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基于增强现实的文物展示系统

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:38666
  • 论文编号:
  • 日期:2024-06-23
  • 来源:上海论文网

计算机论文哪里有?本文系统通过搭建客户端-服务端架构建立增强现实设备与文物识别后台的联系,完成虚拟模型的远程传输。

第一章 绪论

1.2 国内外研究现状

1.2.1 基于增强现实的博物馆研究现状

以数字博物馆为开端,增强现实技术逐渐被应用到博物馆文物展览中。2012年,Ailsa Barry等[6]学者将虚拟信息与现实环境整合并有效融入文物故事,在博物馆文物展览中,实现了AR技术的应用。2018年,Google举办了线上虚拟博物馆,其目的是同时展示不同国家的文物作品,使用户不论何时何地都可以参观博物馆,给用户提供了一场视觉和精神盛宴。2019年,Weiting Hou[7]开发了一个基于HoloLens的博物馆展览应用系统,该系统以清晰的界面和高完成度得到用户的认可。2021年,Alana A.U.Kennedy等[8]学者在拉布雷亚(LaBreak)沥青坑博物馆(LaBreak Hotel)中以增强现实技术为理论依据,进行了一项以情感和兴趣为基础的古物陈列实验。2022年,Jiang T等[9]学者设计了基于混合现实技术的新型智能数字博物馆系统,该系统摆脱繁杂的导航方式,为游客提供更加多样化和真实的文物信息,使人机交互更加人性化。

相较于国外,国内数字博物馆起步较晚。我国学习并借鉴国外数字博物馆的发展特征,结合自己的科学技术,逐步开始重视并发展创新型科技博物馆。2018年,蔚小清[10]针对移动端中数字古物展览以及互动体验进行了设计。2019年,侯伟婷[11]将HoloLens增强现实设备应用在博物馆导览系统中,并对其可行性进行了分析,在此基础上开发了一套沉浸式导游系统。2020年,韩玉等[12]学者将结合AR与VR的技术应用于博物馆文物三维建模与展览中,实现使用者与文物的互动。

第三章 基于多头注意力机制的文物识别方法

3.1 数据集

3.1.1 制作文物数据集

在深度学习中,算法性能的优劣依赖数据集,而数据集包含训练集与测试集两部分。利用训练集来训练神经网络模型,训练结束后得到权重文件夹,使用该权重文件在测试集中进行检验。本文中自制的文物数据集共包含七类不同的文物,分别为:鼎、带盖鼎、尊、钧窑、觯、哥窑、玉器。文物数据展示如图3-1所示。

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第五章 基于增强现实的文物识别系统实现

5.1 系统总体设计

本文使用了客户端-服务端架构,以HoloLens增强现实设备作为系统客户端,以计算机搭建系统服务端,利用UDP协议在客户端与服务端之间进行数据传输,搭建了基于HoloLens的文物展示系统。在该系统中,HoloLens客户端的核心功能为信息采集、模型加载以及人机交互;服务端的核心功能为接收信息、信息识别、提供虚拟模型。系统总体结构图如图5-1所示。

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HoloLens客户端使用Unity 3D引擎开发,MRTK插件是一种混合现实资源工具包,将其导入Unity 3D中,设计并实现文物展示系统应用程序。然后,将创建好的程序打包并发布到设备所支持的平台,借助Visual Studio 2017将其部署到HoloLens中,完成客户端的开发。客户端开发结构图如图5-2所示。 

5.2 系统实现

本文系统主要分为两个部分来实现,分别为HoloLens客户端与文物识别服务端。HoloLens客户端主要功能包含信息采集、信息发送、模型动态加载与人机交互。信息采集为对被检测的目标文物进行图像采集,并将采集到的图像进行保存;信息发送为将采集到的图像通过UDP协议进行数据传输,若虚拟模型传输失败时,则系统申请发送端重新发送信息;模型动态加载为客户端在服务端完成识别任务和搜索模型任务后,获取相应模型的AssetBundle的压缩包,并通过HoloLens对其解压,在显示屏中展示;人机交互为用户通过手势与显示屏中的文物进行互动,可以对其进行放大、缩小、移动等操作。文物识别服务端主要功能包含信息接收、信息识别和虚拟模型存放。系统操作流程图如图5-8所示。

将HoloLens设备连接Wifi,并确保其与服务端在同一局域网中,HoloLens设备与计算机服务端根据HoloLens设备的IP地址及其端口号进行数据传输,并对系统的主要功能进行测试。系统主界面图如图5-9所示。

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第六章 总结与展望

6.2 未来展望

本文针对增强现实技术应用于文物展示系统时所出现的问题提出了合理的解决办法,并在文物识别和虚拟对象注册部分都展现了良好的效果。然而,在实验过程中,仍然存在一些问题有待改进。需要改进的部分有以下几个方面:

(1)本文选取的七类文物为文物大类,每一类文物还可细分为不同小类的文物,本文在识别部分未对其进行详细划分,并且文物模型制作较为粗糙。未来,在文物识别过程中,可以对每一类的文物进行详细划分,针对识别到的文物结果进行二次划分,丰富可识别的文物种类,精进文物虚拟模型的制作;

(2)本文系统采用了客户端-服务端的架构,在服务端的文物识别与模型上传部分,需要人为操作,导致该系统的运行过程较为繁杂,无法实现一键加载文物模型。未来,需要对服务端进行改进,使其可以自动调取模型,精简系统操作流程;

(3)本文系统在人机交互方面研究较少,用户与模型的交互操作有限。未来,可以依据用户需求,增加动画效果、音效等功能,丰富展览的趣味性。

参考文献(略)

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