AR視覺藝術體驗館的創新研發

鄭童 張帆 馬蕾 劉承美

時代的變遷賦予當代大學生不同的意義，也賦予他們不同的生活和思想，不同的追求導致不同的生活方式。隨著科學技術的不斷進步和生活水平的不斷提高，人類慣性的潛能被激發出來。目前，AR技術應用于多個領域，歷史文化和旅游業也有AR體驗館，如位于臨海古城泰州福城的AR地平線體驗館、北京朝陽規劃體驗館等。希望沈陽也能有這樣的體驗館，利用AR技術，可以體驗沈陽故宮文化、“九一八”事變和沈陽重工業文化，讓我們更好地接觸歷史、了解歷史、發展旅游業。

一、研究內容

針對傳統人機交互系統設計過程中存在的技術問題，實現了基于視覺通信技術的人機交互系統的設計。首先，針對膚色空間的膚色檢測方法，在BP神經網絡模型的基礎上，根據不同光照條件下閾值的變化，建立了基于模糊模式的神經網絡顏色濾波器。本文所設計的濾波器學習速度快，適用于各種光照條件和復雜環境。另外，設計的人機交互系統滿足了人們的使用習慣。硬件平臺采用ec5-1719cldna嵌入式星，與微型投影系統和輻射控制系統相結合。軟件中充分利用了多線程和硬件平臺強大的計算性能，開發了無紙化辦公交互引擎。最后，測試結果表明系統能夠滿足要求。

我們打算建立一個歷史AR體驗館，這是一家用AR導覽系統感受沈陽歷史文化的體驗館。將傳統靜態陳列展示轉化為虛擬影像場景疊加現實世界的交互形式，其中還有AR問答互動游戲穿插。設計理念：通過增強實景，以AR技術呈現生動有趣的視覺導覽效果，傳播沈陽歷史文化。互動體驗：問答游戲環節充分建立參觀者與展覽內容的互動，提高參觀者體驗AR導覽的趣味性。通過AR技術展現的虛擬環境深度接觸沈陽故宮的文化。藝術與科技融為一體，讓我們沉浸在沈陽歷史中，能夠“真實”地接觸故宮文物、九一八事變文化、沈陽重工業文化等，感受歷史，還可以了解更多的歷史知識，最終達到了解熟悉沈陽的歷史文化，增強文化體驗，讓大家更好地喜歡沈陽這座歷史城市的目的。

二、產品特色

我們采用最新的AR技術眼鏡，將紫禁城的歷史信息，如珍貴的老照片、視頻、3D動畫等與真實場景“疊加”，使虛擬環境與真實環境在一個空間中存在。通過歷史，我們可以感受到沈陽故宮發生的歷史事件，并“參與”其中，從而增強用戶的視覺沉浸感。同時，我們也使用全息投影技術。讓我們進入全息投影空間，全方位體驗裸眼3D、觀看皇太極在故宮的活動。新技術幫助用戶突破虛擬世界與現實世界之間的壁壘，充分感知未來技術的魅力。對于應用程序界面的開發，我們設計了富有科技感和時代感的創新體驗。

三、技術水平

增強顯示技術是顯示系統中一個重要的內容。為了得到更真實的虛擬組合系統，提高實際應用的方便性，采用豐富的彩色顯示是其重要的基礎。在此基礎上，顯示器包括頭盔顯示器和非頭盔顯示設備等相關內容，透視頭盔可以為用戶在這些系統的具體操作過程中提供便利，其工作原理與沉浸式頭盔在虛擬現實領域的相似度比較高。將用戶交互的界面和圖像結合在一起，為其實現提供了一個更真實有效的環境。采用微型攝像機的形式采集外部環境圖像。計算機圖像經過有效處理后，可以將虛擬環境和現實環境相結合，二者之間的圖像也可以進行疊加。在此基礎上，光學透視頭戴式顯示器是可以安裝使用在用戶面前的半透明半反射式光學合成器，與真實環境充分融合。在滿足用戶真實鏡頭操作需求的基礎上，可為用戶提供真實的鏡頭操作支持。

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注冊。這包括使用者的空間定位跟蹤和虛擬物體在真實空間中的定位兩方面的內容。而移動設備攝像頭與虛擬信息的位置需要相對應，這就需要通過跟蹤技術來實現。跟蹤注冊技術首先檢測需要“增強”的物體特征點以及輪廓，跟蹤物體特征點自動生成二維或三維坐標信息。跟蹤注冊技術的好壞直接決定著增強現實系統的成功與否。常用的跟蹤注冊方法有基于跟蹤器的注冊、基于機器視覺跟蹤注冊、基于無線網絡的混合跟蹤注冊技術三種。

增強現實技術在應用的時候，其目標是使得虛擬世界的相關內容，在真實世界中得到疊加處理，在算法程序的應用基礎上，促使物體動感操作有效實現。當前虛擬物體的生成是在三維建模技術的基礎上實現的，能夠充分體現出虛擬物體的真實感，在對增強現實動感模型研發的過程中，需要能夠全方位和集體化對物體對象展示出來。虛擬物體生成的過程中，自然交互是其中比較重要的技術內容，在具體實施的時候，是對現實技術的有效實施、有效輔助，使信息注冊更好地實現，利用圖像標記實時監控外部輸入信息內容，使得增強現實信息的操作效率能夠提升，并且用戶在信息處理的時候，可以有效實現信息內容的加工，提取其中有用的信息內容。