增強現實技術在紙質旅游導覽圖的應用

邸臻煒

摘 要：為改變傳統的紙質旅游導覽圖信息表達單調、無交互等問題，文章分析了與紙質旅游覽相關的增強現實關鍵技術，簡述紙質導覽圖與增強現實技術相結合的優勢，提出一種基于增強現實的旅游導覽增強表達方案。并以梧州旅游導覽圖為例完成AR旅游導覽系統，結果表明該方案能夠達到增強紙質導覽圖信息表達的目的。

關鍵詞：增強現實；旅游導覽圖；EasyAR

隨著手機終端技術和移動通信網絡技術的發展，電子導航、旅游APP的全面應用，旅游行業中傳統紙質的旅游導覽圖或宣傳冊劣勢凸顯。這類傳統旅游導覽圖受版面限制，信息量不夠豐富；資訊單向，缺乏交互性；數據更新困難，信息滯后。因此需要尋求一種有效方式，使紙質導覽圖滿足用戶的新型需求，重新煥發活力，為旅游城市或景區提升品牌形象，增強人們對景區的認知體驗和審美體驗。增強現實技術的發展為紙質旅游導覽圖的多樣化表達及交互提供了可能。本文通過研究增強現實關鍵技術基礎上，分析紙質導覽圖與增強現實技術相結合的優勢，提出一種基于增強現實的AR旅游導覽圖方案。

1 增強現實技術

增強現實（Augmented Reality簡稱AR），是一種將真實環境與虛擬信息相融合，從而達到為真實環境提供信息擴充和增強的技術[1]。這類擴充和增強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。可以說AR技術在真實環境和虛擬信息之間搭起一個橋梁，擴展了人們對現實世界的感知和交互能力，這也是人機交互技術發展的重要方向。國內外許多學者對增強現實進行了相關的探索和應用。對關鍵技術研究與應用主要集中在圖像識別、三維注冊和虛實結合方面。

圖像識別技術指根據事物的色彩、紋理、外形等不同的特征，在場景中將目標識別出來，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，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或邊進行描述，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不能匹配，也可以達到有效識別。由于增強現實應用場景中光照、視角變化較大，局部特征識別方法更為適用。

三維注冊技術目的是為了使現實真實場景與虛擬信息無縫融合，即要找到虛擬信息在真實場景中的正確位置，并在顯示設備上疊加和實時顯示。在增強現實系統的研究中，主要分為基于視覺的注冊方法與基于傳感器的注冊方法。基于視覺的注冊算法是利用計算機視覺的相關技術計算場景圖像和攝像頭的位置和方向參數，實現三維場景到二維空間的轉換。基于傳感器的注冊方法主要通過傳感器來確定用戶在真實場景中所處位置及朝向來實現跟蹤注冊。

當虛擬信息與真實場景配準后，為提高增強現實的真實感，需要將虛擬物體與真實場景相整合，即虛實融合技術。主要目標是實現虛擬物體的遮擋、光照和陰影與真實場景相一致。例如比較真實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；實時檢測真實場景的光照環境，為虛擬物體增加趨于真實的陰影。

2 AR技術在紙質旅游導覽圖的應用分析

放置在景區、酒店的紙質的旅游導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。因為傳統紙質宣傳品仍有電子產品無法取代的優勢：一是信息的宏觀性、整體性。與電子產品相比，導覽圖可在一個版面提供完整概括性的景區描述，不需要頻繁的單擊超鏈、頁面跳轉。二是輕便易攜帶，宣傳途徑簡單。可利用在景點排隊、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宣傳品中獲取信息。基于以上原因，紙質旅游導覽圖是無法完全被取替的。因此需要尋求一種有效方式，既能發揮原有優勢，又能進行信息擴展與交互、增加生動性、互動性，使紙質旅游導覽圖能物盡其用，重新煥發活力。本文認為將增強現實技術應用于紙質旅游導覽圖中對導覽的多樣化表達及交互是非常適宜的。

AR技術可增強導覽的真實感。回顧人機交互界面的發展，從命令行界面到圖形用戶界面，然后是多媒體界面、虛擬現實界面，都存在著與現實環境隔離的問題，這與人類自然感知外部世界的習慣方式是沖突的。而增強現實技術彌補了這個問題的缺陷。且對旅游導覽本身而言，讓游客身臨其境也是導覽的主要目的之一。

使導覽信息立體化。增強現實技術的優越性在于將真實場景與虛擬信息相結合，在平面的導覽圖中融合虛擬場景，能使導覽信息立體化。

使紙質導覽圖增加實時交互性。增強現實技術的另一重要特點是能與真實環境同步，并與用戶產生交互，給人以體驗感和現場感。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旅游導覽系統提供了一個普及的平臺。

3 AR旅游導覽系統的原型實現

目前在增強現實領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人機接口技術實驗室開發的，是基于C語言及OpenGL的增強現實系統開發工具包[2]，因其源代碼的開放性使用者眾多。但ARToolKit的標識模板必須由黑或白色封閉的矩形框構成，在本課題中會嚴重影響導覽圖的美觀度。而Vuforia是商業化收費的成熟AR SDK。EasyAR是國內投入應用的免費AR SDK，其識別兼容性、穩定性和反應速度有較好表現，因此本課選擇了國內研發的EasyAR開發AR旅游導覽系統。

AR旅游導覽系統建設主要步驟如下：（1）用EasyAR引擎的標識技術添加自定義Marker；（2）使用3Ds Max完成景點地標的模型創建；（3）導入Unity3D平臺，進行場景搭建及UI界面制作；（4）采用C#語言完成動作腳本編輯，構建AR跟蹤、識別、渲染功能入口；（5）從Unity3D導出Eclipse工程文件，生成類庫.jar；（6）在Eclipse中構建基于安卓的AR應用程序工程；（7）完成以上工作后即可發布應用程序，安裝在手機終端進行測試應用。

4 結束語

本文探討了增強現實技術運用于紙質導覽圖的應用優勢及意義，并初步完成了增強實現技術與紙質導覽圖結合的AR旅游導覽系統。該系統實現了虛擬擴展信息的顯示、旋轉和縮放，但還存在許多應改進的地方：例如可增加實際地理位置信息、導航等。總體來說，AR旅游導覽系統改善了紙質導覽圖信息表達單一、缺乏交互的問題，達到增強信息表達的目的。

參考文獻

[1]王璞.移動增強現實技術在圖書館中的應用研究[J].圖書與情報，2014（1）：96-100.

[2]李江.基于ARToolKit的增強現實技術在恐龍博物館中的應用研究[D].西南交通大學，2010.

[3]陳靖，王聰.增強現實研究進展與核心技術[J].信息技術與標準化，2012（6）：35-37.

[4]申軍嶺，姜國華，晃建剛.增強現實三維注冊中標識點匹配算法研究與改進[J].測控技術，2013，31（12）：120-123.

[5]張露.移動多平臺跨平臺開發工具集的設計與實現[D].華中科技大學，2013.

[6]楊丹.基于ARToolKit增強現實交互場景的研究[D].沈陽工業大學，2012.