AR视觉艺术体验馆的创新研发

郑童 张帆 马蕾 刘承美

时代的变迁赋予当代大学生不同的意义，也赋予他们不同的生活和思想，不同的追求导致不同的生活方式。随着科学技术的不断进步和生活水平的不断提高，人类惯性的潜能被激发出来。目前，AR技术应用于多个领域，历史文化和旅游业也有AR体验馆，如位于临海古城泰州福城的AR地平线体验馆、北京朝阳规划体验馆等。希望沈阳也能有这样的体验馆，利用AR技术，可以体验沈阳故宫文化、“九一八”事变和沈阳重工业文化，让我们更好地接触历史、了解历史、发展旅游业。

一、研究內容

针对传统人机交互系统设计过程中存在的技术问题，实现了基于视觉通信技术的人机交互系统的设计。首先，针对肤色空间的肤色检测方法，在BP神经网络模型的基础上，根据不同光照条件下阈值的变化，建立了基于模糊模式的神经网络颜色滤波器。本文所设计的滤波器学习速度快，适用于各种光照条件和复杂环境。另外，设计的人机交互系统满足了人们的使用习惯。硬件平台采用ec5-1719cldna嵌入式星，与微型投影系统和辐射控制系统相结合。软件中充分利用了多线程和硬件平台强大的计算性能，开发了无纸化办公交互引擎。最后，测试结果表明系统能够满足要求。

我们打算建立一个历史AR体验馆，这是一家用AR导览系统感受沈阳历史文化的体验馆。将传统静态陈列展示转化为虚拟影像场景叠加现实世界的交互形式，其中还有AR问答互动游戏穿插。设计理念：通过增强实景，以AR技术呈现生动有趣的视觉导览效果，传播沈阳历史文化。互动体验：问答游戏环节充分建立参观者与展览内容的互动，提高参观者体验AR导览的趣味性。通过AR技术展现的虚拟环境深度接触沈阳故宫的文化。艺术与科技融为一体，让我们沉浸在沈阳历史中，能够“真实”地接触故宫文物、九一八事变文化、沈阳重工业文化等，感受历史，还可以了解更多的历史知识，最终达到了解熟悉沈阳的历史文化，增强文化体验，让大家更好地喜欢沈阳这座历史城市的目的。

二、产品特色

我们采用最新的AR技术眼镜，将紫禁城的历史信息，如珍贵的老照片、视频、3D动画等与真实场景“叠加”，使虚拟环境与真实环境在一个空间中存在。通过历史，我们可以感受到沈阳故宫发生的历史事件，并“参与”其中，从而增强用户的视觉沉浸感。同时，我们也使用全息投影技术。让我们进入全息投影空间，全方位体验裸眼3D、观看皇太极在故宫的活动。新技术帮助用户突破虚拟世界与现实世界之间的壁垒，充分感知未来技术的魅力。对于应用程序界面的开发，我们设计了富有科技感和时代感的创新体验。

三、技术水平

增强显示技术是显示系统中一个重要的内容。为了得到更真实的虚拟组合系统，提高实际应用的方便性，采用丰富的彩色显示是其重要的基础。在此基础上，显示器包括头盔显示器和非头盔显示设备等相关内容，透视头盔可以为用户在这些系统的具体操作过程中提供便利，其工作原理与沉浸式头盔在虚拟现实领域的相似度比较高。将用户交互的界面和图像结合在一起，为其实现提供了一个更真实有效的环境。采用微型摄像机的形式采集外部环境图像。计算机图像经过有效处理后，可以将虚拟环境和现实环境相结合，二者之间的图像也可以进行叠加。在此基础上，光学透视头戴式显示器是可以安装使用在用户面前的半透明半反射式光学合成器，与真实环境充分融合。在满足用户真实镜头操作需求的基础上，可为用户提供真实的镜头操作支持。

为了实现虚拟信息和真实场景的无缝叠加，这就要求虚拟信息与真实环境在三维空间位置中进行配准注册。这包括使用者的空间定位跟踪和虚拟物体在真实空间中的定位两方面的内容。而移动设备摄像头与虚拟信息的位置需要相对应，这就需要通过跟踪技术来实现。跟踪注册技术首先检测需要“增强”的物体特征点以及轮廓，跟踪物体特征点自动生成二维或三维坐标信息。跟踪注册技术的好坏直接决定着增强现实系统的成功与否。常用的跟踪注册方法有基于跟踪器的注册、基于机器视觉跟踪注册、基于无线网络的混合跟踪注册技术三种。

增强现实技术在应用的时候，其目标是使得虚拟世界的相关内容，在真实世界中得到叠加处理，在算法程序的应用基础上，促使物体动感操作有效实现。当前虚拟物体的生成是在三维建模技术的基础上实现的，能够充分体现出虚拟物体的真实感，在对增强现实动感模型研发的过程中，需要能够全方位和集体化对物体对象展示出来。虚拟物体生成的过程中，自然交互是其中比较重要的技术内容，在具体实施的时候，是对现实技术的有效实施、有效辅助，使信息注册更好地实现，利用图像标记实时监控外部输入信息内容，使得增强现实信息的操作效率能够提升，并且用户在信息处理的时候，可以有效实现信息内容的加工，提取其中有用的信息内容。