智能语音与全息投影技术在红色景区中的应用

杨文峰 冯学伟 邓 哲 王可瑶 常祎雯 黄新玥

(1、延安大学 数学与计算机科学学院，陕西 延安716000 2、蒲城兴镇初级中学，陕西 渭南714000 3、杭州钜功环保科技有限公司，浙江 杭州310000)

1 概述

在经济快速发展的今天，旅游已经成为了人们生活中必不可少的一部分，红色旅游景区更能在游览的同时学习历史、了解中国革命精神。传统景区讲解为人工讲解员对静态展品或场景进行解说，通过引入多种全息投影技术与智能语音相结合的虚拟讲解员，解决了传统讲解的形式单一、讲解抽象等问题，通过场景的还原、再现，使得讲解过程更加丰富，游览体验更加深入、真实。

2 空气投影和交互技术

空气投影技术的主要原理，如图1 所示。以一层水雾为屏幕，将图像投影到雾屏成像，看起来好似在空气中成像，同时可以直接触碰图像，以实现全息投影的效果。

图1 空气投影技术原理

3 激光束投射实体的3D 影像

本技术主要利用氮气和氧气在空气中散开时，气体混合为灼热的浆状物质，短时间在空气中形成一个3D 图像。该方法主要依靠在空气中不断进行小型爆破来实现。

为了保持图像的稳定持久，其图像刷新率可达到33 次/秒。但该技术本质上是类全息投影，是利用激光在高反光性气体中的暂留成像，如图2。

4 边缘消隐技术

该技术成像载体为全息膜，全息膜是一种透明的薄膜。实现原理是将画面投影到全息膜上，再利用环境布置暗场暗场来隐藏全息膜，从而实现图像悬浮在空中的效果。常见的实现方式有以下两种。

4.1 平面型

以一张矩形全息膜为幕，将图像投影在上面，而后利用暗场对其边框进行隐藏，原理如图3 所示。

图2 激光束投射实体的3D 影像原理

图3 平面型全息膜原理

4.2 棱台型

棱台型由四个相等的等腰梯形全息膜组成，如图4 所示。

图4 棱台型结构图

将其组合成棱台形，以光的折射呈现出全息投影的状态，具体原理图如图5 所示。

图5 棱台型全息投影原理图

5 旋转LED 显示技术

本技术主要依靠人眼的视觉暂留，通过LED 的高速旋转，在人眼中暂留图像片段，通过视觉暂留实现3D 效果。可通过增加LED 的数量来提高画质。单机原理图如图6。

图6 旋转LED 结构原理图

通过多个LED 条的叠加，组成矩阵式，能够拓宽显示范围，呈现更丰富的内容，具体结构原理图如图7 所示。

图7 旋转LED 矩阵

6 智能语音

通过采集大量景区讲解词以及历史知识，训练语音交互机器人，让机器人对景区相关知识有更加充分与准确的认识，通过与虚拟讲解员形象相结合，让虚拟讲解员能够与游客进行对话，保留传统讲解模式，让游客体验更加亲切。

7 结论

激光束投射实体的3D 影像技术适合于大型氛围的营造，激光的优势使得无论室内室外均可取得好的效果，尤其在夜晚更能收获极佳的效果。喷出的氧气和氮气的结合气体类似舞台效果，可以起到很好的氛围烘托的作用，加上激光束的投射，对大面积颜色进行渲染，可以使游客感受沉浸式体验。

边缘消隐技术更适合用于室内，并且大面积的使用在各个墙壁附近，甚至屋顶上。将平面型全息膜大面积部署，可以使得整个展厅内全息虚拟讲解员的自由度大大提高，讲解员可以出现在每一个位置，只需要调整投影仪的投射方向即可。

旋转LED 显示技术适用于物理位置固定的内容呈现，可用于大厅的墙壁上进行宣传类的展示，包括图片和影片，将LED矩阵扩大可呈现更好的效果。

在使用部署过程中能发现，LED 矩阵的框架对整体美感有很大的影响，这里可以采取边缘消隐技术对边框的处理办法。选择透明材料，改变边框颜色，或结合激光束投射实体技术中的氧气与氮气的结合气体，将边框覆盖，并投射出需要的氛围颜色。