计算机虚拟现实技术在古建筑数字化复原中的应用

罗术通

摘要：混合虚拟现实技术主要是将虚拟的物体比现实的实体相互融合，这一项技术在古建筑数字化复原中，为建筑人员提供了全新的复原方式。从整个建筑行业的工程施工现场应用来看，在软件的不断开发与测试的过程中，提供了较大的关键技术研究，为虚拟现实技术的实际建筑施工使用需求及相关的技术要求提供了关键作用。本文主要从虚拟现实技术在古建筑数字化复原的主要应用进行分析。

关键词：建筑工程 混合虚拟现实技术 古建筑 数字化 应用

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

近年来，技术的不断发展带来了全新的技术革新，其中虚拟现实技术运用于建筑施工行业已经是一个必然的趋势。结合各种综合集成技术，借助技术的优势特点，给更多建筑施工团队传递出施工现场的关鍵信息，通过多种传感设备及不同的方式进行交互作用，相互影响，给施工团队带来一种身临其境的感觉，创造一种真实的环境。在未来几年的发展中，相信会受到更多施工团队的重视，也会给古建筑工程复原带来新的发展机遇。

1虚拟现实技术的概念阐述

混合虚拟现实技术简称MR，是目前计算机研究的热门领域，广泛地运用于各大行业中，其中虚拟现实技术运用于建筑施工行业中已经有了一定的基础，主要研究人计算机，实体环境相互结合的交互能力，并且从传统的信息传递基础之上进行深入研究与探讨。混合虚拟现实技术是增强虚拟现实技术的一种延伸，也是虚拟现实技术的一种进步与发展。虚拟现实技术称为VR，是一项综合集成技术，可以通过计算机核心技术，给人们造成一个视觉、听觉、触觉非常真实的环境。虚拟现实技术通过计算机图形技术以及可视化技术进行深入研究与发展。在现实的环境中，不存在的虚拟对象（通过传感技术进行对象叠加，传递到真实的环境中），用户的真实环境及虚拟感受同时存在一个画面或者一个空间，用户可以通过显示设备就可以感受到真实的新环境[1-2]。

国内外也有很多优秀的学者进行虚拟现实技术方面的研究，也指出了虚拟现实技术交互的基本原则与方法，描述了虚拟与人工智能融合的重要场景，指出了未来虚拟现实技术引入大数据技术及人工智能技术的发展方向。

2古建筑数字工程对MR技术的需求分析

在古建筑数字技术复原中，人员可共同佩戴全息眼镜，将古建筑原来的样子直接展示在大家的眼前，共同浏览建筑模型。这在一定程度上提高了方案的可视性，也提高了古建筑的数字复原效果。

对于古建筑复原施工来说，在管理施工的过程中，由于各项施工存在一定的难题。例如，管线施工的管理过程中，可以通过混合虚拟现实技术，将管线布置的不同方案储存在眼镜中，可以将不同方案进行探讨，业主可以直接在眼镜中看到不同方案的管线布置模型，在最短的时间内，确定适合工地现场施工的最终方案。其实混合虚拟现实技术的全息影像可以按照不同的技术使用要求，按照不同的施工环境使用要求，结合施工团队的需要，进行施工过程的二次模拟。这对于施工项目的管理来说都有着重要的意义，可以将施工过程中的质量问题、安全问题、设计问题及招投标等不同的问题进行全面阐释，也可更直观地展示在大家的眼前 [3]。

3古建筑工程复原结合混合虚拟现实技术的应用点

3.1建筑施工方案演示

虚拟现实技术在整个建筑施工中确实拥有诸多的应用，也有诸多的应用优势。首先，在建筑施工中的方案演示中起到了关键的作用。方案演示可以结合混合虚拟现实技术进行模型演示，这是虚拟现实技术的一项重要基础功能。在项目中，可通过3D模型的方案演示，对于需要进行建模的环节，做好技术分析，可以融入虚拟现实技术，进行移动、旋转、缩放等不同的功能，特别是目前建筑信息模型（BIM）技术在建筑施工中广泛应用以、及大力推广。多数的建筑项目确实也开始注重模型的建设。方案演示的过程中，结合模型建设集合混合虚拟现实技术，可直接给相关人员展示建筑工程的模型。在整个方案演示中，首先需要考虑空间模型的定位问题，创建相关的虚拟模型及实体构建相互匹配。为了确定模型的定位，可通过图像识别的方式进行模型定位，在真实的空间领域粘贴一张图像，并且将这个图像储存在虚拟的空间中，通过平台识别并且调整模型的空间位置，进一步使空间和实体环境相互对于这样就找准了模型的定位。

3.2施工过程演示与属性查看

建筑项目工程在施工的中，都需要做好各个环节的控制工作，其中结合混合虚拟现实技术，可以直接将施工过程演示在大家的眼前，也可以进行属性查看与施工过程演示，主要目的在于明确施工过程中所涉及的不同施工环节及相关施工材料的选择。可以说，施工过程的演示是非常重要的一个环节，可了解到施工的具体日期信息;在不同的模型中添加共享参数，可了解该施工项目的进展以及施工的情况;通过软件二次开发，可导出施工项目的屬性，导出项目的属性之后，就可进行项目的施工演示[4-5]。从目前整个项目的实践演示情况来看，由于硬件条件的限制，虚拟现实技术如今主要运用于一些建筑施工的小空间演示，如小尺寸的工业设计方案，也是可以在小空间将设计方案投放在地板上或者墙面上，给更多人提供演示的实际情况，对于大空间的演示来说，相对来说应用较少。

3.3多机互联应用

多机互联是混合虚拟现实技术的一个重要应用点，这属于计算机领域的一项创新技术。因为硬件设备相对来说价格较高，从目前的整个建筑施工行业的普及程度来看，普及率较低。在整个虚拟现实技术应用过程中，如果不能实现多机互联，相对来说就降低了MR技术的现实使用价值。多机互联需要提前使用户学会佩戴眼镜进行实践技术的操作，了解操作手势、语言指令。在建筑施工项目中，可以将建筑项目的局域网下多台设备进行联机，在协同状态下，了解施工现场的实际情况，可通过VR设备进行综合应用。创建多个空间锚点，并且当设备移动式会做出相应变化，准确调整，使虚拟模型的定位以及实体模型的位置相互一致，保证了远近距离的图像设备追踪精准度。这种多机互联的模式，可在大的空间内实现多人操作。

4古建筑工程结合混合虚拟现实技术的发展

混合虚拟现实技术在最近这几年的发展过程中，确实也得到广泛的关注，从不同的国家发展现状分析来看，国内相对来说在混合虚拟现实技术发展方面，起步较晚，而且在系统应用技术上设计的研究面都比较单一。虽然说国内的混合虚拟现实技术发展起步晚，但很多学者以及研究的专业人员已经开始重视这方面的研究工作，尤其是一些国内的高等院校，在增强现实的一些算法与设计技术上面，已经有了一定的成效，如摄像机校准法、虚拟物体注册算法等，这些算法可以解决虚拟现实技术中的不同问题。北京理工大学光电技术与信息系统实验室研发出来了数字圆明园，可以利用AR技术将数字技术相结合，直接将圆明园的废墟和当年未破坏的圆明园实施常见，相互叠加，让游客可以感觉到圆明园之前的原状，这就是一种虚拟现实技术的重要应用[6]。当然，虚拟现实技术属于一种高科技的技术产业，在国内的应用市场中也有广泛的发展潜力，中国处于一个起步的阶段，相信在未来的几年发展中，会有更多的企业以及更多的技术人员重视这项技术的实践，开发和应用。

5结语

总体来说，混合虚拟现实技术在虚拟世界，现实世界及用户之间搭建起一个交流的桥梁，在整个应用的过程中都体现了这一项技术的重要优势，确实这一项技术在古建筑施工中起到了关键的作用。相信在未来几年的发展中，虚拟现实技术会在生活中越来越常见，改变了人们的生活方式，改变了工作的方式，改变了学习和娱乐的方式，对整个古建筑复原行业来说，都是一种促进发展的作用。

参考文献

[1]张杰，陈恒鑫，王家辉.虚拟现实技术在中国古建筑教育的应用——斗拱文化体验式教学软件的设计与实现[J].高等建筑教育，2019，28（4）：139-146.

[2]李传刚.三维激光虚拟现实技术在古建筑破损重建中的运用研究[J].居舍，2020（4）：52-53.

[3]龙丹，李望秀.基于虚拟现实技术的古建筑复原动画的研究与实现[J].信息技术与信息化，2019（2）：12-13，16.

[4]韦树成，王慧.计算机虚拟现实技术在大学校园设计中的应用[J].工业建筑，2021，51（6）：248.

[5]吴玮.中国古建筑木结构边跨半榫节点抗震机理研究[D].南昌：南昌大学，2020.

[6]张乐.虚拟现实技术在安全工程中的实施对策[J].居业，2021（7）：103，105.