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        基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的景區(qū)智能導(dǎo)覽系統(tǒng)研究

        2021-12-30 06:36:08張洪川郭俊亮
        當(dāng)代旅游 2021年26期
        關(guān)鍵詞:梵凈山景區(qū)現(xiàn)實(shí)

        張洪川 郭俊亮 侯 宇

        銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州銅仁 554300

        引言

        增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)又被稱為AR,是將虛擬信息與真實(shí)場景結(jié)合,把虛擬物體、場景文字等與真實(shí)場景疊加,使用戶對真實(shí)世界有更強(qiáng)烈的感知,也稱為混合現(xiàn)實(shí)[1-3],是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)。此技術(shù)于20世紀(jì)60年代開始出現(xiàn),發(fā)展至今,該技術(shù)的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步改進(jìn),可以應(yīng)用在IPAD、智能手機(jī)等移動終端中,它已經(jīng)真正融入生活的方方面面。近年來,隨著生活質(zhì)量的提高,旅游已經(jīng)成為人們節(jié)假日生活的重要休閑方式。而景區(qū)傳統(tǒng)的導(dǎo)覽方式主要是以導(dǎo)游講解為主,但是,專業(yè)從業(yè)人員講解的傳統(tǒng)形式已經(jīng)難以滿足人們的需求。隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)字化和移動技術(shù)的發(fā)展,智慧旅游將虛擬物體與旅游信息資源融合到實(shí)景中,以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)為技術(shù)核心,為旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供巨大助力。而設(shè)計(jì)智能景區(qū)的導(dǎo)覽系統(tǒng),不僅可以使人們更好地了解旅游景點(diǎn)的歷史脈絡(luò)、文化傳承,還可以使游客體驗(yàn)更加豐富,增強(qiáng)旅游沉浸性。因此,基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的智能導(dǎo)覽系統(tǒng)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        本智能導(dǎo)覽系統(tǒng)結(jié)合貴州省銅仁市梵凈山景區(qū)真實(shí)情況,基于Unity3D引擎和Vuforia進(jìn)行開發(fā)。使用本導(dǎo)覽系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)用戶視野中實(shí)景與多媒體導(dǎo)覽信息智能融合,能夠提升旅游的體驗(yàn)感,對梵凈山景區(qū)數(shù)字化保護(hù)和展示有著重要的意義,從而提高游客對景區(qū)文化知識的認(rèn)知與感悟。

        一 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的智能景區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)特點(diǎn)

        (一)虛實(shí)結(jié)合

        虛實(shí)結(jié)合是把現(xiàn)實(shí)世界場景信息與虛擬世界場景信息進(jìn)行疊加,AR只是給真實(shí)環(huán)境提供信息的補(bǔ)充,并不是取代真實(shí)的環(huán)境。如在景區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)中疊加解說、三維模型等,進(jìn)而將傳統(tǒng)的以靜態(tài)為主的旅游方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c互動的模式[4]。在景區(qū)游覽過程中,通過AR技術(shù)能夠幫助游客獲得更加豐富的信息化、智能化、交互式體驗(yàn),增加對景區(qū)信息和文化的理解與感知。

        (二)實(shí)時交互

        在景區(qū)導(dǎo)覽中,通過AR系統(tǒng)提供的交互接口設(shè)備,可以實(shí)時地進(jìn)行人機(jī)交互。使游客在旅游中獲得互動感,將AR技術(shù)應(yīng)用到景區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)中能夠獲得更多的信息。而交互方式有點(diǎn)選、旋轉(zhuǎn)、拖動、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)標(biāo)識物掃描、動畫播放、音頻播放、文字圖片現(xiàn)實(shí)等功能。在信息獲取上具有很強(qiáng)的時效性,能夠使游客主動選擇信息,而不是被動接收信息。在場景中運(yùn)用智能手機(jī)在景區(qū)環(huán)境互動,不僅能在實(shí)景中游覽,還能和虛擬場景,增加體驗(yàn)感。

        (三)三維跟蹤注冊

        跟蹤是系統(tǒng)在真實(shí)場景中根據(jù)目標(biāo)位置的變化,來實(shí)時獲取傳感器位姿 ,并按照使用者視角重新建立空間坐標(biāo)系,將虛擬場景渲染到真實(shí)環(huán)境中準(zhǔn)確位置的過程。三維注冊定位,是虛擬場景準(zhǔn)確定位到真實(shí)環(huán)境中的過程,是將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬物體在真實(shí)物體上進(jìn)行實(shí)時精準(zhǔn)的定位[5]。

        二 智能景區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)開發(fā)流程

        (一)Vuforia簡介

        Vuforia能夠與Unity3D很好地兼容并實(shí)現(xiàn)開發(fā)功能,它是高通公司推出的針對移動設(shè)備開發(fā)的工具包。Vuforia能夠很好實(shí)現(xiàn)對物體、圖片、標(biāo)識物進(jìn)行追蹤,也可以將3D模型疊加到真實(shí)場景中,疊加虛擬信息,增強(qiáng)交互性和趣味性,為游客提供定位和導(dǎo)航服務(wù)。

        (二)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

        以梵凈山景區(qū)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能導(dǎo)覽系統(tǒng)為例,系統(tǒng)開發(fā)框架如圖1所示。

        圖1 梵凈山智能導(dǎo)覽系統(tǒng)框架

        三 智能景區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        (一)系統(tǒng)功能

        景區(qū)功能包括為游客提供景區(qū)介紹的相關(guān)信息,場景管理、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、動畫等資源管理、導(dǎo)航四個功能模塊。參觀過程中包括景區(qū)講解語音、圖片、模型、視頻動畫,交互方式有點(diǎn)選、旋轉(zhuǎn)、拖動、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)標(biāo)識物掃描、動畫播放、音頻播放、文字圖片現(xiàn)實(shí)等交互功能。

        (二)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

        導(dǎo)覽系統(tǒng)開發(fā),首先需要到景區(qū)進(jìn)行圖像采集,制作圖像識別數(shù)據(jù)庫,并對資源進(jìn)行分類和管理。運(yùn)用Vuforia進(jìn)行開發(fā)時要先進(jìn)行云環(huán)境設(shè)置,首先需要在Vuforia官網(wǎng)注冊開發(fā)者賬號,并獲得license key,接下來創(chuàng)建用于存放和管理標(biāo)識物的,根據(jù)景區(qū)實(shí)際需求,從多個角度對標(biāo)識物進(jìn)行拍攝,然后上傳到數(shù)據(jù)庫安裝實(shí)際需要選擇識別圖。最后從高通平臺上下載數(shù)據(jù)庫,這樣識別庫就建立好了。

        首先,在Unity3D中進(jìn)行ARCamera啟用設(shè)置,完成基本環(huán)境的搭建。然后,進(jìn)行Vuforia Configuration參數(shù)配置,將Key與識別庫配置完成,接著完成配置識別組件和模型的綁定。與移動開發(fā)VR包導(dǎo)入所創(chuàng)建的Unity3D工程項(xiàng)目中。導(dǎo)入成功后在工程目錄Assets目錄下就會有Vuforia文件中包含的圖片、音頻等所有文件。

        在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)階段,主要是景區(qū)數(shù)據(jù)采集之后進(jìn)行編輯,如景區(qū)相關(guān)的解說音頻和視頻,制作景區(qū)模型及動畫和特效制作。應(yīng)用界面交互設(shè)計(jì),此階段主要是應(yīng)用Unity引擎中UGUI來創(chuàng)建按鈕、場景切換、具有交互性的游戲互動等功能。

        整個開發(fā)過程中,最重要的是模型制作階段,3DMAX制作模型后,將模型進(jìn)行材質(zhì)貼圖后,導(dǎo)出FBX格式文件,如需模型制作好后,對相應(yīng)的模型添加動畫,而對模型的旋轉(zhuǎn)、縮放等要通過編輯腳本,最后添加到模型上面,實(shí)現(xiàn)交互功能。在場景中添加視頻和音頻是用Unity3D的Vidio playe和 Audio Source組件,通過添加組件后對其進(jìn)行初始化設(shè)置后以控制播放的時間和長度。

        根據(jù)梵凈山智能導(dǎo)覽系統(tǒng)框架,依據(jù)實(shí)地調(diào)研過程和數(shù)據(jù)采集情況,研究智能導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,如圖2所示。

        圖2 梵凈山智能導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

        (三)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

        在調(diào)研的基礎(chǔ)上,針對梵凈山景區(qū)特點(diǎn),為其設(shè)計(jì)了梵凈山智能導(dǎo)覽系統(tǒng)。如封底圖1所示。

        圖1 梵凈山智能導(dǎo)覽系統(tǒng)(見正文第53頁)

        在識別庫創(chuàng)建模塊,多角度采集景點(diǎn)圖像,上傳識別庫,生成UnityPackage資源包。游客對于比較感興趣的景點(diǎn)可以用手機(jī)跟蹤識別,實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。

        在UGUI交互模塊,對呈現(xiàn)的虛擬物體和實(shí)景疊加時,通過添加互動組件,可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊、旋轉(zhuǎn)、縮放、移動的功能。通過添加滑塊可以實(shí)現(xiàn)音樂、音效音量的調(diào)節(jié)。然后完成整個系統(tǒng)的測試。本系統(tǒng)開發(fā)完成后,對整個功能模塊進(jìn)行測試,如通過手機(jī)掃描梵凈山蘑菇石,會出現(xiàn)音頻對梵凈山的介紹和文字的講解。

        在跟蹤識別模塊,游客對有興趣景點(diǎn)進(jìn)行觀看時可進(jìn)行掃描后感知整個場景視角的變化,通過圖像識別、捕捉標(biāo)識物對虛擬場景和信息實(shí)時調(diào)整,疊加融合到真實(shí)場景中戶外模式與室內(nèi)模式的跟蹤匹配階段,都是在識別定位中獲得興趣目標(biāo)的定位信息以及增強(qiáng)信息后,持續(xù)地進(jìn)行興趣目標(biāo)的跟蹤,并把對應(yīng)的增強(qiáng)信息疊加在興趣目標(biāo)的正確位置上[6]。

        智能導(dǎo)覽模塊系統(tǒng)會根據(jù)游客手機(jī)所在位置進(jìn)行變化,位置發(fā)生移動后,地圖位置隨之更新,游客到達(dá)重要旅游節(jié)點(diǎn)時,會根據(jù)相應(yīng)地點(diǎn)進(jìn)行播報(bào),并提示注意事項(xiàng)與是否開啟增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)?zāi)J?,開啟后游客可根據(jù)導(dǎo)游信息進(jìn)行互動也可根據(jù)需要選擇規(guī)劃路線進(jìn)行購物、休息等。

        場景疊加模塊中,在現(xiàn)實(shí)場景中疊加視頻、動畫、音頻、文字、模型等虛擬信息。最后進(jìn)行集成與發(fā)布預(yù)處理目標(biāo)對象打包并導(dǎo)入到 Unity3D 移動增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)系統(tǒng)[7],使游客滿足景點(diǎn)介紹等信息功能的需求,并實(shí)現(xiàn)互動體驗(yàn)功能,增強(qiáng)娛樂性和體驗(yàn)感。

        四 結(jié)語

        為了研究梵凈山智能景區(qū)自動導(dǎo)覽系統(tǒng),設(shè)計(jì)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)自動導(dǎo)覽系統(tǒng)總體框架,提出了使用3DMAX、Unity、Vuforia來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)導(dǎo)覽系統(tǒng)的開發(fā),設(shè)計(jì)了移動終端增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)自動導(dǎo)覽系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),開發(fā)了智能導(dǎo)覽系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明,該方法是開發(fā)移動增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)導(dǎo)覽系統(tǒng)的最佳解決方案。

        本導(dǎo)覽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能,不僅可以為游客提供導(dǎo)覽信息,顯示多模式的虛實(shí)疊加功能如三維模型、動畫、視頻、文字等,為參觀者帶來了豐富的交互性體驗(yàn)如虛擬按鈕、縮放、漫游等,解決了標(biāo)志物識別準(zhǔn)確率較低、受光線、物體遮擋影響較大、容易跟蹤失敗等問題,能夠快速實(shí)現(xiàn)場景、視頻等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的疊加效果。智能導(dǎo)覽的使用,更豐富了導(dǎo)覽信息,也讓游客能夠更好地體驗(yàn)和解讀文化景點(diǎn)。

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