移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在高校圖書館的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景分析

●楊煥昌

(合肥師范學(xué)院　合肥　230601)

?

【資源·共享】

移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在高校圖書館的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景分析

●楊煥昌

(合肥師范學(xué)院合肥230601)

[摘要]近幾年移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在高校圖書館的應(yīng)用越來越多，其優(yōu)勢(shì)也日益凸顯。文章研究了移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在高校圖書館的應(yīng)用情況，分析了其對(duì)高校圖書館的重要意義。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)能與高校圖書館的資源與服務(wù)結(jié)合，產(chǎn)生很多新奇的功能，使資源更加開放化，服務(wù)更加人性化，管理更加智能化。參考文獻(xiàn)13。

[關(guān)鍵詞]移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)高校圖書館智能手機(jī)

1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)定義及發(fā)展

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality)，簡(jiǎn)稱AR，運(yùn)用于移動(dòng)環(huán)境，移動(dòng)終端的AR也被稱為Mobile AR 或MAR。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是實(shí)時(shí)地、直接或者間接地對(duì)真實(shí)世界中的實(shí)體元素疊加計(jì)算機(jī)生成的輸入(如聲音，視頻，圖形或者GPS數(shù)據(jù)等)達(dá)到對(duì)現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)或補(bǔ)充[1]。Ronald Azuma提出，AR包含三方面內(nèi)容：虛實(shí)融合、實(shí)時(shí)交互、三維跟蹤注冊(cè)。其中跟蹤注冊(cè)(Tracking)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的核心技術(shù)，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實(shí)的完美接合，必須將虛擬物體合并到現(xiàn)實(shí)世界中的準(zhǔn)確位置。跟蹤技術(shù)有三種：基于傳感器的跟蹤技術(shù)，基于視覺的跟蹤技術(shù)，還有是兩種方式混合使用的[2]。

早在上個(gè)世紀(jì)60年代，人們就開始了對(duì)AR的研究。但是很多研究限制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)原因被擱淺了。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有強(qiáng)大功能的智能終端逐漸滿足了AR的硬件要求，特別是智能手機(jī)的出現(xiàn)，成為實(shí)現(xiàn)AR的絕佳工具。可攜帶性好和易操作的優(yōu)點(diǎn)讓AR的很多功能不再停留于想象，而是變成了事實(shí)?，F(xiàn)在AR的應(yīng)用已經(jīng)拓展到多個(gè)領(lǐng)域并延伸到了圖書館。

2AR在高校圖書館的應(yīng)用概述

2.1基于傳感器的AR應(yīng)用

主要利用智能手機(jī)傳感器進(jìn)行定位追蹤，提供基于位置的信息服務(wù)。以AR導(dǎo)航為主，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同又分為室外導(dǎo)航和室內(nèi)導(dǎo)航。

室外導(dǎo)航利用手機(jī)全球定位系統(tǒng)(GPS)獲取用戶位置信息，并提供個(gè)性化導(dǎo)航服務(wù)。例如,北卡羅萊納州立大學(xué)的校園導(dǎo)覽軟件WolfWalk[3]。德國(guó)巴伐利亞州立圖書館的Ludwig II，可以按用戶所在位置，提供路德維希二世的“童話城堡”有關(guān)的圖像和文獻(xiàn)[4]。可以說這些應(yīng)用不止起到導(dǎo)航作用，更像是連接過去和現(xiàn)在的工具，讓人有時(shí)空穿越之感。不但對(duì)圖書館的資源有了新的了解，對(duì)歷史也有了更深的認(rèn)識(shí)。

室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用比較有代表性的是奧盧大學(xué)圖書館的SmartLibrary，利用PDA(掌上電腦)在圖書館內(nèi)搜索圖書，并且根據(jù)讀者和書架位置，給出導(dǎo)航路線[5]。室內(nèi)導(dǎo)航相對(duì)于室外導(dǎo)航存在更多困難，一方面，室內(nèi)無法使用GPS。另一方面，室內(nèi)導(dǎo)航對(duì)位置的精確度和實(shí)時(shí)交互性要求更高。

2.2基于視覺的AR應(yīng)用

(1)基于標(biāo)識(shí)圖識(shí)別。標(biāo)識(shí)圖為人工生成的具有特殊幾何形狀的圖形，將標(biāo)識(shí)圖貼于物品上通過模板匹配的方法對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。例如，維也納技術(shù)大學(xué)ARLib，在書架上貼標(biāo)識(shí)圖，查找某本書時(shí)，通過掃描書架標(biāo)識(shí)圖，命中的書架會(huì)顯示一個(gè)綠框[6]。美國(guó)邁阿密大學(xué)的ShelvAR，在書脊上貼標(biāo)識(shí)圖，通過掃描書脊上的標(biāo)識(shí)圖，以勾叉的形式指出圖書是否放置正確[7]。

詹姆斯·庫克大學(xué)開發(fā)的Libagent，通過與圖書館的管理系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了更多的功能。它有多種顯示模式，一種顯示勾叉，標(biāo)出順序錯(cuò)誤的書，類似ShelvAR。一種顯示藍(lán)色數(shù)字，即正確的排序數(shù)字。一種顯示灰色和黃色方框，在搜索圖書時(shí)，命中的圖書顯示黃色方框，并且?guī)в懈袊@號(hào)。除此之外，被借走和缺失的書都會(huì)分別顯示出來，滑動(dòng)手機(jī)可進(jìn)行模式切換[8]。

使用標(biāo)識(shí)圖的優(yōu)點(diǎn)是識(shí)別速度快，精確度高。但標(biāo)識(shí)圖需要保持完全可見，一旦標(biāo)識(shí)圖的某一部分被遮擋，就可能導(dǎo)致跟蹤注冊(cè)的失敗。而且高校圖書館的圖書一般動(dòng)輒百萬，為每本書貼標(biāo)識(shí)圖也是個(gè)不小的工程。

(2)基于自然特征識(shí)別。 不依賴于標(biāo)識(shí)圖，而是通過分析視頻圖像，獲取匹配的自然特征點(diǎn)。例如，美國(guó)斯坦福大學(xué)David Chen開發(fā)的AR系統(tǒng)，用手機(jī)攝像頭對(duì)著書脊掃描，就可以顯示書名、售價(jià)及評(píng)分等級(jí)等信息。該系統(tǒng)通過讀者的動(dòng)作進(jìn)行智能操作，當(dāng)動(dòng)作變慢或停下來時(shí)就開始識(shí)別，動(dòng)作快的時(shí)候則忽略[9]。

基于自然特征的方法，因?yàn)椴恍枰N標(biāo)識(shí)圖，在應(yīng)用上更具潛力。但要面對(duì)圖書館復(fù)雜環(huán)境的挑戰(zhàn)。圖書雜亂擺放和不規(guī)則都會(huì)給識(shí)別帶來難度。另外光線的強(qiáng)弱，手機(jī)的像素，并且拍攝時(shí)的抖動(dòng)，都會(huì)對(duì)掃描結(jié)果產(chǎn)生影響，造成信息丟失或不準(zhǔn)確。

3移動(dòng)AR應(yīng)用的特點(diǎn)

3.1沉浸感，增強(qiáng)認(rèn)知

AR技術(shù)利用計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息與現(xiàn)實(shí)接合，成為周圍真實(shí)環(huán)境的有機(jī)組成部分。充分調(diào)動(dòng)人的視覺、聽覺等感官，讓人產(chǎn)生身臨其境的奇妙體驗(yàn)，從而增強(qiáng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知。通過AR，人看到的真實(shí)場(chǎng)景會(huì)出現(xiàn)輔助信息作為注解，這其實(shí)也是信息可視化的一種形式。將抽象的概念進(jìn)行具體的表達(dá)，對(duì)隱含的信息進(jìn)行透徹的揭示，以最直觀的方式展示人類不易理解或難以察覺的信息，通過虛實(shí)結(jié)合的逼真畫面展示出來，更易于被人理解和接受。

3.2交互性，實(shí)時(shí)互動(dòng)

AR最大的特點(diǎn)在于虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景的無縫銜接、實(shí)時(shí)同步，當(dāng)人的視線或所處位置發(fā)生變化時(shí)，虛擬場(chǎng)景也隨之改變，讓用戶在真實(shí)環(huán)境中與虛擬物體進(jìn)行實(shí)時(shí)、自然的交互。如AR導(dǎo)航，根據(jù)讀者和目標(biāo)位置，實(shí)時(shí)更新顯示路線。又如增強(qiáng)圖書，用手機(jī)掃描后，平面圖變?yōu)榱Ⅲw模型，可以隨著讀者的動(dòng)作進(jìn)行移動(dòng)翻轉(zhuǎn)，展示不同的側(cè)面。有的還設(shè)置成游戲模式，掃描之后出現(xiàn)一個(gè)虛擬人(物)與其進(jìn)行游戲互動(dòng)。

3.3易用性，自然檢索

AR 技術(shù)給人帶來的是一種全新的信息獲取方式和檢索體驗(yàn)。傳統(tǒng)的信息檢索是通過用戶輸入信息，再由計(jì)算機(jī)檢索并顯示結(jié)果。而通過AR技術(shù)，不再需要鍵盤等輸入，也不需要對(duì)檢索結(jié)果篩選，只要將手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)實(shí)物，AR 程序就會(huì)對(duì)目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別，將所看信息顯示在屏幕上，使信息的獲取更為便捷。如David Chen開發(fā)的AR系統(tǒng)，相當(dāng)于對(duì)書脊圖片進(jìn)行搜索，并將搜索結(jié)果疊加到書脊上。又如諾基亞的“城市萬花筒”通過將攝像頭對(duì)準(zhǔn)一個(gè)城市的街道，就會(huì)在建筑物表面上顯示出餐館、商店、酒店等信息。

4AR對(duì)高校圖書館的意義

4.1幫助讀者找書

造成讀者找書難有兩方面原因：一是很多讀者特別是大一新生，不熟悉圖書館，更不懂圖書館分類法；二是找書都是憑借在書店的經(jīng)驗(yàn)，這在圖書館就不適用了?，F(xiàn)在高校圖書館規(guī)模不斷擴(kuò)大，藏書量越來越多，讀者在偌大的圖書館往往不知道何去何從。找書這看似簡(jiǎn)單的問題，其實(shí)是阻隔在圖書館和讀者之間的一道無形障礙。過高的時(shí)間成本降低了他們對(duì)圖書館的使用熱情。

利用AR系統(tǒng)導(dǎo)航和圖書定位，可以有效地減少找書的時(shí)間。通過在手機(jī)上顯示位置信息，以用戶的視角進(jìn)行導(dǎo)引，讓找書變得既容易又有趣。大學(xué)生的智能手機(jī)圖書館服務(wù)使用意愿調(diào)查顯示，超過71%的大學(xué)生認(rèn)為利用手機(jī)在圖書館進(jìn)行導(dǎo)引的服務(wù)功能非常實(shí)用[10]?？梢妶D書館導(dǎo)航和圖書定位服務(wù)是很受大學(xué)生歡迎的。

4.2幫助圖書館推廣資源

AR的特點(diǎn)很適于館藏的展示，特別是對(duì)于貴重且易損的館藏。利用AR技術(shù)，讓讀者既能看到這些館藏實(shí)體，而且在不接觸的情況下對(duì)其產(chǎn)生更生動(dòng)的認(rèn)知。例如，曼徹斯特大學(xué)的約翰賴蘭圖書館開展的The SCARLET 項(xiàng)目對(duì)館里收藏的珍貴古籍增強(qiáng)展示[11]。資源推廣可以嵌入到AR導(dǎo)航系統(tǒng)中，將讀者感興趣的信息與圖書館實(shí)景在屏幕上融合顯示，并且隨著讀者位置的改變實(shí)時(shí)更新。例如，伊利諾伊大學(xué)香檳分校Jim Hahn等開發(fā)出的Minrva，可以根據(jù)讀者的位置進(jìn)行圖書推薦，并將OCR(光學(xué)字符識(shí)別)與AR結(jié)合，通過掃描書的分類號(hào)查找類似書籍[12]。

4.3幫助館員快速理架

很多讀者在書庫看書，往往會(huì)忘記把書放回原位，導(dǎo)致圖書亂放現(xiàn)象。一方面書順序亂了，其他讀者找書變得困難，另一方面也增加了館員的工作。利用AR軟件，復(fù)雜的圖書分類號(hào)被簡(jiǎn)單易懂的標(biāo)志代替，找書和排架變得易如反掌。只要掃描一下就能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)排的書，并且給出正確的排序?？梢杂行岣吖ぷ餍?，將館員從枯燥重復(fù)的勞動(dòng)中解脫出來。值得一提的是，AR可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)RFID的圖書定位功能，但成本要低得多。

4.4促進(jìn)紙質(zhì)書本和電子資源的進(jìn)一步融合

紙質(zhì)書本為實(shí)體元素，作為傳統(tǒng)的知識(shí)載體，在閱讀體驗(yàn)上有其不可替代的優(yōu)勢(shì)；電子資源為虛擬元素，易于檢索使用，在知識(shí)的獲取上更加快捷，利用AR可以同時(shí)發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)。讀者在使用紙質(zhì)書本時(shí)，通過手機(jī)掃描可以檢索和顯示相應(yīng)電子資源，讓電子資源和紙質(zhì)書本自然地銜接在一起，在兩者之間自由切換。對(duì)讀者來說，資源利用更加充分、高效。

AR與圖書館的結(jié)合會(huì)產(chǎn)生豐富的功能，既可以作為個(gè)性化服務(wù)接口，提供基于位置的閱覽和推薦服務(wù)，滿足讀者的個(gè)性化信息需求；又可以作為實(shí)時(shí)交互平臺(tái)，與讀者進(jìn)行更多互動(dòng)；并且利用AR的交互性，以自然的方式觸發(fā)圖書館服務(wù)，使圖書館的服務(wù)更加智能化。人性化AR將推動(dòng)以圖書館為中心到以讀者為中心服務(wù)模式轉(zhuǎn)移，讓圖書館更易于被讀者接受和使用，讓信息服務(wù)觸手可及。

《新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告(2014圖書館版)》指出，隨著越來越多的研究數(shù)據(jù)被收入出版物和內(nèi)容龐雜的數(shù)據(jù)庫，圖書館需要重新規(guī)劃如何幫助讀者尋找有效瀏覽和發(fā)現(xiàn)新信息的機(jī)會(huì)[13]。顯然，AR可以幫助圖書館應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。AR既可以面向圖書館用作圖書管理；又可以面向讀者，作為資源發(fā)現(xiàn)的好幫手。它可以和圖書館的資源與服務(wù)有機(jī)結(jié)合，使資源更加開放化，服務(wù)更加人性化，管理更加智能化。不過開發(fā)AR軟件仍存在很多困難。硬件方面，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的目標(biāo)識(shí)別與跟蹤注冊(cè)會(huì)產(chǎn)生大量運(yùn)算，需要高性能硬件作為保證，軟件方面，國(guó)內(nèi)尚無成熟的開發(fā)平臺(tái)，國(guó)外開發(fā)平臺(tái)對(duì)國(guó)內(nèi)支持還不夠完善。而且增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)需要大量的3D模型等素材，內(nèi)容制作成本巨大。此外，AR在圖書館的應(yīng)用方面也面臨圖書館環(huán)境和條件的約束。但這些都難掩AR的魅力和應(yīng)用潛力。AR目前正處于起步階段，相信隨著智能手機(jī)性能的提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，這些問題都將迎刃而解。

參考文獻(xiàn)

[1]Augmented reality [EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality.[2015-08-06].

[2]Zhou F, Duh H B, Billinghurst M. Trends in augmented reality tracking, interaction and display: A review of ten years of ISMAR[J]. IEEE/ACM International Symposium on Mixed & Augmented Reality, 2008:193-202.

[3]WolfWalk [EB/OL].http://www.lib.ncsu.edu/wolfwalk/.[2015-07-16].

[4]Ceynowa K. Information "On the Go"[J]. Bibliothek Forschung Und Praxis, 2012, 36:64-69.

[5]Aittola M, Ryhanen T, Ojala T. Smartlibrary-Location-Aware Mobile Library Service[J]. Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services, 2003:411-416.

[6]Umlauf E J, Piringer H, Reitmayr G, et al. ARLib: The Augmented Library[C] // The First IEEE International Workshop,

2002.

[7]Brinkman B, Brinkman S. AR in the library: A pilot study of multi-target acquisition usability[C]// Mixed and Augmented Reality (ISMAR), 2013 IEEE International Symposium onIEEE, 2013:241 - 242.

[8]Shatte A, Holdsworth J, Lee I. Mobile augmented reality based context-aware library management system[J]. Expert Systems with Applications, 2014, 41(5):2174-2185.

[9]Chen D, Tsai S, Hsu C H, et al. Mobile augmented reality for books on a shelf[C]// Barcelona:IEEE International Conference on Multimedia & Expo, 2011:1-6.

[10]丁學(xué)淑,馬如宇. 大學(xué)生的智能手機(jī)圖書館服務(wù)使用意愿調(diào)查[J]. 圖書館建設(shè),2012(4):46-50.

[11]Guyda Armstrong, John Hodgson, Frank Manista, et al. The SCARLET Project: Augmented Reality in special collections[J]. SCONUL Focus,2012,54:52-57.

[12]Hahn J. Undergraduate research support with optical character recognition apps[J]. Reference Services Review, 2014(2):336-350.

[13]張鐵道,吳亞婕,王俊穎. 圖書館服務(wù)就在你指尖——新媒體聯(lián)盟2014圖書館版地平線報(bào)告[J]. 北京教育(高教),2015(3):16-18.

(賴寧編發(fā))

The Application Status and Prospect Analysis of Mobile Augmented Reality in Academic Library

Yang Huanchang

(Hefei Normal University, Hefei, Anhui 230601, China)

AbstractIn recent years, more and more application of mobile augmented reality in academic library with its advantages emerge increasingly. This paper investigates the application of mobile augmented reality in academic library and analyzes its important significance for academic library. Mobile augmented reality can integrate with the library's resources and services to generate many new novel functions which make the academic library become more open, more humanized and more intelligent. 13 refs.

KeywordsMobile augmented reality. Academic library. Smart phone.

[中圖法分類號(hào)]G250.7

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1003-7845(2016)03-0052-03

[作者簡(jiǎn)介]楊煥昌 ，館員，現(xiàn)在合肥師范學(xué)院圖書館工作。

[收稿日期]2016-01-21