邸臻煒

摘 要：為改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖信息表達(dá)單調(diào)、無交互等問題，文章分析了與紙質(zhì)旅游覽相關(guān)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)，簡述紙質(zhì)導(dǎo)覽圖與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)勢，提出一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的旅游導(dǎo)覽增強(qiáng)表達(dá)方案。并以梧州旅游導(dǎo)覽圖為例完成AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)，結(jié)果表明該方案能夠達(dá)到增強(qiáng)紙質(zhì)導(dǎo)覽圖信息表達(dá)的目的。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；旅游導(dǎo)覽圖；EasyAR

隨著手機(jī)終端技術(shù)和移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電子導(dǎo)航、旅游APP的全面應(yīng)用，旅游行業(yè)中傳統(tǒng)紙質(zhì)的旅游導(dǎo)覽圖或宣傳冊劣勢凸顯。這類傳統(tǒng)旅游導(dǎo)覽圖受版面限制，信息量不夠豐富；資訊單向，缺乏交互性；數(shù)據(jù)更新困難，信息滯后。因此需要尋求一種有效方式，使紙質(zhì)導(dǎo)覽圖滿足用戶的新型需求，重新煥發(fā)活力，為旅游城市或景區(qū)提升品牌形象，增強(qiáng)人們對景區(qū)的認(rèn)知體驗(yàn)和審美體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖的多樣化表達(dá)及交互提供了可能。本文通過研究增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，分析紙質(zhì)導(dǎo)覽圖與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)勢，提出一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的AR旅游導(dǎo)覽圖方案。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality簡稱AR），是一種將真實(shí)環(huán)境與虛擬信息相融合，從而達(dá)到為真實(shí)環(huán)境提供信息擴(kuò)充和增強(qiáng)的技術(shù)[1]。這類擴(kuò)充和增強(qiáng)的信息可以是三維虛擬物體也可以是文字、音頻和視頻等多媒體信息，并支持與客戶的交互?？梢哉fAR技術(shù)在真實(shí)環(huán)境和虛擬信息之間搭起一個橋梁，擴(kuò)展了人們對現(xiàn)實(shí)世界的感知和交互能力，這也是人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展的重要方向。國內(nèi)外許多學(xué)者對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了相關(guān)的探索和應(yīng)用。對關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用主要集中在圖像識別、三維注冊和虛實(shí)結(jié)合方面。

圖像識別技術(shù)指根據(jù)事物的色彩、紋理、外形等不同的特征，在場景中將目標(biāo)識別出來，一般分為全局特征與局部特征兩類。全局特征識別方法通過對比待識別事物與庫中圖集的吻合度來識別目標(biāo)，但受遮擋、光照、縮放和角度等因素影響較大，適用范圍受限。局部特征識別方法即使用事物的局部特征點(diǎn)或邊進(jìn)行描述，是待識別事物的特征集與庫中圖集的特征集相匹配的過程。即使有小部分特征點(diǎn)不能匹配，也可以達(dá)到有效識別。由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場景中光照、視角變化較大，局部特征識別方法更為適用。

三維注冊技術(shù)目的是為了使現(xiàn)實(shí)真實(shí)場景與虛擬信息無縫融合，即要找到虛擬信息在真實(shí)場景中的正確位置，并在顯示設(shè)備上疊加和實(shí)時顯示。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究中，主要分為基于視覺的注冊方法與基于傳感器的注冊方法?；谝曈X的注冊算法是利用計算機(jī)視覺的相關(guān)技術(shù)計算場景圖像和攝像頭的位置和方向參數(shù)，實(shí)現(xiàn)三維場景到二維空間的轉(zhuǎn)換?；趥鞲衅鞯淖苑椒ㄖ饕ㄟ^傳感器來確定用戶在真實(shí)場景中所處位置及朝向來實(shí)現(xiàn)跟蹤注冊。

當(dāng)虛擬信息與真實(shí)場景配準(zhǔn)后，為提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感，需要將虛擬物體與真實(shí)場景相整合，即虛實(shí)融合技術(shù)。主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)虛擬物體的遮擋、光照和陰影與真實(shí)場景相一致。例如比較真實(shí)物體與虛擬物體的深度信息，從而正確處理虛擬物體的遮擋情形；實(shí)時檢測真實(shí)場景的光照環(huán)境，為虛擬物體增加趨于真實(shí)的陰影。

2 AR技術(shù)在紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖的應(yīng)用分析

放置在景區(qū)、酒店的紙質(zhì)的旅游導(dǎo)覽圖雖然越來越少人問津，但各旅游部門卻從未放棄這塊陣地。因?yàn)閭鹘y(tǒng)紙質(zhì)宣傳品仍有電子產(chǎn)品無法取代的優(yōu)勢：一是信息的宏觀性、整體性。與電子產(chǎn)品相比，導(dǎo)覽圖可在一個版面提供完整概括性的景區(qū)描述，不需要頻繁的單擊超鏈、頁面跳轉(zhuǎn)。二是輕便易攜帶，宣傳途徑簡單?？衫迷诰包c(diǎn)排隊、酒店辦理入住的零散時間隨意取閱。三是適用人群廣，使用簡便。從孩童到老年人都可在紙質(zhì)宣傳品中獲取信息?；谝陨显?，紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖是無法完全被取替的。因此需要尋求一種有效方式，既能發(fā)揮原有優(yōu)勢，又能進(jìn)行信息擴(kuò)展與交互、增加生動性、互動性，使紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖能物盡其用，重新煥發(fā)活力。本文認(rèn)為將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于紙質(zhì)旅游導(dǎo)覽圖中對導(dǎo)覽的多樣化表達(dá)及交互是非常適宜的。

AR技術(shù)可增強(qiáng)導(dǎo)覽的真實(shí)感?；仡櫲藱C(jī)交互界面的發(fā)展，從命令行界面到圖形用戶界面，然后是多媒體界面、虛擬現(xiàn)實(shí)界面，都存在著與現(xiàn)實(shí)環(huán)境隔離的問題，這與人類自然感知外部世界的習(xí)慣方式是沖突的。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)彌補(bǔ)了這個問題的缺陷。且對旅游導(dǎo)覽本身而言，讓游客身臨其境也是導(dǎo)覽的主要目的之一。

使導(dǎo)覽信息立體化。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)越性在于將真實(shí)場景與虛擬信息相結(jié)合，在平面的導(dǎo)覽圖中融合虛擬場景，能使導(dǎo)覽信息立體化。

使紙質(zhì)導(dǎo)覽圖增加實(shí)時交互性。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的另一重要特點(diǎn)是能與真實(shí)環(huán)境同步，并與用戶產(chǎn)生交互，給人以體驗(yàn)感和現(xiàn)場感。同時，這種多感官整合的方式，也能增加用戶的新鮮感，趣味性。

智能手持移動終端的普及，百萬像素以上攝像頭，重力、磁力傳感器和陀螺儀等硬件條件的提升，為AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)提供了一個普及的平臺。

3 AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)的原型實(shí)現(xiàn)

目前在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域使用較為廣泛的軟件工具包有ARToolKit，Vuforia，EasyAR。ARToolKit最初是由華盛頓大學(xué)人機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的，是基于C語言及OpenGL的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)工具包[2]，因其源代碼的開放性使用者眾多。但ARToolKit的標(biāo)識模板必須由黑或白色封閉的矩形框構(gòu)成，在本課題中會嚴(yán)重影響導(dǎo)覽圖的美觀度。而Vuforia是商業(yè)化收費(fèi)的成熟AR SDK。EasyAR是國內(nèi)投入應(yīng)用的免費(fèi)AR SDK，其識別兼容性、穩(wěn)定性和反應(yīng)速度有較好表現(xiàn)，因此本課選擇了國內(nèi)研發(fā)的EasyAR開發(fā)AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)。

AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)建設(shè)主要步驟如下：（1）用EasyAR引擎的標(biāo)識技術(shù)添加自定義Marker；（2）使用3Ds Max完成景點(diǎn)地標(biāo)的模型創(chuàng)建；（3）導(dǎo)入Unity3D平臺，進(jìn)行場景搭建及UI界面制作；（4）采用C#語言完成動作腳本編輯，構(gòu)建AR跟蹤、識別、渲染功能入口；（5）從Unity3D導(dǎo)出Eclipse工程文件，生成類庫.jar；（6）在Eclipse中構(gòu)建基于安卓的AR應(yīng)用程序工程；（7）完成以上工作后即可發(fā)布應(yīng)用程序，安裝在手機(jī)終端進(jìn)行測試應(yīng)用。

4 結(jié)束語

本文探討了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于紙質(zhì)導(dǎo)覽圖的應(yīng)用優(yōu)勢及意義，并初步完成了增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)與紙質(zhì)導(dǎo)覽圖結(jié)合的AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬擴(kuò)展信息的顯示、旋轉(zhuǎn)和縮放，但還存在許多應(yīng)改進(jìn)的地方：例如可增加實(shí)際地理位置信息、導(dǎo)航等?？傮w來說，AR旅游導(dǎo)覽系統(tǒng)改善了紙質(zhì)導(dǎo)覽圖信息表達(dá)單一、缺乏交互的問題，達(dá)到增強(qiáng)信息表達(dá)的目的。

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