1、毕业设计(论文)论文题目 AR 技术在特定图标转视频演示中的研究与开发 Research and Development of AR Technology in Demonstration of Specific Icons学 生 姓 名： 学 号： 二级学院名称： 电子信息学院 专 业： 广播电视工程 指 导 教 师： 职 称： 讲 师 合作/企业教师： 职 称： AR 技术在特定图标转视频演示中的研究与开发摘要:在新兴数字媒体急速发展的背景下，传统媒体面临诸多困境，在自身转型问题上亟需进行拓展及效率的提高。AR 增强现实技术对于传统媒体的转型而言更是一次机遇。传统媒体可借助 AR 技术实现
2、多样立体化、全媒体交互式传播，进而实现新的跨越发展。本课题主要讨论的是 AR 技术在特定图标转视频演示中的研究与开发，其实现过程可归纳为以下三步，第一步：在报刊、 图书上印刷经过 AR 处理的 “交互式图片”，这些图片嵌入了通向视频、游戏等多媒体内容的接口；第二步：读者通过手机或计算机摄像头扫描图片，连通报刊、图书的后台数据库；第三步：数据库中每张图片所对应的多媒体信息，将虚拟的多媒体形象叠加到静态图片上，从而实现增强现实的效果。最后，本文分别用两套开发环境为系统搭建了实验平台，完成了测试实验，实验结果表明，传统媒体在 AR 技术的支持下可以有效的优化用户体验，增强传统媒体所欠缺的现场感和互动
3、感。关键词：增强现实；转型；交互式图片；虚拟叠加The research and development of AR technology in the video display of specific iconAbstract: under the background of the rapid development of the new digital media, the traditional media is facing many difficulties, and it needs to expand and improve the efficiency of the tra
4、nsformation. Augmented reality technology is an opportunity for the transformation of traditional media. Traditional media can use AR technology to achieve a variety of three-dimensional, all media interactive communication, and thus achieve a new leap forward development.This paper is mainly about
5、the AR technology to the research and development of video presentation in a particular icon, the process can be divided into the following three steps, the first step: the newspapers and books printed by AR processing “interactive pictures, these pictures were embedded to video games and other mult
6、imedia content interface; the second step: the reader through the mobile phone or computer camera to scan pictures, newspapers and books with the background database; the third step: the multimedia information corresponding to each image in the database, the virtual multimedia image superimposed to
7、the static image, so as to achieve the effect of augmented reality.Finally, this paper used 2 sets of development environment to build an experimental platform for the system, complete the test experiment, the experimental results show that the traditional media can effectively optimize the user exp
8、erience with the support of AR technology, enhances the traditional media lack of sense and sense of interaction.Key words: augmented reality; transformation; interactive image; virtual overlay目 录1 绪论 .11.1 选题背景与意义 .11.2 国内外研究现状 .21.3 研究目的与意义 .31.4 本文主要研究内容 .32 AR 技术在特定图标转视频演示中的总体方案设计 .32.1 系统功能和需求分
9、析 .32.2 系统总体结构 .42.2.1 标签（2D 标识图）检测技术 .42.2.2 标记内容获取与呈现技术 .53 AR 技术在特定图标转视频演示中的实现步骤分解 .63.1 2D 标识图制作模块 .63.2 虚拟物件叠加模块 .63.3 终端预览模块 .74 AR 技术在特定图标转视频演示中的实验与测试 .84.1 运行环境 .84.2 实验成果展示 .84.2.1 成果一 由 Metaio SDK 支持 .84.2.2 成果二 由 Vuforia 支持，Unity 3D 加以实现 .95 总结与展望 .125.1 总结 .125.2 展望 .12致谢 .13参考文献 .14浙江传媒
10、学院本科毕业论文 AR 技术在特定图标转视频演示中的研究与开发第 1 页 共 14 页1 绪论面对新兴数字媒介对传统纸媒的读者分流、市场分割、渠道挤压以及影响力侵蚀，人们普遍寄希望于将新兴媒介与传统纸媒进行多元化、多层次地嫁接、捆绑和组合，但结果也正如这些盲目的行为本身，带来的是纸媒媒介融合从理论到实践的迷惘构造了一种非融合的搭配、一种为融合而融合的绑定、一种“刑散神也散”的媒介结构、一种小舢板欲捆绑成大航母的幻灭 1。值此之际，一种技术正逐渐进入人们的视线，名为增强现实(Augmented Reality ，简称AR)，它将引领一股新的改革潮流。1.1 选题背景与意义AR 技术对于传统媒体创
11、新信息传播模式是一次机遇；如今传媒行业变革激荡，新兴媒体发展迅速，传统媒体面临诸多困境，一是生存之困，市场占有率和盈利能力不断下降；二是转型之困，面对新媒体、自媒体的强烈冲击，传统媒体的信息传播模式亟待改变。AR 技术的出现，无疑是传统媒体运用新技术新应用创新媒体传播方式的一次机会，报纸、电视本身就具备了丰富的内容，如果能很好与 AR 技术融合起来，借助 AR 技术实现多样化、立体化、交互式、全媒体式传播，将有利于引导其逐步转型，实现新的跨越发展 2。AR 技术有助于优化用户体验；在培养纸媒读者阅读兴趣、激发读者互动热情等方面的应用前景值得期待，百度创始人李彦宏首次提出互联网思维后，业界对此有
12、着较多的议论和不同的观点，但有一点基本达成共识，那就是重视和优化用户体验。AR 增强现实与虚拟之间的互动，使读者在阅读时，纸媒能有更多信息被展示出来，区别以往报纸呆板的形象，给了读者以全新的视听体验，这对于培养纸媒读者新的阅读兴趣点，吸引更多的读者重新拿起报纸，显然具有一定的推动作用 3。AR 技术有助于增强电视与视频节目的现场感和互动感；2008 年 CNN 对美国总统大选的电视报道中就很好地运用了 AR 技术，在大选现场的记者并不是通过普通的连线进行报道，而是电视台利用 AR 技术，使他的三维影像同时 “出现”在了演播室，与主持人进行讨论。从这个案例可以看出，电视节目利用 AR 技术，整合
13、了时间与空间，将虚拟的形象放置于真实的环境之中，使真实与虚拟结合，给观众身临其境的感觉，这对于增强电视节目的现场感，激发观众互动参与的热情，将起到巨大的推动作用 4。AR 技术还可以应用到媒体融合集成产品生产、移动客户端推广等领域；近年来，传统媒体在坚持“内容为王”的原则下，通过对新闻内容的“再编辑、再加工、再包装”，组织策划了多种形式的媒体融合集成产品，不断探索创新网络信息时代条件下新的传播模式，在如今这个网民占主导的 Web2.0 时代，“互动性 ”日益成为产品传播的制胜关键，而“参与度”极高的 AR 技术，通过虚拟三维影像等方式与受众的感官现实相结合，实现产品与用户的立体化互动，为传统媒
14、体创新融合集成产品的表现形式，逐步实现互动式传播方式提供了可借鉴的思路 5。随着传统媒体向新媒体转型融合步伐的加快，基于智能手机等移动终端载体的客户端产品如雨后春笋般涌现出来，如何在这些客户端产品中脱颖而出，除了坚持打造高品质新浙江传媒学院本科毕业论文 AR 技术在特定图标转视频演示中的研究与开发第 2 页 共 14 页闻信息聚合服务平台的理念外，还可将 AR 增强现实等先进技术与移动客户端的优质内容互为补充，先期可通过对部分互动性较强的栏目内容进行 AR 应用开发，吸引受众参与，这也有助于增加用户对移动客户端的依赖性和黏合度，进而进一步扩大传统媒体的影响力和传播力。1.2 国内外研究现状1.
15、2.1 国外研究现状增强现实是在虚拟现实的发展过程中应运而生的，它的诞生一方面是应运了时代的发展，另一方面是为了弥补虚拟现实完全脱离现实而独自呈现的不足。自 1990 年波音公司的研究员 Thomas Caudell 创造增强现实以来，越来越多的研究所、高校以及企业都开始对增强现实展开大量的研究，并取得了一定的科研成果。目前，哥伦比亚大学的 Steve Feiner 团队使用 AR 制造了一套激光打印机维修系统，用户戴上这套系统就能通过系统中的操作指示对打印机进行维护，如去下纸托盘等 6。最早提出增强现实概念的是波音公司，他们为了节约时间和成本，用 AR 技术开发了一套数字化操作系统用来帮助技
16、术人员安装组成飞机电路系统的线束，如果这项技术能成功运用到工厂中，将会带来巨大的收益。在 12 年 4 月 4 号，这款具有微型显示器功能可为智能手机提供多种服务，并可将信息传到镜片通过可穿戴设备进行控制的眼镜，它就是名声大噪的谷歌眼镜。此外谷歌的另一个竞争对手横空出世，此款 AR 眼镜可通过手势进行识别，配备了低延迟的三维摄像机以及可穿戴式双眼显示器，涵盖众多优点的产品还由爱普生生产商保驾护航，虽本款产品还处于研发阶段，但势必对谷歌造成一定程度上的威胁哦。1.2.2 国内研究现状在 20 年代 90 年代初我国的虚拟现实技术才算是起步了，相较于其他发达国家而言速度算是慢的了，故随之而出的增强
17、现实技术也稍晚于其他国家，但近年来，为了赶超其他国家的发展水平，我国出题了一系列推进措施，社会各界也都给了高度重视，包含各大高校都纷纷参与了 AR 技术的研究。华中科技大学对基于增强现实的遥操作关键技术进行了研究，提出了一种基于视觉的增强现实跟踪注册方法和基于实时定标策略的虚实配准方法，设计了一种基于标示角点与全局单应性矩阵相结合的三维注册方法。上海交通大学提出了空间增强现实流水线概念；浙江大学以基于定位标记的视频检测为基础，从增强现实环境中的阴影生成方法和光线检测算法入手，提出以场景管理为核心的增强现实软件框架ARSGF7。国内企业视辰信息科技（上海）有限公司自主研发独立的 AR 引擎 Ea
18、sy AR，同时，基于 Easy AR 有独立研发出 AR 一系列产品（ AR 浏览器，AR 编辑器，AR 情境教育产品等等） 8。除此之外，从 2012 春晚开始，AR 增强现实开始进入大家的视野，并更多的应用于媒体界，这使得媒体节目更具有观赏性。浙江传媒学院本科毕业论文 AR 技术在特定图标转视频演示中的研究与开发第 3 页 共 14 页1.3 研究目的与意义本课题的目标是想解决或缓解传统纸媒在转型过程中遇到的转型难、转型慢、受新媒体冲击大等客观存在的问题。主要应用于传统纸媒与 AR 的技术融合，借助于 AR 技术将纸媒与媒体素材库建立关联实现纸媒的多样化、立体化、交互式、全媒体式传播，有
19、利于引导其逐步转型，实现新的跨越发展。例如在报纸这类传统纸媒中，读者安装我们的 AR 软件后，通过摄像头扫描报纸中的2D 标识图，报纸上平面单调的文字形态就会以立体逼真的视频、音频甚至 3D 影像等多媒体形态呈现在手机屏幕上，让读者以立体、交互的方式阅读，实现在报纸上看视频新闻、听歌、购物、玩游戏等，让新闻可以更新更快更全面，广告可以更新颖更有趣，实现全媒体的立体传播效果 9。1.4 本文主要研究内容增强现实技术，是利用计算机技术生成一种逼真的视、听、触和动等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，把虚拟的图像、视频和文字讯息与现实生活景物结合在一起，实现用户和环境直接进行自
20、然交互 10。本次课题想达到的项目效果如下：以阅读报纸为例，读者安装 AR 软件后，通过摄像头扫描报纸，报纸上平面单调的文字形态就会以立体逼真的视频、音频甚至 3D 影像等多媒体形态呈现在手机屏幕上，让读者以立体、交互的方式阅读，实现在报纸上看视频新闻、听歌、购物、玩游戏新闻可以更新更快更全面，广告可以更新颖更有趣，实现全媒体的立体传播效果 11。传统读物 AR 应用实现的过程是：1、在报刊、 图书上印刷经过 AR 处理的 “交互式图片”。这些图片嵌入了通向视频、游戏等多媒体内容的接口；2、读者通过手机或计算机摄像头扫描图片，连通报刊、图书的后台数据库；3、数据库中每张图片所对应的多媒体信息，
21、将虚拟的多媒体形象叠加到静态图片上，从而实现增强现实的效果。2 AR 技术在特定图标转视频演示中的总体方案设计2.1 系统功能和需求分析AR 技术的出现，无疑是传统媒体运用新技术新应用创新媒体传播方式的一次机会。因报纸、电视本身就具备了丰富的内容，如果能很好与 AR 技术融合起来，借助 AR 技术浙江传媒学院本科毕业论文 AR 技术在特定图标转视频演示中的研究与开发第 4 页 共 14 页实现多样化、立体化、交互式、全媒体式传播，有利于引导其逐步转型，实现新的跨越发展 9。故本次课题需达到的项目效果如下： 以阅读报纸为例，读者安装 AR 软件后，通过摄像头扫描报纸，报纸上平面单调的文字形态就会
22、以立体逼真的视频、音频甚至 3D 影像等多媒体形态呈现在手机屏幕上，让读者以立体、交互的方式阅读，实现在报纸上看视频新闻、听歌、购物、玩游戏新闻可以更新更快更全面，广告可以更新颖更有趣，实现全媒体的立体传播效果 12。传统读物 AR 应用实现的过程是：1、在报刊、 图书上印刷经过 AR 处理的 “交互式图片”。这些图片嵌入了通向视频、游戏等多媒体内容的接口；2、读者通过手机或计算机摄像头扫描图片，连通报刊、图书的后台数据库；3、数据库中每张图片所对应的多媒体信息，将虚拟的多媒体形象叠加到静态图片上，从而实现增强现实的效果。2.2 系统总体结构本项目主要涉及的技术总结至如下 2 点：2.2.1
23、标签（2D 标识图）检测技术移动设备增强现实与图片交互的应用主要通过标签（2D 标识图）检测来确定虚拟内容。扫描结果准确率取决于标签检测技术的有效性。本次项目我们采用图形转换成数字矩阵并同数据库实时匹配的双重技术来保障标签检测技术的准确性。一重保障：在 Vuforia官网中为一张 2D 标识图申请一个唯一的 ID，此处的 ID 是自动生成的，也是数据库中存储与获取数据的唯一主键。双重保障：当用户开启应用的时候，移动设备通过摄像头捕捉画面（即 2D 标识图），直接将数据流交给底层进行图像转换，转换成数字矩阵，通过矩阵同数据库中的 ID 匹配来检测标识图后所叠加的虚拟物件。匹配成功后返回给用户终端一个特定编码，终端根据编码向服务器申请访问相应的媒体资源，服务器响应后将摄像头捕捉到的数据流一同虚拟信息绘制到屏幕上，实现预览虚拟物体在现实环境中的效果的目的（如图 2.1）。
