī)應(yīng)用程序

使用過程：安裝軟件后打開軟件，使手機(jī)攝像頭對準(zhǔn)宣傳冊中的標(biāo)志物（標(biāo)志物要完全在攝像頭的可視范圍內(nèi)）

圖 2 使用手機(jī)攝像頭對準(zhǔn)標(biāo)志物即可觀察到乙肝病毒的三維模型

五、關(guān)鍵技術(shù)

（一）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序主代碼流程

圖 3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)主程序流程

（二）關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

1.攝像頭位置和方向的確定

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)到多個坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的過程，計(jì)算機(jī)要根據(jù)攝像頭拍攝到的二維圖像計(jì)算出攝像頭在真實(shí)世界中的三維坐標(biāo)，然后將三維模型疊加到標(biāo)志物上，最后再以視頻（二維）的形式輸出。因此計(jì)算機(jī)需要實(shí)時(shí)計(jì)算出攝像頭在真實(shí)場景中的三維坐標(biāo)和朝向。

2.標(biāo)志物識別

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要將虛擬物體疊加到標(biāo)志物上，因此標(biāo)志物的正確識別是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的一個關(guān)鍵技術(shù)，基于圖像的標(biāo)志物識別技術(shù)的基本原理是將標(biāo)志物從背景中提取出來然后與目標(biāo)標(biāo)志物匹配如果匹配成功就將三維模型疊加到標(biāo)志物上。

3.JNI技術(shù)

JNI技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)Java調(diào)用計(jì)算機(jī)底層的C/C++程序，來擴(kuò)展Java的功能，提高Java程序的運(yùn)行效率。Android系統(tǒng)是利用Java語言開發(fā)的而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是基于OpenGL的C++程序因此需要使用JNI技術(shù)來調(diào)用C++程序。

4.obj文件到.h文件的轉(zhuǎn)變

利用3DsMax或者M(jìn)aya等建模軟件獲得三維模型的.obj文件，利用Perl程序在Cygwin的環(huán)境下對.obj文件進(jìn)行處理得到三維模型的.h文件。

六、不足及存在問題

可以通過圖2 看到，在手機(jī)屏幕上看到的乙肝三維模型失去了紋理和貼圖而且是鏤空的，影響了視覺效果。產(chǎn)生這個原因一方面是因?yàn)橥ㄟ^Perl腳本進(jìn)行處理時(shí)是模型的貼圖和紋理信息丟失另一方面是因?yàn)槭謾C(jī)本身的特點(diǎn)：容量小、運(yùn)算速度慢。因此在以后的擴(kuò)展開發(fā)中要認(rèn)真研究如何在將三維模型轉(zhuǎn)換為.h文件的過程中盡可能保留原模型所有的信息，這些信息包括：貼圖、紋理、燈光等。

同時(shí)更高的交互性是提高使用者滿意度的重要方法，因此在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的交互性的基礎(chǔ)上還要實(shí)現(xiàn)更高級的交互性如：可以讓使用者控制模型分離產(chǎn)生二分之一刨面來觀察乙肝病毒內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

七、結(jié)語

本文詳細(xì)介紹了基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的3D乙肝病毒科普宣傳冊的設(shè)計(jì)與開發(fā)過程并展示了該科普宣傳冊的使用方法。將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到科普宣傳領(lǐng)域極大地增加了讀者的閱讀興趣達(dá)到了較好的科普效果，相信隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和成熟，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)會在包括科普宣傳在內(nèi)的多個領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

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