增强现实技术在博物馆中应用探究

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1、增强现实技术在博物馆中应用探究　　摘要：增强现实是一种通过计算机将虚拟数据和现实环境相融合的技术，能够呈现给用户一种全新的交互模式，提高用户对真实世界存在元素的感知能力。随着计算机技术的发展，增强现实技术成为研究热点，并开始走进人们的生活，互联网技术和移动设备的迅速发展为其提供了一个广阔的舞台。传统的博物馆一般展览方式枯燥单一，展品虽多，但传达的信息量却很少。移动增强现实形式的博物馆展览通过蓝牙定位技术进行馆内导览，针对不同类型的展品选用二维码标识识别或者自然特征识别，在移动设备上将展品或展馆信息与虚拟信息进行叠加，从而增加展览的趣味性，使被动式的参观方式转变成互动式的参观方

2、式，实现博物馆的多元化。关键词：增强现实技术；蓝牙定位；二维码；自然特征中图分类号：TS807文献标识码：A文章编号：1009-3044（2014）01-0160-031概述10博物馆是人类文化遗产与自然遗产的宝库，无形中折射出一个国家、一个城市的文化内涵，它提供给人的不只是一种物化的汇集与并置，同时也是一种精神性的集聚。传统的博物馆一般以文物、标本为基础，按一定的主题、序列组合，并以“橱窗、实物、玻璃灯箱加说明牌”的陈旧且死板的方式进行展示，这样使得可看的展品虽多，但传达给游客的信息量却很少，若依赖于导游的讲解，不仅费用高，而且被动式的走马观花的游览方式，会使得许多展品背后

3、所蕴藏的信息被忽略。近年来，随着计算机和信息技术的发展，增强现实技术逐渐走进人们的生活。增强现实（AugmentedReality，简称AR）是在虚拟现实技术基础上发展起来的一个分支。它能通过计算机将虚拟数据和现实环境叠加成一个画面，呈现给用户一种全新的交互模式，从而提高用户对真实世界存在元素的感知能力和直观理解。增强现实技术在文化遗产保护、医学、军事、工业维修等领域都有着广泛的应用前景。互联网技术和移动设备的迅速发展为增强现实技术提供了广阔的舞台。目前，掌上电脑、智能手机等移动设备都内置了高像素的摄像头，并集成了蓝牙无线接口、无线局域网卡、甚至GPS定位等高速移动网络设备。

4、基于增强现实技术的移动应用也越来越多，使得我们的生活更丰富多彩。综上，将增强现实技术应用于博物馆展览中，采用虚实结合的方式，将被动式的参观方式转变成互动式的多感官参观方式，使得博物馆展览更直观形象，充分发挥其存在的作用。2实验思路10游客在博物馆中游览遇到的两个主要问题是：①博物馆一般都会由多个展馆组成，其复杂的内部结构会使游客找不到要去的地方，甚至不知道自己身处何处；②观看展品时不够深入，不能充分了解文物的价值或者自己感兴趣的部分。基于此，该文研究了增强现实技术在博物馆中的两种实现方式。一种是通过实时跟踪手机在真实场景中的位置，基于移动设备的蓝牙对用户所处的室内位置信息进行

5、实时定位；另一种是通过移动设备的后置摄像头对展品标识物进行拍摄，经设备内部复杂的数学计算，包括摄像头相对于标识物的位置和姿态，最终获得叠加于真实场景中的虚拟影像。这样用户不仅能够方便的了解自己所在的位置，并且对展品有一个很清晰的认识，甚至能够通过在移动设备上安装特定的应用软件，通过对特定场景的扫描，使得在移动设备上再现古迹废墟的精美复原图。图1移动增强现实系统框架10本应用利用Android的移动设备作为运行平台，如图1所示，为了能让系统满足多用户同时操作，海量展品信息存储的需求，该移动增强现实系统采用了客户端/服务器的结构形式，并由智能移动终端平台、高性能服务器、真实场景和

6、博物馆展品信息数据库等组成，主要涉及到跟踪配准技术、显示交互技术、无线网络技术和数据存储和访问技术等。系统按功能可划分为5个模块：①场景捕获模块。用于对摄像机初始化进行设置，并捕获视频图像用于分析处理，读取摄像机参数和标准模板库；②标志物检测跟踪模块。用于从图像中检测标志物的位置和方向信息，计算出标志物和摄像机之间的变换矩阵；③虚拟场景渲染模块。对虚拟场景进行3D渲染，并根据计算结果将渲染结果叠加到实时视频预览图像之上，实现增强现实的效果；④基础算法模块。提供高性能浮点矢量、矩阵运算，实现图像处理基础算法。提供投影矩阵、模式矩阵计算等基础工具；⑤应用程序框架。该模块和智能机操

7、作系统紧密集成，负责调度功能模块，实现完整的程序流程，该模块包括并发管理、任务调度和驱动循环。首先由移动终端通过摄像头的图像采集功能捕捉到真实场景然后对获取的视频流图像进行实时分析，通过注册与定位模块检测出预定标志物的位置和姿态。再根据注册信息获得虚拟场景或者虚拟物体，利用融合渲染模块将虚拟场景与真实场景融合，最终通过移动设备显示，从而实现增强现实的效果。3关键技术3.1三维模型的制作10首先对博物馆模型和馆内场景进行图像采集，利用3Dsmax制作文物的三维模型，在制作的过程中，要尽可能保证模型的效果，