网络时代的智能化互动展示技术

田祥章 史 博 胡 斌 赵姝颖

（东北大学人工智能与机器人研究所，沈阳，110819）

网络时代的智能化互动展示技术

田祥章 史 博 胡 斌 赵姝颖

（东北大学人工智能与机器人研究所，沈阳，110819）

本文介绍多种互动展示技术，以及利用物联网技术将常规的印刷类展板进行智能化设计，使其变成一种适应于网络时代的、资源可重用的、具有信息交互能力的互动展览新媒体。

物联网，信息交互，新媒体技术、互动展示

0 引言

从远古时期的图腾崇拜到封建社会庙宇神殿、石窟造像，到近代资本主义时期的“水晶宫”世博会，再到今天各种专题性和综合性博览会、展览会[1]，展览展示可以说是伴随着整个人类社会的发展的。展览展示技术发展至今，已经成为涵盖众多设计门类及形式，涉及广泛领域，并随着新技术进展而不断充实和补充其内涵的一门专业技术。

随着新技术的不断涌现，展览行业的展示理念和展示手段在不断变化。从图文板、实物模型展出到通过按钮操控自动系统，再到通过触摸屏控制虚拟空间，从“请勿触摸”到“欢迎体验”，展品正在向互动性和智能性的方向发展，信息传播渠道也从过去的单一“展出型”转变成现在多种功能（视、听、用）综合营造展示氛围的形式。

1 几种典型的互动展示方式

随着信息化、网络化时代的到来，展览展示技术出现了更多的新型媒体形式。虚拟翻书、数字沙盘、虚拟现实、增强现实、幻影成像等，是目前应用比较广泛，互动性较强的展览展示方式。

虚拟翻书：又叫做感应翻书、互动翻书、魔幻书等。虚拟电子书犹如一本打开的书籍，里面可以记载丰富的资料（包括动画、视频、图片），视觉冲击力强，给人以神奇感，而且可以展示的信息量大。如图1所示，参观者可以挥动手臂“翻阅”书籍，自左向右或者自右向左，还可以选择章节，快速找到想翻阅的内容。

数字沙盘：数字沙盘是以计算机程控技术将声、光、电、图像、与实体模型相融合，充分体现区位特点，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效果。示例见图2所示。

虚拟现实：这是一种人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。与计算机传统的人―机界面相比，虚拟现实无论在技术上还是思想上都有质的飞跃。虚拟现实将用户和计算机视为一个整体，通过各种直观的工具将信息进行可视化，形成一个逼真的环境，用户直接置身于这种三维信息空间中，自由地使用各种信息，并由此控制计算机。比较典型的应用有基于微软kinect开发的一些体态互动的展品，如虚拟网球、虚拟排球等虚拟运动系列展等（图3）。

增强现实：也称为混合现实。这是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。该类展品比较多的利用二维码进行识别，将虚拟的三维景象融合到指定位置，如图4所示，直接显示在观众手中的二维码条文上，给人耳目一新的感觉。

图1 虚拟翻书

图2 数字沙盘

图3 虚拟足球

图4 增强现实

幻影成像：幻影成像系统也称虚拟成像，是基于实景造型和幻影的光学成像，将所拍摄的影像（人、物）投射到布景箱内主体模型景观中，演示故事的发展过程。幻影成像系统由立体模型场景、造型灯光系统、光学成像系统（应用幻影成像膜作为成像介质）、影视播放系统、计算机多媒体系统、音响系统及控制系统组成，可以实现大的场景、复杂的生产流水线、大型产品等的逼真展示，达到绘声绘色、虚幻莫测、非常直观的效果，给人留下较深的印象。

图5 幻影成像

2 新媒体与传统媒体的区别和联系

新媒体是新的技术支撑体系下出现的媒体形态，如数字杂志、手机短信、移动电视、网络、数字电视、触摸媒体等，相对于报刊、户外展板、广播、电视等四大传统媒体，新媒体被形象地称为“第五媒体”[2]。相比传统的展板、雕塑、绘画、实物陈列等作品展览呈现而言，新媒体已经成为多维呈现展览大纲、展品的重要辅助手段[3]。新媒体通过虚拟现实、幻影成像等手段，可以带给观众全新的精神感受，理论上，新媒体可以带领观众跨越广阔的时间和空间，将任何抽象或者虚拟的事物以较佳的可视化手段展示给观众，比如历史遗迹、科学实验、宇宙空间等。相对地，如果这些事物通过实物和文字展示，则非常困难。由此可见，新媒体技术的优势在于表现形式新颖、展示内容多样，能够用生动形象的手段将主题展现给观众。

当然，这并不表示传统的展示手段已经可以被取代了。传统的展板、雕塑、绘画、实物陈列相较于新媒体来说，一般造价低廉，展示内容直白，真实感强。因此，一次成功的展览应该是合理地同时应用两种展示技术。

目前，我国每年都要举办数以万次的展览，图文展板必不可少。然而，当flash动画、增强现实、3D影像充斥人们眼球的时候，静态图文展板的展示效果显得苍白无力，越来越少人愿意驻足在展板前仔细阅读，这使得常规展板成为每次展览的鸡肋。

这是一种很大的资源浪费。如何才能让展板重新恢复其价值，下面介绍一种利用物联网技术改进的电子展板，其增加了展板的信息携带能力和交互能力，赋予了展板“说话”和“信息采集”的功能。该展板具有语音播报和竞赛答题两大类主体功能，观众可以利用自己的信息卡（身份标识卡）完成与电子展板的交互。

3 基于物联网技术的电子展板

3.1 设计思想

如何能让展板吸引人？首先，赋予展板“说话”的能力。一方面，将丰富的展示内容变成语音，简化了图文版面的内容，使版面变的简洁，一目了然；另一方面，将观众的主要信息获取途径由“看”变成“听”，加深了观众对展示内容的理解。其次，赋予展板“组织竞赛答题”的能力，观众利用身份标识卡在图文版面上的刷卡图标上刷卡答题，展板可以判断答案的对错，并且利用物联网技术自动记录和传输该卡的答题信息，最后给出该卡的答题成绩和排名。利用竞赛答题的形式可以激发观众参与的热情，还可以加深观众对相关知识的理解和记忆同时，这种能力使电子展板的应用场合也得到拓展，可以用于一些科普教室和培训中心等。

3.2 设计原则

电子展板作为一款具有交互能力的新型展板，其设计原则如下：

1）更新便捷。

该产品具有配套的“文字—语音”转换软件。当用户需要设计新的展示主题时，只需要将图文版面按照规定的模板设计，然后将要播讲的新的文字信息录入到软件中，由软件自动生成对应的音频文件。展板采用新型磁性材料做背板，多个图文版面的粘贴更换方面快捷（图6）。

2）可重复使用。

展板具有自动识别图文版面内容的功能，不同展示主题之间的切换只需要更换图文版面即可，无需更换展板主体，实现了一板多用，并且图文版面可交换重复使用，减少了资源浪费。

3）群体互动。

图6 展板的便捷更新展示

整个展板系统可以采用大量印刷类图文展示画面的分散式布局，所有展板可同时与观众群体实现互动，互动信息通过网络传递到控制中心集中管理。采集的信息可以不分先后，是一种新颖的群体参与模式，也可以用于竞赛形式的科普活动等。

3.3 产品功能

3.3.1 产品简介

电子展板是一款面向家庭、学校、科技馆等展览场合的新型展板，具有展示内容更新便捷和可重复使用的特点。

该产品支持各类科普基地、科技馆以及学校实现多种主题的互动科普展示，提供竞赛式科普展示的支持平台，可自动实现对竞赛者答题信息的采集、统计和获奖排名等功能，支持多种类科技知识竞赛活动。

在展板结构方面，设计有室内固定方式和移动展览的便携展示方式等。电子展板低碳节能、支持资源复用，降低展品更新成本，减少活动组织的人力成本。该类展品的语音播报功能扩充了科普信息的传播通道，个性信息识别功能提供了一种支持群体参与的互动方式。在智能展板技术支持下，展示内容可以无限扩充，对于后续更新展览内容和开展新的安全科普提供了一种开放平台。

3.3.2 系统功能

系统主要功能模块如图7所示.

身份识别模块：完成对身份标识卡的读写操作，获取身份标识卡的卡号和内部存储信息，作为后续模块进行信息处理的依据；同时根据信息处理模块的处理结果，将答题信息写入该卡的内部存储区。

图7 系统功能框图

信息处理模块：根据身份识别模块获取到的信息，分析判断该卡当前状态，是答题还是寻求科普知识讲解？答题正确与否等。判断结果反馈给身份识别模块和音频发声模块。

音频发生模块：根据信息处理模块的信息，播放相应的提示音或者科普知识音频文件。

统计排名模块：根据身份识别卡内部存储区的答题信息，进行数据统计和最终成绩排名。

主题扩展模块：完成新加入展示主题的文字信息到音频文件的自动转换，实现音频文件的更新录入等。

3.4 电子展板的展示活动

图8 2014北京科技周展览

该产品由全国科普创作与产品研发示范团队——东北大学人工智能与机器人研究所NEW NEU创新团队研制，通过参加今年科技部组织的科技周大型科普博览会公开展示，以及一系列应用实践，验证了该产品的社会需求。

4 总结与展望

本文提出的基于物联网技术的电子展板，将常规图文展板赋予了“能说会道”和“竞赛答题”的新功能，使其具有了互动能力。物联网作为一项新兴的前沿技术，其在展示行业的应用，必将推动电子展板的蓬勃发展。面向未来，研发团队还将引进数据挖掘机制，将该产品变成一种便捷的信息采集节点，用于完成常规问卷调查、统计等功能，为进一步提升科普展品创作和研发水平提供持续动力和支持。

[1] 闫晓从. 浅谈展示设计的发展过程及前景.科教文汇（上旬刊）,2009(2).

[2] 胡忠青. 第五媒体辨析.新闻界,2007(1).

[3] 泰晓阳.超越时空的探索——浅析新媒体在展览展示中的呈现.装饰,2010(5).

本论文得到沈阳市科技计划项目资助，项目编号F14-214-5-00，基于人工智能技术的科普展品研发；得到中央高校基本科研业务费项目资助，项目编号N110804005，面向科普领域的智能服务机器人若干关键技术及应用研究。