智慧博物馆综合方案

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1、智慧博物馆智慧博物馆是在实体博物馆、数字博物馆概念基本之上，由于科学技术的进步而演变发展起来的新生事物，老式实体博物馆因观念、技术、场地、展陈能力限制，以及有时出于对文物保护的考虑，所能展示、提供的文物信息量严重局限性，实体博物馆在时间、空间与展示形式上的内在局限性，制约了博物馆的社会教育和文化传播能力。数字博物馆的浮现，突破了藏品展陈的时空限制，丰富了藏品展陈方式，扩展了展陈内容，但仍旧存在局限性。内在机制层面上，数字博物馆为单向信息传递模式，导致了数字博物馆所提供的信息的时效性、真实性、交互性和现场体验感与实体博物馆存在巨大的差别。同步，也加剧了博物馆内部各自为政和信息孤岛的形成，对管理、

2、保护和研究工作的系统支持有限。智慧博物馆以多模态感知“数据”替代数字博物馆的集中式静态采集 “数字”，并以此为基本，建立更加全面、进一步和泛在的互联互通，消除信息孤岛，使人与人、人与物、物与物之间形成系统化的协同工作方式，从而形成更为进一步的智能化博物馆运作体系。智慧博物馆淡化了实体博物馆互相之间以及实体博物馆与数字博物馆之间的界线，形成了以博物馆业务需求为核心，以不断创新的技术手段为支撑，线上线下相结合的新型博物馆发展模式。智慧博物馆提供“物、人、数据”三者之间的双向多元信息交互通道。博物馆中的人（涉及现场观众和线上观众、博物馆工作者，以及有关机构和管理部门）、物（涉及藏品，各类设备设施，库

3、房、展厅等）的信息可动态感知，并通过网络汇集，借助物联网和云计算技术，建立“物人”“物数据”“人数据”之间的信息交互和远程控制，同步结合云计算和大数据技术，从而实现对博物馆服务、保护和管理的智能化自适应控制和优化。以“人为中心”的信息传递模式，使藏品与藏品、藏品与展品、藏品/展品与保护、研究者、管理者与策展者、受众与展品等元素之间的联系真正达到智慧化融合。1.三维藏品模型数据库1.1系统概述1.1.1数据库数据库技术是一种用计算机管理数据的措施,它研究如何对数据进行编码、组织、分类、存储、检索、更新及维护。20世纪60年代,第一次引入数据库技术以来,数据库技术得到了长足的发展,在各个领域都可以

4、看到数据库技术的应用,都使用数据库来存储、操纵和检索各类数据。在博物馆事业中引入数据库技术,运用数据库技术对博物馆藏品信息进行有效管理,将替代老式藏品卡片式的管理方式,大大提高藏品信息管理力度。博物馆藏品管理是博物馆一项基本工作,是博物馆一切业务工作的重点。固然藏品数据库建设的最后目的是为了让大众在任何时间、任何地方通过网络共享文物藏品资源信息。1.1.2三维藏品模型智慧博物馆系统必须是在一种三维的环境中运营，三维模型的建立是整个智慧博物馆实现的基本，另一方面才是实行绘制和立体显示的工作，而在整体环境建设中，以藏品的三维模型数据库最为核心，即在技术上采用三维虚拟技术对藏品进行数字化解决，整顿其

5、有关信息，进行智能化管理。例如，博物馆可以将老式的展示方式（实物+文字+图片）形式转变为更为积极交互（实物+虚拟化立体模型+语音+互动）形式。在智慧博物馆中，我们不仅规定模型外观逼真可信，同步对部分物体还需要有良好的互动及交互功能。此外，对于整个系统运营的实时性的规定也比较高，而场景中模型的数量及类型多而复杂，这位整个系统运营的流畅性增长了一定的难度，故对于模型数据的优化及简化的技术也十分重要。1.2系统特点1.2.1博物馆三维藏品数据库突破时间和地区的限制，可以有效地扩大博物馆知识传播的范畴，突破时间和空间的藩篱，可以让世界各地观众尽情浏览所喜欢的藏品，变被动接受为积极参与。1.2.2博物馆

6、可以将因条件不具有而无法展出的藏品，从“深闺”中发掘出来，使得湿度、温度、光线等问题不再成为制约其展示的障碍。1.2.3可将藏品的有关信息通过云存储，实现对博物馆藏品的征集与收录、对藏品进行编目、对藏品进行保存于修复等规范化管理。根据顾客的不同层次进行专业的检索和记录分析。1.2.4藏品的三维技术的运用，使得其展示效果更加逼真、生动和全面，不仅可以全面360度地鉴赏和研究，还能进一步对博物馆资源（涉及文字、图像、声音等）进行整合、加工、提高和更换，在某种限度上作为实现与观众交互的基本。1.3技术应用1.3.1三维建模技术在三维藏品数据库的建立中，三维场景及物体是可由专业的建模软件来完毕，运用这

7、种建模的措施可以以便而真实的体现显示生活中的场景和物体，同步也可以生成动画和片段，以便进一步的交互及漫游的实现。在追求三维藏品逼真性和还原性的同步，需要考虑到是它实时运营时的速度与快捷性，因此在模型的简历的时候我们不仅要从硬件上对其运营做好充足的准备与支持工作，更多的是在简历模型的时候就要考虑到这个因素，做好模型优化工作。1.3.2超高精度扫描系统在模型建立的过程中，同步可以采用三维超高精度扫描系统。3D扫描技术是结合构造光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术，因此又称之为“三维构造光扫描仪”。 3D扫描技术仪可以创立物体几何表面，用以插补成物体表面形状，越密集的点云可

8、以创立更精确的模型。若扫描仪可以获得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴，亦即所谓的材质粘贴。1.3.3数据库建立与管理既有对进入藏品数据库的信息进行记录、查询和知识整合，又有将人作用于藏品的保护、研究和管理信息不断积累，形成藏品的“生命档案”。运用三维动画技术可以进行精确的古迹复原，立体、逼真地呈现文物、古迹，甚至模拟历史场景，并在此基本上，制作出影视宣传片，简介历史的变迁以及博物馆的状况。以藏品信息管理为核心的博物馆综合业务管理软件、数据库管理软件、知识库管理和信息服务平台等。2. 360度全息幻影成像系统2.1系统概述360度全息幻影成像系统是用一种将三维画面悬浮在柜体实景中的半空中成

9、像系统，也被称之为三维全息影像、全息三维成像，它是由透明材料制成的四周锥体，观众的视线能从任何一面穿透它，通过表面镜射和反射，观众能从锥形空间里看到自由飘浮的影像和图形。四个视频发射器将光信号发射到这个锥体中的特殊棱镜上，汇集到一起后形成具有真实维度空间的立体影像。360度全息幻影成像系统在博物馆虚拟展厅中常有应用,它可以使立体影像不借助任何媒介而直接投影于特定的空间,忠实地再现现实中的物体或复原出存在于远古的物体。由于影像清晰可见、色彩还原度高,因此非常逼真,可以给受众以强烈的视觉冲击,仿佛置身其中,满足了受众对博物馆展览摸索、猎奇的规定,提高了参观的体验性和娱乐性。2.2 系统特点幻影成像

10、系统是基于“实物模型”和“立体幻影”的光学成像结合，运用多机多方位摄像技术及人眼视觉心理特性，获得“立体幻影”与实物模型结合及互相作用的逼真的视觉效果。配上三维声音、灯光、气味、烟雾等，使其更加惟妙惟肖。尺寸灵活三维全息系统硬件设备分为成像区与工作区两部分，成像尺寸由1.2M至12M，可根据不同的应用需求进行尺寸选择。 安装便捷三维全息系统能根据既有的建筑或安装位置空间来修改硬件的体系和构造，有助于在多种建筑和都市空间里永久安装。内容多样三维全息系统可根据需求随时更换数字内容。2.3 技术应用360全息幻影成像系统由柜体、分光镜、射灯、视频播放设备构成，基于分光镜成像原理，通过对产品实拍构建三

11、维模型的特殊解决，然后将拍摄的的产品影像或产品三维模型影像叠加进场景中，构成了动静结合的产品展示系统。不需要人们佩戴任何偏光眼镜，在完全没有束缚下就可以尽情观看3D幻影立体显示特效，给人以视觉上的冲击，具有强烈的纵深感。展示方式：需要在特点环境内进行设备搭建与安装硬件设备：CI,360全息呈像系统数字内容：三维数字内容技术手段 ：以数字内容形式展示人物、物体或标记，适合大型场馆的影像再现及形象展示 展项环境：用电量：220V 6000W 以上参与人数：若干人 灯光照明规定：暗灯光 安全、防护规定：无 重要构成设备1、三维图像显示及控制系统1）、360全息专用投影设备2）、360全息影像用高背投

12、幕3）、图像反射系统及显示系统4）、高性能图形计算机工作站 2.4 合用范畴幻影成像可以揭示一种现象、演示一种规律、解释一种科学原理、解说一段故事、树立公司形象、简介一种产品、分析数据曲线，以及某些危险环境下的不合适人进入的场景等。目前国内外有影响的博物馆大量采用现代展示技术，挖掘历史文化、民俗风情、历史典故、民族旅游热点、亮点，吸引了大量游客，增进互相发展，达到了双赢和多赢的效果。3. AR体验系统3.1系统概述AR（增强现实）是一种通过摄像头对现实三维空间进行定位，从而在现实影像上叠加虚拟影像的技术。博物馆展品AR交互体验系统一方面让观众通过手机或者平板电脑的摄像头影像辨认出她正在观看的展

13、品，对展品的三维空间位置进行实时定位，然后在手机或者平板电脑上启动一段有关这个展品的交互体验，如显示展品历史、显示有关展品等。某博物馆通过AR技术向顾客显示展品信息。图中观众通过手中的平板电脑辨认出了现实中的展品。3.2系统特色展品AR交互体验系统可以极大地增强参观博物馆的趣味性。当观众在博物馆中游览时，她不再只是被动的接受信息，而是能积极同展品进行交互，铺开一种新的展览维度，提高展览效果。以采金展台为例，我们可以在现实河道中设立“虚拟金子”，观众通过拿着手机或者平板电脑瞄准某个区域扫描展台就能成功“淘金”。3.3技术应用该系统涉及如下三个模块：模块功能简介展品AR内容设计设计在AR应用中启动

14、的相应于某展品的交互体验内容。展品辨认对需要在博物馆中进行自动辨认的展品进行特殊的数据采集和数据解决，从而可以在AR应用中通过摄像头影像自动辨认。AR 应用安装在手机上或者平板电脑上的AR应用。该APP能完毕展品辨认和启动展品交互体验的功能。3.3.1空间定位技术（SLAM）。我们所掌握的AR空间定位技术可以精确的实时辨认出站台在三维空间中的位置，从而让我们可以透过平板电脑屏幕在现实展台上稳定的显示出虚拟展品。3.3.2物品辨认技术。通过计算机视觉的方式对3D物品进行实时辨认。4.vr虚拟场景交互系统4.1系统概述VR（虚拟现实）是开始在全球兴起的一种可以让顾客体验虚拟世界的数字仿真技术。据美

15、国Digi Capital预测，VR市场的规模在将达到1500亿美金。习近平总书记在G20峰会的主旨演讲中也把虚拟现实技术作为下一阶段产业革命的重点之一。VR技术具有打破时空限制还原场景、临场感强、交互性高的特点，因此已经在博物馆、旅游等行业中已经得到了广泛的应用。顾客在“珠穆朗玛峰VR”中体验攀登珠峰的感觉4.2系统特点VR将可以给博物馆带来三个巨大的变革。4.2.1通过场景还原的方式让顾客亲身体验不存在的场景。博物馆所展览的场景的都是存在于历史中的场景。怎么样可以让一种现代人真的穿梭回历史中，体会一下古人的所见所闻所感？答案就是通过VR。4.2.2通过高交互的方式向顾客更有效的传达展览信息

16、。老式的博物馆展示以静态展览，导游解说和视频简介为主。这些展览方式缺少新意，容易流于枯燥。而VR体验可以让顾客参与一种场景，和场景互动，和场景中的人互动，甚至作为一种主角完毕一种故事。从教育学的角度来说，这种让顾客全身心参与的体验可以大大的提高顾客的爱好，从而提高信息传达的有效性，更好的实现博物馆的功能。如下图中的淘金展台为例：安康博物馆淘金展台安康历史上盛产沙金。淘金人的生活环境是什么样的？她们的工作内容是什么样的？我们可以按照展台在VR中复原出淘金的场景，让顾客感受古安康的氛围；通过虚拟解说向顾客简介淘金的环节；顾客可以拿着手柄在VR中学习在河床里淘金的姿势，从而让顾客更深刻的理解淘金的内

17、涵。4.2.3打破时空限制向全球推介安康博物馆。制作完毕的VR交互体验将可以登陆全球VR发行平台，向全球的VR顾客推介安康博物馆，宣传安康和陕西省深厚的历史文化底蕴。4.3技术应用博物馆VR交互体验系统将涉及四个部分，分别是场景漫游模块、场景交互模块、虚拟导游模块以及寓教于乐的故事模式。整套系统将可以让顾客身临其境的在一种逼真的虚拟场景中扮演一种角色，通过与环境交互和体验一种故事的方式理解一段历史。模块功能简介场景漫游模块顾客能在系统中体验一种历史场景，例如淘金、采矿等。顾客能在场景中通过瞬移的方式自由移动。场景交互模块顾客可以通过手柄和场景中的物品发生互动，例如拨动开关，拿起铲子，做出淘金动

18、作等。虚拟导游模块一种动画形象的导游可以向顾客解说展览，同步和顾客交互。故事模式顾客可以像在游戏中同样完毕故事任务、得到奖励， 提高展览效果，例如挖到一定数量的金子。4.4技术优势4.4.1自由移动的VR体验。我们将采用基于HTC Vive的VR体验解决方案。跟一般的使用手机的VR方案不同，顾客将可以在VR环境中自由移动，真正逼真的体验虚拟环境。4.4.2基于UE4的交互体验开发。UE4（虚幻引擎）是目前最高品质也是最复杂的用来开发互动VR体验的引擎，只有少数公司可以纯熟掌握。我们将用UE4开发自然有趣的VR交互体验。4.4.3“次世代”级别的场景还原。我们将进行“次世代”级别（最高品质）的场

19、景建模，最高限度的还原历史场景。同步我们经验丰富的美术团队将保证场景的氛围符合古安康的特点。4.4.4智能虚拟导游。我们所开发的智能虚拟导游系统可以和顾客在VR场景中进行互动，向顾客简介展示场景。5.3D影像资料馆5.1系统概述5.2系统特点激光显示技术，开发并生产高色彩、高亮度激光投影机，以环境、顾客和谐的设计理念和整体解决方案的方式，为客户及观众提供无与伦比的视觉体验。5.3技术应用实现5.1环绕声影院还音系统（左右声道扬声器、中置扬声器、环绕扬声器、音效解决系统）实现3D影院音响大屏幕显示系统，可观看3D电影、鉴赏高清视频图像（3D高清投影机、4K纳米宽屏投影幕）实现高清播放系统，可网络

20、在线播放电影、电视，（WIFI 播放器、高清硬盘播放器、3D播放器）3D互动系统，享有3D震撼画面和娱乐点播。LED 特效螺纹旋转球泡灯，实现五彩斑斓的梦幻效果。 场景控制:4种语音模式，2种3D灯光场景模式，影院淡入淡出模式。5.4合用范畴3D影院系统环境规定5.4.1面积最佳在20-50m2，听音室可与影音室共1间。5.4.2形状构造非常重要，高度不应低于2.5m，形状是非对称矩形，有助于音箱的纵向摆位。 5.4.3装修设计不要使用大面积的表面光滑、反射性强的材料（如玻璃、铝塑板或类似的材料）。墙面需做某些扩散和吸音解决，以避免大面积的光滑对称面，导致声音的反射过重，形成驻波，影响听音效果

21、。影音室内遮光也需考虑。5.4.4影音室内设备配备应合理，设备搭配兼容性要高。6.智能导览机器人系统6.1系统概述智能导览机器人不同于一般的老式机器人，它有非常发达的“大脑”，即中央计算机，这种计算机可以进行按目的的动作，并且可以与操作它的人直接联系，按照人的意愿对它发出指令。智能机器人集成了多钟高新技术，融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等诸多学科的知识。智慧博物馆的智能导览机器人，在自主自动的基本上，要实现人机交互，通过感知系统采集环境信息，进行传感器信息融合，建立环境模型，从而实现辨认和规避障碍物的功能。通过地面色标、激光定位等措施，可以实现沿规划好的途径进行行走。机器

22、人可在巡迹行走过程中，对事先定位好的展品进行解说。机器人体内具有温度、湿度、红外等环境传感器，可对室内环境进行监测。实现一定范畴内的人与机器人自由对话，语音控制机器人的移动、肢体动作以及其她表演功能。6.2系统特点6.3技术应用智能导览机器人的基本功能模块可以分为主控模块、智能导览功能模块、语音控制功能模块、手势控制功能模块、身份辨认功能模块、视频认知、智能会话、移动控制、导航避障等，针对博物馆场景，智能导览机器人软件系统按功能模块可分为：口令运动控制、手势运动控制、智能导引、身份辨认、智能会话交互、休闲娱乐等功能模块，这些模块是机器人底层基本功能的组合。可以通过对底层基本功能的组合和运用接口

23、进行二次开发，而形成其她的功能模块，应用于其她特定场景。6.3.1主控模块主控模块是机器人启动后进入的默认模式，在该模式下，机器人进入待命状态，在启动视频等待顾客语音口令输入或者通过触摸屏输入指令，进入各个功能模块，在各个功能模块中如发现异常均会返回到主控模块的线程中。为了使机器人更具个性化，采用的交互方式是积极引导，主进程启动视频，认知身份，如果无法认知则转入身份认知子模块，进行身份登记，然后转入语音提示选择其她功能，如果可以认知身份，则直接语音提示选择其她功能。6.3.2智能导览功能模块智能导引模块的作用是机器人根据预设的路线达到特定的地点，也可根据口令自主设立路线。由于智能导引需要配合底

24、层的自主导航和移动系统的配合，同步需要与语音模块，智能会话模块与视频模块的结合，调用相应的功能。例如运用语音和会话与顾客交互，获得顾客的命令、在智能导引中，顾客用过语音和自然语言与机器人进行交互，机器人提示顾客，只要涉及相应的目的地核心词便可以，也可定义其她句式。6.3.3语音控制功能模块该模块重要是实现通过自然语言控制机器人的动作，通过人发出的自然语言口令，机器人根据口令，做出更精确的反馈。机器人接受到指令后来自主调动存储的语音系统，对相应的核心词进行应答或解说。同步可设计调取相应的文本、图片以及视频资料，对相应场景有更全面的反馈。6.3.2手势控制功能模块该模块是根据视频信息，辨认人类的多

25、种手势（需要预先训练），从而执行相应的控制，如控制机器人的运动方向。在手势控制时，由于无法产生语音命令的起始点，由于初步方案是在手势控制模块，是不向语音模块发送消息的，即不调用语音模块的语音辨认功能，在需要对任务执行成果进行提示时，可以运用语音合成功能，对目前执行的成果进行提示。6.3.4身份辨认功能模块身份认知模块重要完毕辨认初始身份注册和身份认证任务，以便后续有选择的会话交流，身份辨认可以单独执行，用于专门得身份收集和注册，便于机器人到新环境的预先适应，身份辨认也可以被其她模块调用，例如在主线程启动时，需要启动身份认知模块，对顾客和谐的打招呼，或者提示顾客登记顾客的身份信息。6.3.6智能

26、会话功能模块在智能会话系统的具体设计中，一方面需要获得会话对象的身份，因此需要启动身份辨认模块，获得身份则开始以顾客此前的说话背景为根据进行聊天，如果无法获得顾客身份，则运用身份辨认模块，进行身份登记。机器人采用积极发问形式，重要是为了给语音辨认设定一种开始时间点，然后调用语音辨认SDK获得相应文本，运用会话或者问答决策模块，得到相应的应答，然后提示顾客进行下一回合会话问答。体验馆之“AR展台”系统概述AR（增强现实）是一种通过摄像头对现实三维空间进行定位，从而在现实影像上叠加虚拟影像的技术。巍光科技打造的博物馆AR展台可以让观众透过一台平板电脑看到投射在现实展台上的可以互动的虚拟影像，用新颖

27、的方式向观众展示多样而生动的互动展览内容。图一 某博物馆通过AR技术向顾客展示艺术品。图中观众透过手中的平板电脑看到在现实中的展台上浮现了一种虚拟的艺术品。该系统涉及如下四个模块：模块功能简介展台物理展台可以设计成多种形状如桌子、壁画等等。当平板电脑的摄像头对向物理展台上台的标记时，可以透过平板电脑的屏幕看到在物理展台上投射出来的虚拟物品。平板电脑AR 交互应用安装在平板电脑上的AR交互应用。该应用能完毕展台辨认和呈现展示内容两个功能。展示内容设计与建模设计在AR交互APP中浮现的展示内容。需求分析AR展台可以通过极小的空间向观众呈现出3D的、可以交互的虚拟展品。我们可以结合安康的历史，构建出

28、一系列观众无法在现实中见到的展品和场景，增强展览的趣味性，扩展安康博物馆的展示内容。同步以交互的方式加深观众对展览的印象。技术优势空间定位技术（SLAM）。我们所掌握的AR空间定位技术可以精确的实时辨认出展台在三维空间中的位置，从而让我们可以透过平板电脑屏幕在现实展台上稳定的显示出虚拟展品。AR交互开发。我们的创始人来自于全球目前最先进的AR眼镜微软Hololens团队。我们有丰富的经验开发具有互动性的AR应用，打破现实和虚拟的界线，提高展览效果。系统设计流程设计流程内容时间实地考察理解博物馆AR展台需求，测量AR展台的区域。一周方案设计按照博物馆需求制定展台、平板电脑和AR展示内容方案。两周AR展示内容3D建模重建出展示内容所需要的高质量模型。数月程序实行按照AR展示内容方案，实现AR交互应用。数月实地部署在现场部署AR展台和平板电脑。一周