計算機虛擬現實技術在古建筑數字化復原中的應用

羅術通

摘要：混合虛擬現實技術主要是將虛擬的物體比現實的實體相互融合，這一項技術在古建筑數字化復原中，為建筑人員提供了全新的復原方式。從整個建筑行業的工程施工現場應用來看，在軟件的不斷開發與測試的過程中，提供了較大的關鍵技術研究，為虛擬現實技術的實際建筑施工使用需求及相關的技術要求提供了關鍵作用。本文主要從虛擬現實技術在古建筑數字化復原的主要應用進行分析。

關鍵詞：建筑工程 混合虛擬現實技術 古建筑 數字化 應用

Application of Computer Virtual Reality Technology in Digital Restoration of Ancient Architectural Buildings

LUO ?Shutong

（Changchun Finance College， Changchun ， Jilin Province，130028 China）

Abstract： Hybrid virtual reality technology is mainly to fuse virtual objects with real entities. This technology provides a new restoration method for builders in the digital restoration of ancient architectural buildings. From the engineering construction field application of the whole construction industry， in the process of continuous software development and testing， it provides a large research on key technologies， which plays a key role in the actual construction demand and relevant technical requirements of virtual reality technology. This paper mainly analyzes the main application of virtual reality technology in digital restoration of ancient architectural buildings.

Key Words： Construction Engineering; Hybrid virtual reality technology; Ancient architectural buildings; Digitization; Application

近年來，技術的不斷發展帶來了全新的技術革新，其中虛擬現實技術運用于建筑施工行業已經是一個必然的趨勢。結合各種綜合集成技術，借助技術的優勢特點，給更多建筑施工團隊傳遞出施工現場的關鍵信息，通過多種傳感設備及不同的方式進行交互作用，相互影響，給施工團隊帶來一種身臨其境的感覺，創造一種真實的環境。在未來幾年的發展中，相信會受到更多施工團隊的重視，也會給古建筑工程復原帶來新的發展機遇。

1虛擬現實技術的概念闡述

混合虛擬現實技術簡稱MR，是目前計算機研究的熱門領域，廣泛地運用于各大行業中，其中虛擬現實技術運用于建筑施工行業中已經有了一定的基礎，主要研究人計算機，實體環境相互結合的交互能力，并且從傳統的信息傳遞基礎之上進行深入研究與探討。混合虛擬現實技術是增強虛擬現實技術的一種延伸，也是虛擬現實技術的一種進步與發展。虛擬現實技術稱為VR，是一項綜合集成技術，可以通過計算機核心技術，給人們造成一個視覺、聽覺、觸覺非常真實的環境。虛擬現實技術通過計算機圖形技術以及可視化技術進行深入研究與發展。在現實的環境中，不存在的虛擬對象（通過傳感技術進行對象疊加，傳遞到真實的環境中），用戶的真實環境及虛擬感受同時存在一個畫面或者一個空間，用戶可以通過顯示設備就可以感受到真實的新環境[1-2]。

國內外也有很多優秀的學者進行虛擬現實技術方面的研究，也指出了虛擬現實技術交互的基本原則與方法，描述了虛擬與人工智能融合的重要場景，指出了未來虛擬現實技術引入大數據技術及人工智能技術的發展方向。

2古建筑數字工程對MR技術的需求分析

在古建筑數字技術復原中，人員可共同佩戴全息眼鏡，將古建筑原來的樣子直接展示在大家的眼前，共同瀏覽建筑模型。這在一定程度上提高了方案的可視性，也提高了古建筑的數字復原效果。

對于古建筑復原施工來說，在管理施工的過程中，由于各項施工存在一定的難題。例如，管線施工的管理過程中，可以通過混合虛擬現實技術，將管線布置的不同方案儲存在眼鏡中，可以將不同方案進行探討，業主可以直接在眼鏡中看到不同方案的管線布置模型，在最短的時間內，確定適合工地現場施工的最終方案。其實混合虛擬現實技術的全息影像可以按照不同的技術使用要求，按照不同的施工環境使用要求，結合施工團隊的需要，進行施工過程的二次模擬。這對于施工項目的管理來說都有著重要的意義，可以將施工過程中的質量問題、安全問題、設計問題及招投標等不同的問題進行全面闡釋，也可更直觀地展示在大家的眼前 [3]。

3古建筑工程復原結合混合虛擬現實技術的應用點

3.1建筑施工方案演示

虛擬現實技術在整個建筑施工中確實擁有諸多的應用，也有諸多的應用優勢。首先，在建筑施工中的方案演示中起到了關鍵的作用。方案演示可以結合混合虛擬現實技術進行模型演示，這是虛擬現實技術的一項重要基礎功能。在項目中，可通過3D模型的方案演示，對于需要進行建模的環節，做好技術分析，可以融入虛擬現實技術，進行移動、旋轉、縮放等不同的功能，特別是目前建筑信息模型（BIM）技術在建筑施工中廣泛應用以、及大力推廣。多數的建筑項目確實也開始注重模型的建設。方案演示的過程中，結合模型建設集合混合虛擬現實技術，可直接給相關人員展示建筑工程的模型。在整個方案演示中，首先需要考慮空間模型的定位問題，創建相關的虛擬模型及實體構建相互匹配。為了確定模型的定位，可通過圖像識別的方式進行模型定位，在真實的空間領域粘貼一張圖像，并且將這個圖像儲存在虛擬的空間中，通過平臺識別并且調整模型的空間位置，進一步使空間和實體環境相互對于這樣就找準了模型的定位。

3.2施工過程演示與屬性查看

建筑項目工程在施工的中，都需要做好各個環節的控制工作，其中結合混合虛擬現實技術，可以直接將施工過程演示在大家的眼前，也可以進行屬性查看與施工過程演示，主要目的在于明確施工過程中所涉及的不同施工環節及相關施工材料的選擇。可以說，施工過程的演示是非常重要的一個環節，可了解到施工的具體日期信息;在不同的模型中添加共享參數，可了解該施工項目的進展以及施工的情況;通過軟件二次開發，可導出施工項目的屬性，導出項目的屬性之后，就可進行項目的施工演示[4-5]。從目前整個項目的實踐演示情況來看，由于硬件條件的限制，虛擬現實技術如今主要運用于一些建筑施工的小空間演示，如小尺寸的工業設計方案，也是可以在小空間將設計方案投放在地板上或者墻面上，給更多人提供演示的實際情況，對于大空間的演示來說，相對來說應用較少。

3.3多機互聯應用

多機互聯是混合虛擬現實技術的一個重要應用點，這屬于計算機領域的一項創新技術。因為硬件設備相對來說價格較高，從目前的整個建筑施工行業的普及程度來看，普及率較低。在整個虛擬現實技術應用過程中，如果不能實現多機互聯，相對來說就降低了MR技術的現實使用價值。多機互聯需要提前使用戶學會佩戴眼鏡進行實踐技術的操作，了解操作手勢、語言指令。在建筑施工項目中，可以將建筑項目的局域網下多臺設備進行聯機，在協同狀態下，了解施工現場的實際情況，可通過VR設備進行綜合應用。創建多個空間錨點，并且當設備移動式會做出相應變化，準確調整，使虛擬模型的定位以及實體模型的位置相互一致，保證了遠近距離的圖像設備追蹤精準度。這種多機互聯的模式，可在大的空間內實現多人操作。

4古建筑工程結合混合虛擬現實技術的發展

混合虛擬現實技術在最近這幾年的發展過程中，確實也得到廣泛的關注，從不同的國家發展現狀分析來看，國內相對來說在混合虛擬現實技術發展方面，起步較晚，而且在系統應用技術上設計的研究面都比較單一。雖然說國內的混合虛擬現實技術發展起步晚，但很多學者以及研究的專業人員已經開始重視這方面的研究工作，尤其是一些國內的高等院校，在增強現實的一些算法與設計技術上面，已經有了一定的成效，如攝像機校準法、虛擬物體注冊算法等，這些算法可以解決虛擬現實技術中的不同問題。北京理工大學光電技術與信息系統實驗室研發出來了數字圓明園，可以利用AR技術將數字技術相結合，直接將圓明園的廢墟和當年未破壞的圓明園實施常見，相互疊加，讓游客可以感覺到圓明園之前的原狀，這就是一種虛擬現實技術的重要應用[6]。當然，虛擬現實技術屬于一種高科技的技術產業，在國內的應用市場中也有廣泛的發展潛力，中國處于一個起步的階段，相信在未來的幾年發展中，會有更多的企業以及更多的技術人員重視這項技術的實踐，開發和應用。

5結語

總體來說，混合虛擬現實技術在虛擬世界，現實世界及用戶之間搭建起一個交流的橋梁，在整個應用的過程中都體現了這一項技術的重要優勢，確實這一項技術在古建筑施工中起到了關鍵的作用。相信在未來幾年的發展中，虛擬現實技術會在生活中越來越常見，改變了人們的生活方式，改變了工作的方式，改變了學習和娛樂的方式，對整個古建筑復原行業來說，都是一種促進發展的作用。

參考文獻

[1]張杰，陳恒鑫，王家輝.虛擬現實技術在中國古建筑教育的應用——斗拱文化體驗式教學軟件的設計與實現[J].高等建筑教育，2019，28（4）：139-146.

[2]李傳剛.三維激光虛擬現實技術在古建筑破損重建中的運用研究[J].居舍，2020（4）：52-53.

[3]龍丹，李望秀.基于虛擬現實技術的古建筑復原動畫的研究與實現[J].信息技術與信息化，2019（2）：12-13，16.

[4]韋樹成，王慧.計算機虛擬現實技術在大學校園設計中的應用[J].工業建筑，2021，51（6）：248.

[5]吳瑋.中國古建筑木結構邊跨半榫節點抗震機理研究[D].南昌：南昌大學，2020.

[6]張樂.虛擬現實技術在安全工程中的實施對策[J].居業，2021（7）：103，105.