基于AR技术的高校嵌入式图书馆导览系统设计

高校图书馆导览的意义

 高校图书馆馆藏空间大、资源丰富、布局多样,随着高校的多校区发展,同一所高校有着一座或者两座以上的图书馆已成一种常态。由于物理空间的限制,客观地导致读者在使用图书馆资源时存在一定的困难。读者在使用图书馆资源和服务之前,首先要了解图书馆的空间区域划分、馆藏资源布局等,为减少读者因对物理空间和资源服务的不熟悉从而造成的不必要的烦恼,更好地服务于教学科研,对高校图书馆有关馆藏空间、资源布局以及各种服务设备等的导览工作需求日益增多,开展导览服务变得越来越有必要。

高校图书馆导览的主要形式及现状

据调查,现有高校图书馆导览大致有以下几种形式:

(1)实地导览:这种方式是最传统的导览方式,最大的优点可以实地参观,且最为真实和详细,国内很多高校图书馆在新生入学期间提供此类服务,其中较为知名的有清华大学图书馆开展的“迎新导览培训”和武汉大学图书馆的“同游图书馆”。实地导览也存在缺点:第一,受到时间与空间的限制,读者需要在开放时段亲临图书馆。第二,图书馆需要投入人力资源,安排馆员或志愿者带领读者并提供讲解服务。第三,导览过程中可能产生噪音,如果一次性进入图书馆的人数过多,可能影响图书馆的安静氛围。

(2)导航图:19世纪末及20世纪初,随着电脑等电子产品成熟、Photoshop等制图软件及海报打印的普及,各个图书馆都制作了导航图海报,以满足参观图书馆的读者导览需求。更有部分图书馆将导航图放在互联网上,供来馆或者想预约来馆的读者下载浏览。导航图的出现开启了读者通过互联网了解图书馆的导览方式。

(3)视频导览:随着Flash等视频制作软件的成熟,大部分图书馆都将馆舍和资源制成视频放在馆网上供大家下载浏览。不过,如今视频导览在形式和内容上越来越偏重图书馆的宣传方面,导览的功能则越来越少。例如2017年华东师大制作了一个Flash宣传片,在微信公众号上推送了一篇题为“一份来自图书馆的自我介绍”的资源宣传,可以详细地介绍图书馆某些资源或者设备的使用。

(4)动态导览图:动态导览图与视频导览是同时代的产物,用一幅幅连续动态的图片来介绍图书馆的馆舍布置与资源。读者点击某个部门就可以出现部门的场景,比较直观地看到各处馆舍部门的场景,鉴于当时的设备与软件限制,动态导览图显示的是平面的场景,不能左右移动浏览整个场景。

(5)全景视频导览:这种导览可以在电脑或者手机上点击,一帧帧的画面或者场景浏览,制作全景视频需要全景摄像机或者几台摄像机一张张拍下图书馆的照片,并进行合成,制作效果虽然精细,但不够立体化,不能俯视全局,只能一次次点击实现场景的逐个切换。

(6)VR导览:VR技术(全称VirtualReality)即虚拟现实技术,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。近两年随着VR技术的发展及硬件设备的成熟,VR导览成为最时兴的导览方式。有部分高校图书馆正在做此类尝试,例如,2008年,国家图书馆推出“国家图书馆虚拟现实系统”,是VR技术首次在国内图书馆的运用,用户可以实现虚拟馆内游览、从书架上取书和翻看图书等体验;此外新加坡国立大学图书馆、美国的辛辛那提大学图书馆、清华大学图书馆等多家图书馆均开通了网上漫游图书馆栏目;此外,2017年北京大学图书馆布置了“VR全景体验展”。VR导览虽然能有身临其境的沉浸感觉,让用户感到仿佛浸入了现实中,但用户观看时需要额外的穿戴设备,如VR眼镜等。另外,制作VR视频对开发者的拍摄、合成技巧和制作设备要求较高,投入成本和产出效益不理想。以目前的技术仍无法解决用户观看VR视频时产生的晕眩感。

(7)AR导览:AR技术(全称AugmentedReality)即增强现实技术,是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、三维模型的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。与VR技术创建的虚拟世界相比较,AR技术则是通过电脑技术,将虚拟信息应用到真实世界,实时叠加到同一个画面或空间同时存在。AR是将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,把原术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。2图书馆增强现实技术的综述及图书馆增强现实导览系统设计思路

图书馆增强现实技术的综述

国外已有不少图书馆将增强现实技术应用于书籍的定位中,方便用户的找书及馆员的排架。如芬兰奥卢大学帮助用户寻书的应用Smartlibrary、美国迈阿密大学图书馆的排架应用ShelvAR、印度国家设计学院的研究生为图书馆开发的用户寻书应用librARi;也有将增强现实技术运用于书籍介绍中,如英国曼彻斯特大学、约翰·里兰兹图书馆合作的SCARLET与SCARLET+项目、美国宾汉姆顿大学图书馆开发的“奇妙的AR图书”项目等。国内也有将增强现实技术应用于图书馆建设的实例,如北京邮电大学栾英博的“智能图书馆中实景导航系统的研究与实现”,中国美术学院周伟等人为该校图书馆实现了基于AR技术的图书导航系统。但这些案例的共同点是必须基于实地进行书籍查找或图书导航,即用户必须在图书馆内使用,无法实现随时随地了解馆舍布局及馆藏。此外这些案例仅将增强现实技术运用在图书馆的某项服务中,用户无法了解图书馆的整体概况和资源布局。

图书馆增强现实技术的应用分析

国内外高校图书馆目前已开发的基于增强现实技术的案例分为三类:①应用于图书排架、书籍查找等业务,即图书导航;②用于协助研究者对书籍,尤其是古籍进行研究;③将图书馆的历史资料运用在校园景点AR介绍中。这些案例将增强现实技术应用于图书馆业务,使用过程更直观方便,用户更容易接受;但目前已有增强现实技术在图书馆领域的应用有待提高的有以下两点:①仅限到馆服务,即只能在图书馆内才能享受AR技术服务。②不能宏观的了解图书馆的馆舍布局和资源分布,功能较为单一。如何开发一种增强现实系统即让用户不受地域限制地了解图书馆,又可让用户选择自己感兴趣的部门资源进行详细探究呢?本文就是以这个目的为出发点而开发的“图书馆增强现实导览系统”。

图书馆增强现实导览系统设计思路

图书馆增强现实导览系统(图书馆增强现实导览系统简称TSGDL系统)是基于AR技术开发的图书馆导览系统,其设计思路是建立一个虚拟的三维模型,让用户与之互动,系统在完成“对图书馆进行三维建模”“图像识别”“模型互动功能的实现”三大模块后,用户就可以通过该系统,随时随地了解图书馆空间布局、资源情况,并实现书目检索等功能,从而建立一个综合性的导览系统。该系统的技术特点是:①虚拟世界和真实世界的信息无缝结合,产生一个虚实结合的空间画面;②具有实时交互性,在虚实结合的空间中为用户提供同步的信息交互,从而获得更好的沉浸式体验;③可跟踪、定位并注册位置,在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。图书馆增强现实系统开发完成后会导出并生成Android系统下运行的名为“TSGDL”的软件安装包,用户只需要利用Android系统的智能手机下载并安装此安装包,即可生成一个名为的“TSGDL”的移动应用。用户点击并打开该移动应用后,用手机摄像头扫描系统已预先设定的识别图(系统预先设定的识别图可以是任意图片或二维码,电子或纸质图片均可,例:TSG-DL系统选用图1作为识别图),即可生成图书馆三维虚拟模型。当用手指触动屏幕时就可与三维虚拟模型互动,更直观地了解图书馆空间布局等,不受时间和空间的限制,同时兼具趣味性。TSGDL系统中建筑物3D模型基于软件本地数据进行运算,用户在下载软件安装包之后访问软件中的内容仅占用较少的网络流量。

AR技术运用于图书馆导览的优化、创新与前景

目前该系统已在基于Android系统的移动设备上安装与测试成功,测试结果说明该系统技术路线切实可行、实现方法具体有效,现已实现了不受地域限制的图书馆空间布局导览、资源介绍与书目检索等功能。在系统开发过程中,发现TSGDL系统有如下特点:①打破了传统导览对时间、空间及工具等要求,随时随地用手机、平板等个人移动设备就可以体验观赏。②三维效果展现图书馆,不但使馆藏空间与区域布局一目了然,而且,用户通过使用移动手机应用获得的趣味性更多。③功能模块可以继续扩展。本系统实现了模型脱卡、旋转与缩放,在此基础上可以嵌入视频、书目导览与图书AR简介等功能,通过对每位读者检索和点播信息的记录进行大数据模型分析,可以进一步开发针对每位读者的个性化信息推送、图书书目信息、图书被借阅历史、书评信息以及读者之间的在线实时沟通等功能。近期,在广东外语外贸大学图书馆2018年迎新活动准备期间,邀请了部分读者试用该系统。试用读者反映通过该系统可以非常直观的了解图书馆的空间布局与功能分区(比如:点击识别图左右两侧可浏览不同楼层的模型;手指在屏幕上滑动可以实现三维虚拟模型的放缩及旋转;触碰三维虚拟模型中设置的检索锚点可进入广东外语外贸大学图书馆书目检索网页,随后在网页上进行书目检索等)。但读者也反映该系统互动功能仍有待完善(比如:暂时还不能根据读者的学科背景进行针对性的特色导览)。系统开发者也在着手完善TSGDL系统的知识图谱和知识库。相信随着人工智能算法的引入和人工智能数据库的不断增强,系统的互动功能将进一步提高。