基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能終端導(dǎo)游系統(tǒng)

林櫟，李劍，覃楨楨，鄭煜

摘 要：隨著智能手機(jī)的普及與發(fā)展，基于手持設(shè)備的自助導(dǎo)游模式廣泛得到人們的關(guān)注。本文利用互聯(lián)網(wǎng)+導(dǎo)游、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)[1]（Augmented Reality，簡稱AR）、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，研發(fā)運(yùn)行于手機(jī)、平板電腦等智能終端之上的智能導(dǎo)游系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將實(shí)景拍攝與GPS定位導(dǎo)航和語音解說播報(bào)等功能有機(jī)地結(jié)合起來。通過在拍攝實(shí)景中嵌入動(dòng)畫導(dǎo)游人物解說、導(dǎo)航、特色旅游產(chǎn)品推薦/在線購買、廣告推送等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)一種“仙人指路”的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)和使用效果，為游客提供更為智能和友好的交互體驗(yàn)，也為新疆推動(dòng)智慧型旅游產(chǎn)業(yè)做貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+導(dǎo)游；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；GPS；智能導(dǎo)游系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Intelligent Terminal Guide System Based on Augmented Reality Technology

LIN Li，LI Jian，QIN Zhenzhen，ZHENG Yu

（Xinjiang Institute of Electronics，Limited by Share Ltd.，Urumqi 830013，China）

Abstract：With the popularization and development of the smart phone，the self-help guide model based on handheld devices has gained wide attention.With the cutting-edge information technology of Internet plus guide，Augmented Reality（AR）and mobile Internet，this paper develops an intelligent guide system running on smart phones，tablets and other intelligent terminals.Live view shooting is integrated with GPS navigation，audio guide and other functions.By embedding the animation guide characters，narration，navigation，distinctive tour products，online purchase，advertising and other content into the live view，the AR display and application effect of Fairy Guide is achieved.The system provides visitors with more intelligent and friendly interactive experience，and contributes to the construction of the intelligent tourism industry in Xinjiang Province.

Keywords：Internet plus guide；augmented reality；mobile Internet；GPS；intelligent guide system

1 引言（Introduction）

隨著移動(dòng)終端的不斷發(fā)展，GPS定位技術(shù)日趨成熟[2]，無線通信技術(shù)的數(shù)據(jù)接入質(zhì)量和效率不斷提高，移動(dòng)智能終端隨時(shí)隨地地進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，智能終端搭載的操作系統(tǒng)也在不斷地完善，使得基于移動(dòng)智能終端的移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。加之互聯(lián)網(wǎng)+導(dǎo)游、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡稱AR）、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等前沿信息技術(shù)在各種智能手機(jī)、平板電腦等智能終端之上的智能應(yīng)用。今天，人們已經(jīng)不滿足傳統(tǒng)的旅游方式，旅游業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展，要利用現(xiàn)代化的新技術(shù)、新裝備改造和提升旅游業(yè)，正在成為新時(shí)期旅游業(yè)發(fā)展的新趨勢。未來將以智能化、共享化為特征的實(shí)景三維地理信息系統(tǒng)[3]服務(wù)成為行業(yè)主流。隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的浪潮，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能終端導(dǎo)游系統(tǒng)，必將為旅游事業(yè)插上騰飛的翅膀，帶來新的改變！

2 互聯(lián)網(wǎng)+導(dǎo)游（Internet plus guide）

通俗地說，“互聯(lián)網(wǎng)+導(dǎo)游”就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)”，但這并不是簡單的兩者相加，而是利用信息通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)。它代表一種新的社會(huì)形態(tài)，即充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)資源配置中的優(yōu)化和集成作用，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各領(lǐng)域之中，提升全社會(huì)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和實(shí)現(xiàn)工具的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形態(tài)。

旅游業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今世界推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的兩大最為新興、最為顯著的力量。

首先，游客需要這樣一個(gè)系統(tǒng)。其次，旅游監(jiān)管部門需要這樣一個(gè)系統(tǒng)。再次，旅行社需要這樣一個(gè)系統(tǒng)。然后，導(dǎo)游也需要這樣一個(gè)系統(tǒng)。最后，從行業(yè)發(fā)展角度而言也需要這樣一個(gè)系統(tǒng)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+導(dǎo)游”必將主導(dǎo)旅游行業(yè)。

3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented reality）

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡稱AR），是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)[4]。這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)，是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)。它包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。endprint

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)把原本真實(shí)世界中一定時(shí)間和空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息（視覺、聽覺和觸覺信息等）疊加增強(qiáng)到現(xiàn)實(shí)世界被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)，給用戶營造出“身臨其境”的感覺。隨著隨身電子產(chǎn)品CPU運(yùn)算能力的提升，預(yù)期增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途將會(huì)越來越廣。

4 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（Mobile internet）

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，就是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來成為一體，是互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)、平臺(tái)、商業(yè)模式和應(yīng)用與移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合并進(jìn)行實(shí)踐的活動(dòng)的總稱。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)必須具備“小巧輕便”及“通信便捷”兩個(gè)特點(diǎn)。這不是簡單的移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，面是一個(gè)全新的互聯(lián)網(wǎng)——Web3.0。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)包含終端、軟件和應(yīng)用三個(gè)層面。終端指的就是智能手機(jī)、平板電腦等，軟件主要是操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用層就是各類IPS所提供的應(yīng)用與服務(wù)[5]。GPRS、3G、4G和WLAN或WIFI構(gòu)成的無縫覆蓋，為以移動(dòng)終端設(shè)備凸顯的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入巨大的能量。

5 GPS（Global positioning system）

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，誕生智能終端中引用GPS。它通過利用三顆以上衛(wèi)星的已知空間位置，用空間距離交會(huì)法，求得地面待定點(diǎn)的位置，這就是GPS衛(wèi)星定位的基本原理。

GPS在手機(jī)定位功能能過GPS定位技術(shù)中的單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位方法來實(shí)現(xiàn)。在定位過程中，接收天線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也是相對(duì)的，通常是指待定點(diǎn)的位置，相對(duì)其周圍的點(diǎn)位發(fā)生顯著的變化，或針對(duì)所研究的問題和事物來說，其狀態(tài)在觀測期內(nèi)不能是靜止的，可以忽略。單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位是用安設(shè)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體上的GPS信號(hào)接收機(jī)，自主地測得該運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)時(shí)位置，從而描繪出該運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)行軌跡。

6 智能終端導(dǎo)游系統(tǒng)（Intelligent terminal guide

system）

隨著旅游業(yè)的快速發(fā)展及個(gè)性化旅游的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的人工導(dǎo)游已經(jīng)不能滿足游客的需求了，有關(guān)智能導(dǎo)游系統(tǒng)的研究應(yīng)運(yùn)而生。智能導(dǎo)游系統(tǒng)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，并且其在旅游業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣。

智能終端導(dǎo)游系統(tǒng)采用“互聯(lián)網(wǎng)+導(dǎo)游”的方式，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GPS等的融入，引導(dǎo)新的旅游方式、旅游消費(fèi)，極大地推動(dòng)了服務(wù)方式創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，帶動(dòng)旅游產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

智能終端導(dǎo)游系統(tǒng)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)技術(shù)、GPS定位技術(shù)、GIS技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字媒體技術(shù)和云存儲(chǔ)技術(shù)的綜合應(yīng)用，是基于現(xiàn)存旅游資源數(shù)據(jù)深度分析和關(guān)聯(lián)挖掘的智能服務(wù)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)3A及以上景區(qū)自助游信息實(shí)時(shí)在線和離線下載獲取，采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)協(xié)助旅游客戶自助選擇游線路，提供旅游景點(diǎn)簡介、景區(qū)景點(diǎn)導(dǎo)游與自動(dòng)講解等功能服務(wù)，為游客提供更為智能和友好的交互體驗(yàn)。同時(shí)通過信息化技術(shù)解決各旅游景區(qū)服務(wù)發(fā)展的瓶頸，提高景區(qū)對(duì)游客的服務(wù)效率。

智能終端導(dǎo)游系統(tǒng)由后臺(tái)管理和智能設(shè)備端軟件兩部分組成。

后臺(tái)管理主要由信息推送、游客分布、用戶管理、基礎(chǔ)資料管理等模塊組成。

6.1 信息推送

主要用于對(duì)采集到的景點(diǎn)等信息點(diǎn)進(jìn)行信息錄入，通過選擇不同的采樣類型、采集到的經(jīng)度、緯度（GPS）信息點(diǎn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)后臺(tái)會(huì)自動(dòng)將GPS經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成BD經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。采樣類型的不同，在手機(jī)端APP地圖中顯示的圖標(biāo)會(huì)有所不同。同時(shí)建立景區(qū)旅游資源數(shù)據(jù)庫。通過對(duì)景區(qū)的現(xiàn)場調(diào)研、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)歸類、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等一系列工作建立景區(qū)的導(dǎo)游資源數(shù)據(jù)庫。本數(shù)據(jù)庫是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包括地理信息、景點(diǎn)信息、解說信息、商品信息等諸多內(nèi)容。如圖1所示。

6.2 游客分布

系統(tǒng)以地圖的形式分層展現(xiàn)景區(qū)信息點(diǎn)信息（紅色標(biāo)記）、景區(qū)游客分布情況（藍(lán)色標(biāo)記），幫助景區(qū)管理人員實(shí)時(shí)掌握游客分布情況。

鼠標(biāo)點(diǎn)擊信息點(diǎn)標(biāo)記時(shí)會(huì)彈出信息點(diǎn)名稱、聯(lián)系人、聯(lián)系電話等信息。如圖2和圖3所示。

當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，這些新功能亦可快速判斷、定位、分析緊急突發(fā)點(diǎn)周圍的游客分布，精準(zhǔn)救援，快速響應(yīng)，這樣使游客的安全也得到了保障。

智能終端設(shè)備端軟件（APP）是由導(dǎo)游、天氣、發(fā)現(xiàn)、我的功能四部分組成。

6.3 導(dǎo)游

通過GPS定位手機(jī)當(dāng)前位置（野外空曠位置），并將該位置作為地圖中心點(diǎn)。當(dāng)移動(dòng)時(shí)，中心點(diǎn)會(huì)隨之改變，地圖也會(huì)隨之移動(dòng)。

當(dāng)移動(dòng)到景點(diǎn)、餐館、停車場、游樂設(shè)施、危險(xiǎn)點(diǎn)、衛(wèi)生間等信息點(diǎn)時(shí)（離目標(biāo)位置≤15米），軟件會(huì)自動(dòng)播報(bào)信息點(diǎn)名稱、簡介等信息?！霸鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)語音導(dǎo)游服務(wù)”功能是將景點(diǎn)介紹的導(dǎo)游詞與衛(wèi)星定位信息、羅盤信息等數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來。當(dāng)游客進(jìn)入景點(diǎn)范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示游客進(jìn)入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)?zāi)Ｊ?。啟?dòng)該模式后，嵌入實(shí)時(shí)攝像畫面的動(dòng)畫智能助手能夠根據(jù)當(dāng)前定位點(diǎn)的定位信息和羅盤方位信息自動(dòng)調(diào)用導(dǎo)游詞自動(dòng)講解，同時(shí)按預(yù)先規(guī)劃的路線在實(shí)時(shí)攝像界面中提示游客前進(jìn)、休息或購物的方向，為游客提供一種類似于“仙人指路”的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)效果。在方便游客的同時(shí)，加深游客的旅游印象，提升游客體驗(yàn)感受。

如對(duì)地圖中出現(xiàn)的某個(gè)信息點(diǎn)有興趣，或想前往了解，可以直接點(diǎn)擊該信息點(diǎn)圖標(biāo)，軟件會(huì)根據(jù)游客當(dāng)前坐標(biāo)自動(dòng)計(jì)算距離目的地信息點(diǎn)的距離，并通過語音播放的方式告知游客。點(diǎn)擊信息點(diǎn)圖標(biāo)的同時(shí)會(huì)在圖標(biāo)上方顯示信息點(diǎn)名稱。

導(dǎo)游模塊分為離線和在線導(dǎo)游，但第一次使用該軟件時(shí)需聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，以便軟件將服務(wù)端信息點(diǎn)數(shù)據(jù)下載到手機(jī)。當(dāng)下次在無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)游時(shí)，重新運(yùn)行該軟件，軟件將自動(dòng)切換到離線導(dǎo)游模式進(jìn)行信息點(diǎn)播報(bào)、介紹和指定信息點(diǎn)距離播報(bào)功能。如圖4所示。

6.4 天氣

天氣模塊在手機(jī)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)（WIFI、GPRS）下會(huì)自動(dòng)調(diào)用天氣預(yù)報(bào)接口，實(shí)時(shí)顯示景區(qū)溫度和未來三天景區(qū)天氣情況，讓游客更好地安排出行游玩。當(dāng)無網(wǎng)絡(luò)或離線狀態(tài)時(shí)，天氣預(yù)報(bào)信息將不會(huì)顯示。如圖5所示。endprint

6.5 發(fā)現(xiàn)

軟件還提供了找人功能，但前提是要找的人或游客已注冊并已登錄該軟件。當(dāng)輸入對(duì)方手機(jī)號(hào)或用戶名時(shí)，將會(huì)查找到要找的人的所在位置，如圖6所示。

點(diǎn)擊頭像，還可以自動(dòng)規(guī)劃路線尋路到要找的人，如圖7所示。

我的功能模塊也就是用戶管理功能。填入相應(yīng)的信息注冊后，登錄使用，將會(huì)把實(shí)時(shí)位置信息發(fā)送到服務(wù)端，供景區(qū)管理人員實(shí)時(shí)了解景區(qū)游客分布情況。同時(shí)當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，也能讓救援人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，便于解救。軟件使用者也可以不注冊使用該軟件，僅是功能有所區(qū)別。

7 結(jié)論（Conclusion）

本文對(duì)智能終端導(dǎo)游進(jìn)行了設(shè)計(jì)與介紹。隨著科技技術(shù)的飛速發(fā)展，智能終端導(dǎo)游系統(tǒng)的各項(xiàng)功能將會(huì)更加完善。本著以人為本的交互設(shè)計(jì)理念，在為游客提供自助旅游便利的同時(shí)，為游客提供更為智能和友好的交互體驗(yàn)，從而進(jìn)一步提升旅游業(yè)的信息化發(fā)展水平和服務(wù)質(zhì)量。智慧旅游的建設(shè)步伐將更加快速，這些都是推動(dòng)我國旅游業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。提高旅游企業(yè)從業(yè)人員工作效率，在擴(kuò)大市場覆蓋面的同時(shí)豐富旅游產(chǎn)品，更好地為游客服務(wù)，為游客帶來便利，使我國旅游業(yè)進(jìn)入全新的時(shí)代[6]。

參考文獻(xiàn) （References）

[1] WJ Wang，HG Wan.Real-time camera tracking using hybrid features in mobile augmented reality[J].Science China Information Sciences，2015，58（11）：1-13.

[2] Y Lei，T Wang，J Wu.Vehicles relative positioning based on ZigBee and GPS technology[J].International Conference on Electronics Information & Emergency Communication，2016：59-62.

[3] R Cao，Y Zhang，X Liu，Z Zhao.3D building roof reconstruction from airborne LiDAR point clouds： a framework based on a spatial database[J].International Journal of Geographical Information Science，2017，31（7）：1359-1380.

[4] 楊克，韓雪，周宗鉑.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事裝備教學(xué)中的應(yīng)用分析[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2017，13（25）.

[5] 李剛，楊屏，張紅.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展研究[J].廣播電視信息，2015，4：46-47.

[6] 李冰.智能導(dǎo)游系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（7）：155-156.

作者簡介：

林 櫟（1981-），男，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：軟件開發(fā).

李 劍（1981-），男，本科，高級(jí)工程師.研究領(lǐng)域：軟件開發(fā).

覃楨楨（1990-），男，本科，工程師.研究領(lǐng)域：自動(dòng)控制.

鄭 煜（1981-），女，本科，工程師.研究領(lǐng)域：軟件開發(fā).endprint