基于無人機地形重建的增強現實技術研制

李豪杰 康慶春

摘要：AR技術，即增強現實技術，是利用計算機生成一種逼真的視、聽、力、觸和動等感覺的虛擬環境 ，通過各種傳感設備使用戶“沉浸”到該環境中 ，實現用戶和環境直接進行自然交互。這種技術在國外已經得到廣泛商用，而國內還處于學術研究階段。該文結合校園環境及校園群體需要，對增強現實在三維校園中娛樂、交友、教育方面的商用，進行了一系列的規劃和建設。

Abstract：Augmented Reality technology is that generating a realistic visual， hearing， touch and force， dynamic virtual environment feeling by computer， through a variety of sensing equipment to enable users to immerse into the environment， realize direct natural interaction between the users and the environment. This technology has been widely used in foreign countries， but it is still in the stage of academic research in china. Combined with the campus environment and the needs of the campus community， this paper makes a series of planning and construction of the augmented reality in the entertainment， making friends and education of the three-dimensional campus.

關鍵詞：AR技術；三維校園應用；增強現實宣傳冊

增強現實技術的發展背景

增強現實技術是利用計算機生成一種逼真的視、聽、力、觸和動等感覺的虛擬環境 ，通過各種傳感設備使用戶“沉浸”到該環境中 ，實現用戶和環境直接進行自然交互。它是一種全新的人機交互技術 ，利用這樣一種技術 ，可以模擬真實的現場景觀 ，它是以交互性和構想為基本特征的計算機高級人機界面。使用者不僅能夠通過虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中所經歷的“身臨其境”的逼真性 ，而且能夠突破空間、時間以及其它客觀限制 ，感受到在真實世界中無法親身經歷的體驗。

中國現在正處于廣泛接受新事物的時期，AR技術作為一項呈現效果讓大家驚艷不已、表現形式多種多樣的技術，更為大眾和企業的青睞。校園作為一個集教育、交流、娛樂與一體的場所，學生作為最容易接受新事物、嘗試新事物的人群，使得校園更成為增強現實技術發展的最好搖籃[1]。

增強現實用于基于校園三維場景的宣傳冊

宣傳對一個學校而言是十分重要的。而增強現實能夠增加人們對現實事物的了解。因此，將增強現實技術應用于校園宣傳冊中，通過對二維界面、三維物體動態設計、增強現實效果的實景拍攝技巧和三維模型展示的研究，最終制作出一個數字化、智能化的校園環境概念產品宣傳冊[2]。

通過3Dmax等建模軟件對學校的主體建筑物以及植物等景觀進行模型的建立，同時利用先進的逆向技術，利用無人機掃描，進行校園復雜模型的建立，并將這些模型進行精密貼圖，以確保在智能手機上顯示的真實。

為了解決增強現實技術在Android平臺上的應用問題，使用Unity進行開發，對普通宣傳冊進行視覺拓展，給出了一個更具有趣味性和可視化的校園。使用現如今研發比較完善的AR設計制造平臺進行三維模型展示和二維界面展示，與手機端的對接，使其適應現如今應用較廣的手機系統平臺。

此宣傳冊內含校園環境的攝影二維圖畫，在建立起相應的APP以后，使用手機的攝像掃描功能，對宣傳冊上的二維圖像進行掃描，即可在手機上顯示出相應建筑的三維模型，通過轉動手機，可全方位地，更加直觀地欣賞校園美景。手機可顯示出解釋文字或語音，實現沉浸式游覽。

增強現實在校園中的其他應用構想

除了校園宣傳冊，在學校這樣一個充滿活力的地方，AR增強現實技術的應用將十分廣泛。

校園環境中的圖書館可用AR技術進行指引使用，構建AR圖書館，利用AR多媒體圖書、AR圖書館導航、AR光學字符識別和AR個性化服務幫助人們找書看書 [3]；增強現實技術為教育教學提供了全新的可能性，一方面拓展了教學環境，將校園內外不同物理空間的內容編輯制作為AR內容，可以廣泛應用于小班或大班教學中；另一方面能夠將一些不適于進行實體交互的內容，通過AR仿真，讓學生親身參與體驗，甚至交互[4]，可通過增強現實加強同學們的理解；社交環境中在保證隱私的情況下，通過增強現實技術，在人們的認識交流中顯示更多個人信息和意愿，為快節奏中的年輕人創造更多更快捷、高效的交流方式和更舒適的用戶體驗；在學校的實際觀光中，增強現實同樣可以起到巨大作用，在實際瀏覽中，可以通過手機端進行掃描實體，進行相應的文字、圖片、語音解答，起到虛擬導游的作用。

參考文獻：

[1] 徐夢笛. 論校園是增強現實發展的最好搖籃[J]. 藝術科技，2015， （9）

[2] 李文霞 司占軍 白瑞豐. 基于增強現實技術的校園智能應用系統宣傳片的制作[J]. 計算機與現代化，2014，（2）

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

[4]王德宇 宋述強 陳震. 增強現實技術在高校創客教育中的應用 [J].中國電化教育，2016，（10）.

作者簡介：

李豪杰（1996-）、男，山西晉城人，工業設計，2014級，工業設計及AR＼VR方向。

康慶春（1996-）、女，山東泰安人，工業設計，2014級，工業設計及AR＼VR方向。

指導老師：馬建民 高級工程師