增強現實交互技術在博物館中的應用

朱文元

摘 要 進入信息時代后，信息技術引發社會各領域的深刻變革，推動社會的發展。在文化領域，博物館是文化精神的傳承載體，擔負著收藏、教育的責任。將信息技術與博物館的參觀形式結合后，形成現實交互技術，拓展了博物館展覽的形式，豐富了文物的展覽內容，提升了博物館展覽的趣味性，為人們提供綜合感官刺激，極大的提高了參觀的質量。

【關鍵詞】現實交互技術 博物館 應用

博物館是今人了解古代文化、歷史等的重要途徑，是借助特定的物品、文字等載體實現文化傳播和繼承的重要載體。長期以來，博物館主要通過文字介紹和講解員解說兩種形式實現觀眾和展品之間的信息傳遞，形式單一，內容枯燥，難以滿足人們多元化的參觀需要。近些年，隨著信息技術的發展，現實交互技術獲得極大的發展，實現對博物館展覽形式的豐富和拓展，是博物館發展的重要方向。

1 增強現實交互技術

增強現實交互技術是在虛擬現實技術的基礎上發展而來的，與虛擬現實技術，也就是人們俗稱的VR技術相比，增強現實交互技術是借助計算機生成虛擬信息，與現實物理環境中的場景信息相融合，為人們營造虛擬與現實交融的環境，豐富了真實環境中的信息內容，為人們提供更為完善的信息體驗。該技術被廣泛應用于模擬訓練、樣機開發等領域，實現對真實場景的強化，取得極好的輔助提升效果。

2 增強現實交互技術應用于博物館的意義

2.1 增強博物館展示的信息量

目前，增強現實技術在博物館中的應用主要通過智能手機或平板電腦等方式進行。借助特定的應用程度，觀眾可以對展覽中的內容進行針對性搜索，獲取更多的信息量。如“中國兵馬俑”展覽中，展廳內僅陳列部分的文物，其他文物尚未發掘或已經遭受破壞，在展廳難以呈現，借助增強現實技術可以實現相關文物的3D或4D展示，極大的豐富了博物館展示的信息量，為人們了解歷史和文物背景提供極好的渠道。

2.2 提供現場學習體驗的機會

傳統的博物館文物展示以靜態展品或視頻資料為主，展覽形式較為單一，難以激發人們的參觀興趣，導致人們參觀的積極性不強。而增強現實交互技術可以對現實物品進行虛擬還原，如將恐龍骨架還原為栩栩如生的虛擬恐龍或還原建筑物的原始狀態，如圓明園等。這能夠增強展覽的趣味性，使參觀者產生身臨其境之感。

2.3 滿足個性化的參觀需要

在博物館中參觀時，人們的興趣點是有所差異的，并非所有人都對所有的展品感興趣，人們希望擺脫傳統的博物館展覽路線的限制，實現個性化的展覽。然而，由于博物館的展廳眾多，結構復雜，人們無法實現自身的準確定位，確定參觀線路，這成為阻礙人們個性化參觀的主要問題。借助增強現實交互技術的應用能夠消除此問題，能夠對參觀者的位置進行跟蹤定位并自主確定最佳參觀路線，為人們的個性化參觀導航，滿足參觀者個性化參觀的需要。

3 博物館應用增強現實交互的關鍵技術分析

3.1 三維建模技術

博物館中的虛擬信息是以三維立體圖形的形式展現的，通過三維立體圖形和現實場景的完美契合，形成虛擬與現實交互的場景，滿足人們參觀的需要。在此過程中，需要借助3Dsmax等軟件制作三維模型，形成特定的數據文件。

3.2 室內移動定位技術

目前，借助手機定位系統能夠實現手機用戶的戶外精確定位，滿足人們戶外定位、導航的需要。但是，在室內環境下，GPS信號被建筑物遮擋，導致定位精度不足，亟需借助藍牙實現短距離的無線定位。此外，還應該考慮定位的能耗問題，盡可能的降低定位能耗，滿足人們參觀時長的需要。綜上，構建以藍牙定位器、路由器和局域網為框架的定位環境，通過藍牙信號的發送，分析路由器接收到的信號強度，從而確定相對位置關系，借助分析軟件確定用戶位置，之后通過藍牙將位置信息發送給用戶，完成整個定位過程。

3.3 標志物的制作與識別技術

考慮到移動設備的儲存能力，無法將所有的信息儲存到設備當中。所以，需要在展廳內設置特殊的標志物，通過對標志物的觸發完成相應的信息展示過程。該方面，主要借助二維碼實現，在展品附近張貼二維碼，用戶可以通過掃描二維碼獲取展品的相應信息及拓展信息的鏈接網址，從而便于人們進行信息的瀏覽。

3.4 三維跟蹤注冊技術

為了實現虛擬信息和真實場景的無縫疊加，這就要求虛擬信息與真實環境在三維空間位置中進行“配準”，即跟蹤注冊。而移動設備攝像頭與虛擬信息的位置需要相對應，這就涉及到跟蹤技術。跟蹤注冊技術需要先由真實場景確定虛擬場景和觀察者之間的關系，再通過正確的投影將虛擬物體投影到觀察者的視域范圍內。常用的跟蹤注冊方法有四種：基于硬件的跟蹤注冊、基于機器視覺、基于無線網絡的和混合跟蹤注冊技術。在使用過程中，應該根據展館特點靈活選擇，確保虛擬模型與現實場景的完美融合，共同構成生動的形態或景象。

4 結束語

總體來說，增強現實交互技術的應用是對博物館職能實現的補充，能夠為公眾了解和學習展品知識提供全新的途徑，為人們提供多元化的參觀形式，增強了展覽的信息感，豐富展品的信息量，滿足人們體驗學習和立體參觀的需要，是博物館未來發展的主流方向，應該在后續的發展中，不斷完善和改進增強現實交互技術，將被動參觀轉化為互動參觀，充分發揮了博物館的社會教育作用。

參考文獻

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作者單位

故宮博物院 北京市 100009