基于增強現(xiàn)實技術(shù)的保障性住房管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

黎予嫣 劉峻 張峻峰

【摘 要】保障性安居工程是黨中央、國務(wù)院為改善民生采取的重大舉措。由于項目不斷增多，因此資金數(shù)目、保障對象也不斷增大，地域跨度較大。利用移動增強現(xiàn)實技術(shù)，結(jié)合安卓平臺搭建管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)保障性住房信息管理，并將安卓手機攝像頭對拍攝的建筑圖進行識別，以AR的方式形象地將項目模型及詳細信息疊加至攝像頭畫面中，工作人員無需到實地進行考察，就能生動、準確地了解項目信息，有效地提高辦事效率。

【關(guān)鍵詞】保障性住房管理;移動增強現(xiàn)實;安卓平臺

【中圖分類號】TP311.52 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）03-0039-03

0 引言

推進保障性安居工程是黨中央、國務(wù)院為推動科學發(fā)展、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、保障和改善民生采取的重大舉措，如何管理好這一大批保障性住房項目成為當務(wù)之急[1-2]。隨著保障性住房項目不斷增多，工作人員需隨時跟蹤各項目情況，以便及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，同時需要進行實地走訪來獲取項目的情況，花費大量的人力、物力。

徐婕[3]設(shè)計了一種住房保障性管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框架，框架包括成本管理、質(zhì)量檢測、進度管理、協(xié)同辦公管理、物聯(lián)網(wǎng)鏈接等子系統(tǒng)，并對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了經(jīng)濟效益的評價，論證了該保障性住房管理系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)越性。吳延卯[4]以實用為目的，設(shè)計了一種基于Web的住房保障管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的基于Web瀏覽器的B/S實現(xiàn)方式，將系統(tǒng)分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)處理層3層結(jié)構(gòu)，并將系統(tǒng)劃分為8個子系統(tǒng)，根據(jù)不同群體用戶匹配相應(yīng)住房并提供信息管理。西安外事學院楊在華[5]將三維GIS空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)與保障性住房辦理業(yè)務(wù)進行結(jié)合，主要解決了為保障性住房建設(shè)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)依據(jù)、管理系統(tǒng)的可視化與直觀化、以信息共享的形式加強對保障性住房項目的動態(tài)監(jiān)督3個主要問題。由此可看出，當前基于保障性住房管理系統(tǒng)的研究還較少，大多數(shù)保障性住房管理系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)模式及信息技術(shù)[6]。

本文結(jié)合當下新興的增強現(xiàn)實技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)一種新穎的、基于增強現(xiàn)實技術(shù)的保障性住房管理系統(tǒng)。通過Android Studio開發(fā)保障性住房信息管理系統(tǒng)，結(jié)合在Unity 3D平臺開發(fā)實現(xiàn)的AR技術(shù)，實現(xiàn)保障性住房基本信息和三維模型的有機結(jié)合和生動展示。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計

保障性住房管理系統(tǒng)的基本業(yè)務(wù)需求可以分為項目信息管理、保障對象管理、信息展示三大模塊（如圖1所示）。本文基于Android Studio安卓開發(fā)平臺，結(jié)合Untiy 3D引擎，利用Vuforia的AR技術(shù)，創(chuàng)建一套包含用戶、單位、項目等信息管理和模型增強現(xiàn)實展示的安卓應(yīng)用軟件。

（1）項目信息管理。項目信息管理模塊主要是對保障性住房項目進行管理，包含項目建設(shè)管理和項目進度管理。

（2）保障對象管理。保障對象管理模塊主要是對保障對象的申請情況進行管理，包含住房申請管理、申請審核管理、房源匹配等子功能。

（3）信息展示。信息展示模塊主要是實現(xiàn)對保障性住房項目信息的綜合條件查詢與展示，包含綜合查詢及報表統(tǒng)計與建筑AR展示等子功能。

1.2 系統(tǒng)算法設(shè)計

（1）房源匹配算法設(shè)計。由于現(xiàn)有的管理系統(tǒng)基本采用人工或隨意匹配方式分配房源，因此本文設(shè)計房源匹配算法。首先提取房源特征與申請人特征，然后進行特征匹配的計算，最后通過聚類算法找到特征差異最小的房源為該申請人的最優(yōu)房源推薦。根據(jù)居民需求，以房源地理位置信息和造價成本作為房源的特征信息，選取申請人的申請位置及家庭收入作為申請人的特征信息。

首先是特征提取。用集合S表示保證性住房建筑的地理位置信息和建造成本作為房源的特征信息，用集合P表示申請人的申請位置和家庭收入情況作為申請人的特征信息：

Si≡{HR，N（si）│i=1，…，m}

Pj≡{HR，N（pj）│j=1}

其中，R為位置信息，N為價錢信息，m為候選戶型的房源數(shù)量。

其次是特征匹配。根據(jù)本文的計算場景，本文采用的是多對一的匹配方法，選擇以歐幾里得距離來計算匹配代價C，記Cij為1×m非負代價矩陣，即

其中，R為位置信息，N為價錢信息，m為候選戶型的房源數(shù)量。

最后是排序。上文的表達式產(chǎn)生1×m階矩陣C，通過對所得到的代價集合Cij按數(shù)值從小到大進行排序即可找到匹配代價最小的房源SBest，即改申請人的最優(yōu)推薦房源。

為了進一步加快運算速度，本文選擇使用快速排序法對代價矩陣進行排序。

（2）AR交互展示算法設(shè)計。本系統(tǒng)提出如圖2所示的AR功能實現(xiàn)流程，其流程大致如下：首先用戶通過移動端智能手機拍攝建筑物圖像，其次通過特征提取算法提取出圖像中的特征點，再次通過計算捕獲的特征圖像相對于原特征圖像的偏移向量進行圖像匹配和目標跟蹤，在平面內(nèi)計算出特征圖像在三維空間中的平面場的延展并與模型庫的特征集進行關(guān)聯(lián)，找到相似的3D模型，最后將模型進行渲染呈現(xiàn)在移動端智能手機上實現(xiàn)交互操作，該過程通過Vuforia的AR技術(shù)實現(xiàn)。本系統(tǒng)利用Android Surface層次疊加顯示技術(shù)，編寫C#腳本并將其關(guān)聯(lián)至3D模型，即可實現(xiàn)對3D模型賦予縮放、旋轉(zhuǎn)、文字顯示等人機交互方式的展示效果，方便瀏覽保障性住房的各角度樣貌。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計

（1）數(shù)據(jù)流向設(shè)計。用戶在登錄成功后，選擇是在現(xiàn)場掃描建筑物還是直接查看單位，如果選擇查看單位，由于每個單位有不同的項目，所以接著選擇需要查看的項目，然后可以選擇圖文展示模式或者AR展示模式，如果選擇圖文展示模式，就可以查看項目簡介、項目經(jīng)濟技術(shù)指標及項目的建成圖，如果選擇AR展示模式，系統(tǒng)進入增強現(xiàn)實的展示;當選擇現(xiàn)場掃描建筑物時，會直接進入增強現(xiàn)實展示，可以直觀地看到建筑物的三維模型及經(jīng)濟技術(shù)指標和項目簡介，當用戶展示后，可以選擇繼續(xù)瀏覽或者退出。

（2）E-R圖設(shè)計。整個系統(tǒng)主要的E-R圖設(shè)計如圖3所示，用SQLite數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)。

2 實驗結(jié)果

（1）打開保障性住房管理系統(tǒng)后，顯示登錄界面，輸入正確的賬戶及密碼后可登錄。登錄成功后，可添加新建項目信息（如圖4所示）。對已存在的項目信息進行查詢、修改和刪除。

（2）選擇需要了解的單位及項目（如圖5所示）。

（3）系統(tǒng)會讓用戶選擇是否AR展示，如果點擊“圖文瀏覽”，則進入圖文瀏覽的界面。如果點擊“進入AR”按鈕，將移動終端攝像頭對照建筑物圖片，移動終端屏幕出現(xiàn)建筑物的AR模型和簡要文字介紹（如圖6所示）。

3 結(jié)語

本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于現(xiàn)實增強技術(shù)的保障性住房管理系統(tǒng)，可以在安卓手機準確實時地獲取保障性住房的項目信息，同時能瀏覽住房模型的增強現(xiàn)實效果，提升了住房信息展示的豐富性和趣味性。但是仍有許多地方需要進一步研究與完善。如今，增強現(xiàn)實技術(shù)仍屬于發(fā)展階段，技術(shù)仍存在一定的局限性，例如AR系統(tǒng)中仍要加強跟蹤注冊準確性和實時性，還需解決光照、遮擋的問題，加強虛實場景無縫融合，讓使用者有更好的沉浸感。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，相信AR技術(shù)終會應(yīng)用于我們生活的方方面面，為人類生活帶來更多便捷。

參 考 文 獻

[1]佚名.為了人民群眾住有所居[J].北京人大，2014（6）：4.

[2]付蓓.中國民族自治區(qū)民生問題研究[D].西安：陜西師范大學，2013.

[3]徐婕.保障房項目信息管理系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與評價[J].價值工程，2017（12）：23-25.

[4]吳延卯.基于Web的住房保障管理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].軟件導(dǎo)刊，2012，11（7）：65-67.

[5]楊在華.基于三維GIS保障性住房信息化建設(shè)的設(shè)計研究[J].電子設(shè)計工程，2015，23（15）：153-155.

[6]佚名.毫不含糊繼續(xù)做好住房保障這項偉業(yè)[N].中國房地產(chǎn)報，2019-08-19（1）.