增强现实技术在建筑设计仿真中的应用

雷佳晔

摘 要：21世纪我国社会经济态势呈逐年上升趋势，推动了科学技术水平的逐步完善，人民生活水平逐渐提高。在这样的时代背景下，我国人口数量与日俱增，对于房屋建筑的需求也不仅仅局限于舒适性与安全性，提出了更高的建筑需求。为满足住户对房屋结构的需求，建筑行业逐步应用仿真技术于房屋建筑设计环节中，通过逐步增强现实技术的应用水平，保障居住环境的真实性与合理性，以满足建筑用户的根本需求。

关键词：增强现实技术；建筑设计仿真；措施；分析

随着建筑领域新兴技术与设备的逐步应用，仿真设计环节已成为建筑设计环节不可或缺的部分，但仍存在着诸多不足。基于此类情况，应逐步完善提升显示技术的整体性能，以使此项技术得到更高的推广与应用。

1 增强现实技术的具体含义

时下，我国经过经济体系改革与产业系统化调整逐步适应了当前经济全球化的发展趋势，大力发展生产力，深入提升科学创新水平，加之信息化技术的应用与推广使我国各领域行业的技术水平得到了长足的发展，科研力度逐年增加。以增强现实技术为例，以早期虚拟技术作为发展前身并进一步突破，实现了技术层面的飞跃。其技术实质在于，将虚拟技术与计算机信息化技术有机结合，通过计算机处理后的影像、场景等与实际的现实场景相结合，在保障显示画面真实性、合理性的同时，最大限度发挥计算机虚拟场景的特点。增强现实技术既能将计算机虚拟场景融入于实际场景中，又可以根据实际需求调整虚拟画面的位置，以实现虚拟画面与实际场景之间有效切合，提升图像观察者的真实体验，从而实现现实与虚拟，实际与理论的有机结合。与此同时，增强现实技术在应用过程中会将实际的图像情况进行保存并进行输出，图像画面真实性与可靠性得以保证。此项技术的工作原理是通过画面实时拍摄的方式保留真实场景，经过处理输出后的图片与视频保留了显示图像与虚拟图像相融合后的真实性信息，采取专业的计算方式，对输出的图片与影像资料进行比对，保持其统一性；并且根据输出图像进行科学运算，以之前的数据规律为依据得到其他虚拟图像，而后采用将影像资料与虚拟图像相融合的方式，以提升影响感官真实性与完整性。

2 建筑设计仿真环节增强现实技术的实际应用

2.1 增强现实技术在建筑设计仿真中的系统构思

在建筑设计仿真环节采取增强现实技术的工作原理在于以前期建筑规划设计的概念模型为基础，加入其周边环境的影音图像，将二者巧妙的结合处理；以设计环节中的虚拟概念与实际场景进行融合并输出。与传统的建筑概念设计所采取技术不同的是，增强现实技术对概念设计建筑的临近場景并不加以增强处理，而是对建筑的概念设计进行场景模拟即可，通过对现实场景图像进行模拟并施以技术处理，最终实现建筑理论概念与实际临近场景二者巧妙结合。随后，根据建筑概念的理论模型的输出情况进行实际反馈处理，从而满足直观体验的目的，即体现出了建筑设计之初的理论概念，又将建筑附近真实场景予以展示，形成真正意义上的虚拟与现实相结合的建筑仿真目的。除此以外，在建筑概念设计环节中采取增强现实的手段，可以有效降低工作强度，其原因在于，不必进行概念建筑附近的真实场景进行技术处理，而不影响建筑概念和邻近真实场景的建模仿真。此项技术的应用即可以真实展现建筑仿真的真实性，又能够有效保障建筑设计人员对建筑整体充分了解，从而对欠缺或不当的预期设计概念进行恰当合理的修改，从而提升设计环节的整体科学性。与此同时，可针对以往的增强现实技术于建筑概念模拟的应用中的具体情况进行分析，总结此项技术应用的规律，有效减少设计环节中的不合理环节。

2.2 增强现实的建筑设计系统中的关键技术

增强现实的建筑设计系统能够更好的实现真实目标位置状态的跟踪，这也是实现虚拟目标在真实场景中的定位注册基础，对虚实结合效果的体现有着十分重要的作用影响。在这个系统中，可以利用标记卡的真实目标位置状态跟踪替代无规则真实目标的位置状态。这两者相比较而言，具有跟踪算法简便、速度快、效率高等特点。因为标记卡的真实目标位置状态跟踪是依据摄像机拍摄图像的排序中任意一幅图像来进行的，所以，才能够求取出标记卡对于摄像机位置和状态。因为记忆卡是在被跟踪目标上所固定的，就是标记卡的位置状态情况能够真实有的表达出真实目标的位置状态情况。

2.3 增强现实的建筑设计仿真系统的结果

以广场中的凉亭为主要参考依据，并验测出增强现实的建筑设计系统的构思情况。

软件系统的应用：

（1）3DMax建模软件，主要的作用就是便于凉亭模型的建立以及修改。

（2）增强现实的建筑仿真系统。这个仿真系统主要是依据AR-ToolKit和OpenGL来进行自主研发的，在进行运用的过程中能够实现标记卡的位置和状态进行实时的跟踪，能够实现凉亭虚拟模型和建筑周边环境的虚实进行有效的结合以及对视频流进行输入和输出的处理等。在三模软件将凉亭的三维模型设计完毕之后，相关的设计人员能够利用摄像头来进行任意角度的拍摄带有标记卡的建筑周边环境。并且利用增强现实的建筑设计仿真系统来对标记卡的位置状态情况进行实时的跟踪处理，在此基础上，将标记卡相对于相机的具体位置有效的求解出来。再通过几何变换的形式来实现虚拟凉亭的模型与建筑周边环境的融合情况，输出的结果就是结合的视频流。相关的设计人员也能够自主的对拍摄视角进行随意的切换，从而就能够通过不同的角度来观测到凉亭建筑成功后应该呈现的视觉效果。

3 增强现实的建筑设计仿真与虚拟仿真的对比情况

增强现实的建筑设计仿真与虚拟现实的建筑设计仿真相比较而言具有以下几点优势：

3.1 在进行设计的过程中，设计人员可以不用对建筑的周边环境进行建模处理，这样不仅能够缓解设计人员在仿真工作中的工作量，同时也能够为建筑设计的周期进程情况起到促进的作用。

3.2 在最后的输出结果中，周边环境的情况是真实有效的，设计人员在进行建筑设计方案的做出时能够更加的贴切和合理，能够做出准确有效的评估。

结束语

根据以上具体的分析与阐述，建筑设计师在进行概念模拟仿真的环节，应根据实际建筑设计需求选取科学的技术手段。原因在于，传统的实际建筑与模拟概念相结合的情况存在缺陷与不足。而随着建筑领域的日益发展，用户对于房屋建筑结构的需求日益增加，以往的虚拟现实技术与日渐兴起的建筑产业之间的矛盾逐步加深，技术与需求难以达成正比。基于此类情况，创新型的增强显示技术能够充分满足时下的建筑设计需要，成为当前建筑设计模拟阶段的主要措施，方便快捷的同时，节约了建筑设计的人力、物力，逐步满足建筑需求的同时，带动建筑领域模拟概念设计工作的飞跃。

参考文献

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