摘要：随着信息技术的飞速发展，人们的生活体验更为丰富，对于观众来说参观博物馆不仅要能带来艺术享受，同时还能参与其中带来更多的互动体验，这种日益增长的需求与博物馆多年来持续地让文物“活起来”的做法是相互促进的。通过AR技术，观众看到的是实景与虚拟场景的融合，“AR导览”、“虚拟讲解员”、“虚拟导购员”的引入提高了观众与博物馆的互动，能够把更为立体的信息传递给观众，提高观众的参与兴趣，充分发挥博物馆文化传承与社会教育的能力。文章从AR技术的应用价值出发，探索博物馆创新导览服务的方法。

关键词：AR技术；博物馆；导览

基金项目：本文为国家文化和旅游科技创新工程项目，基于云端融合的博物馆智慧服务体系创新研究与应用示范（cxgcxm2021-083）。

一  前言

博物馆作为文化机构具有传承文化基因和社会教育的意义，通过参观博物馆可以快速了解某一领域的历史文化和传承脉络。博物馆提供导览服务的目的是让普通观众便于了解展览的位置和深刻体会展览所表达的主题与内涵，改善普通观众“走马观花”式的观感体验的重要方式，好的导览不仅能够提供“导览”的功能带给观众精准的观展定位，更能发挥“览”的作用为观众提供丰富的展品信息和互动体验，提高观众的观展兴趣，充分发挥博物馆文化传承和宣教作用。近些年5G通讯、大数据、云计算、室内定位、AR等技术的不断发展也正在为博物馆创新导览服务提供新的思路，“AR导览”、“虚拟讲解员”、“虚拟导购员”、“室内导览定位”的应用都为博物馆带来了新的活力。本文从AR技术的特点和应用价值出发，探索创新导览服务的新途径。

二  AR（增强现实）技术概述

AR（Augmented Reality）是一种利用摄像和计算机设备将现实与虚拟效果叠加的传感技术，这种现实与虚拟的无缝衔接用以增强参观者的感知效果。

AR应用是多媒体、三维建模、显示、传感等技术的集合体[1]，通过传感设备可以使观众在视觉、听觉、触觉乃至嗅觉上感受展品的各种信息，即使展品不能触及也同样使观众具备真实的感受，更能使观众按照认知习惯快速掌握展品传达的各种信息。

AR的实现是通过摄像设备对真实环境进行采样，将采样输入计算机设备中对真实环境进行虚拟建模并保存特征点，同时在虚拟模型中汇入各种想要传递给观众的图像、声音等各种用于增强现实的信息。使用时是通过摄像设备对真实环境进行实时扫描，如果真实环境的特征点与虚拟模型的特征点互相匹配，则从计算机设备中调用增强现实的信息并通过显示设备或者其他传感设备传递给观众，使观众从增强信息中快速对真实环境进行认知。

三  博物馆应用AR技术的价值

AR技术具有结合现实物体呈现该物体虚拟信息的特长，由此可以辅助观察者快速了解该物体的现实特征。观察者可以对物体进行不同角度的观察，并在不同角度下获取到物体上不同位置的特征信息。

（一）应用AR技术创新导览方式

1.传统导览方式

观众到博物馆参观时需要了解它的某些区域，在场馆外部如场馆的出入口、停车场、存包处，场馆内部如服务台、展览位置、休息区、购物区等地点，传统做法是在明显的位置设置指示牌或者人工引导的方式进行，在展厅内部则需要查看指示牌、扫描二维码、语音导览或者通过获取讲解服务的方式实现，往往需要在特定的位置获取或者提前预订才能进行，对于观众来说有些被动。有些地点即使告知观众但由于环境复杂则仍需要观众自己去找。

2.室内定位与AR组成“双模式电子导览”

近些年“室内定位”技术被广泛应用，人们可以像在室外使用的“电子导览地图”一样在室内使用，可以极大的满足观众的室内导览需求。将电子导览地图与AR技术相结合形成“双模式导览电子地图”，观众可以使用手机等移动设备中的APP扫描周围实景环境，通过高速网络传输至云计算中心进行实时计算，并将观众手机中的实景与电子地图模型中的坐标位置进行匹配，匹配成功后将该位置信息和环境介绍等虚拟信息传送至观众手机中并显示在手机实景图像范围内，这些信息可以包括“通过实景定位”、“实景介绍”、“虚拟讲解员”、“虚拟导购员”、“带我去”和“推荐路线”等功能让观众自主选择，观众点击“通过实景定位”那么马上在电子导览地图中显示具体位置，如果观众点击“实景介绍”则在手机屏幕上显示观众所拍摄环境的相关介绍，“虚拟讲解员”的功能可以给观众提供虚拟讲解服务，“虚拟导购员”可以给观众提供导购讲解服务，“带我去”则可以实现对某个展览或者某个展品的自动导览，“推荐路线”则可以解决观众对参观目的地的定制化服务。这种通过手机等移动设备扫描周围环境而实现在地图中定位或者获得实景的详细介绍的方式同样可以在展览、展品、购物场所上使用，它实际上是观众对现实环境的一种“增强现实”式的体验，这种方式简单直接，更能让观众获得沉浸式的互动感受。

（二）AR在文创产品中的推广作用

文创产品对于博物馆具有特殊的意义。首先，文创产品对于观众来说具有纪念意义，当观众参观完展览后仅仅是留下美好的记忆后离开不免有些遗憾，能够带着心仪的文创产品留念是再好不过的事情。其次，文创产品也能起到广泛的宣传作用，观众可以把精美的文创产品送给好友或者在网络环境中展示，无疑都是一种对博物馆文化的广泛宣传，可以吸引更多的人群走进博物馆，文创产品更像是一个展品在现代生活中的一种延伸。再次，文创产品可以为博物馆创收。总之，精致的、具有实用性的文创产品不仅满足了观众，也让博物馆更贴近生活，让展品更加生动，吸引观众的同时也能为博物馆创收。

既然文创产品如此重要，那么如何刺激消费是一个摆在眼前的问题。以往的调查表明多数消费者对文创产品感兴趣，但是却由于不了解柜台中商品的文化内涵，仅仅是把这些文创产品当作了普通的纪念品，造成了观众“走马观花”式的体验方式。如果在文创产品中引入AR展示方式或者提供“虚拟导购员”的AR导购讲解服务，把文创产品进行分类，把它的文化内涵、设计初心和实用价值一一展现出来，让文创产品“活起来”对消费者来说无疑是具有吸引力的。

（三）AR在藏品管理和科研中的作用

对于博物馆工作人员来说，由于AR技术可以将藏品属性以现实结合虚拟图像的形式把藏品信息展现出来，可以将该藏品的常用信息存入AR信息库，当工作人员将显示设备对准藏品即可调用其相关属性信息、分类信息、定位信息等等，协助工作人员对文物进行研究和管理。借助AR技术可以避免工作人员在看到藏品时想了解它还需要到计算机中查找相关信息的繁琐，由此该技术可以辅助工作人员快速掌握该藏品的各项信息，对于藏品管理、科研等领域具有一定辅助价值。

（四）AR技术可以提高观众的感知能力和观展兴趣

对于参观博物馆的观众来说，AR技术的功能可以满足观众在辅助定位、环境感知、展览信息的获取、展品的增强展示、互动体验等需求。AR技术可以让用户拍摄现实环境的同时获取电子地图导览位置和当前环境的具体介绍，并且可以让用户在“增强现实”中自主进行下一步选择，比如观众在屏幕中继续搜索某个展览、某个展品或者某个购物场所并且选择“AR导览”、“虚拟讲解员”、“虚拟导购员”、“带我去”和“推荐路线”等等操作，此种方式同样可以应用于展品、文创产品等具体物品的定位、介绍和互动，观众通过头戴式设备或者手机等手持移动设备对现实环境进行“观察”便可轻松收获各种虚拟的图像、互动方案、声音和导览等信息用于观众对实际环境的“增强”式体验，让现实环境和展品“活起来”，多样化的实现与观众的互动，此种方式既可以提高观众游览博物馆的兴趣，也可以让观众具备快速获得信息并领会展览深层内涵的能力。

四  AR技术对于导览服务中的创新应用

利用室内定位技术与AR增强现实技术组成“双模式电子导览”以下简称“AR导览”，它是以室内定位为基础制作出“室内导览地图”，同时以AR技术拍摄实际环境触发导览定位和展品介绍的一种技术组合，它的优势是可以增强观众与博物馆的互动体验，让观众更为自主、广泛的获取博物馆环境定位和展品信息，提高观众的观展效率和感知能力，也可为观众提供基于导览的定制化服务。

（一）技术条件

“AR导览”地图的实现需要具备一定的基础，如高速网络、实时计算、建立室内定位坐标系、展品结构坐标系、AR环境制作、传感终端等等基础环境。由于AR与室内定位应用对于时效性有较高要求，网络的传输速度和计算速度上的延迟会造成实际环境与虚拟时空形成严重的偏差，所以它对高速传输网络和实时高速计算的依赖性较高。目前国内各家博物馆纷纷应用5G移动通信、云计算、大数据等等关键技术，在提高自身硬件实力的同时也为室内定位和AR等技术在博物馆内部的应用创造了有利条件。

（二）实现方式

1.基本思路

观众进入场馆后，以手机APP的方式安装AR导览程序或者装备博物馆提供的穿戴式传感设备，观众可以打开APP中的室内电子地图搜索想要参观的展览或展品名称，也可以直接在电子地图上指定目标位置，定位完毕后，观众即可透过屏幕在真实景物中看到和听到导览提示信息。在此过程中，APP将观众拍摄到的真实景物通过高速网络通道传输到增强现实识别系统进行处理，它将提取观众拍摄到的真实景物的坐标信息和特征信息进行识别，这些特征信息包括但不限于室内定位坐标、展品结构坐标以及物体特征等信息，下一步增强现实识别系统将判断已经获取到的这些信息是否与虚拟坐标或者虚拟模型中的特征一致，如果一致将触发虚拟图像生成系统通过高速网络向观众的手机或者穿戴式传感设备传输虚拟影像，这些虚拟影像对于室内AR导览来说可以是在真实背景下的“导览指示箭头”、“语音导览信息”等信息，对于展品和文创产品来说可以是结合真实展品的“虚拟讲解员”、“虚拟导购员”等虚拟人物影像和相关的语音讲解。这些影像将按照真实景物的坐标将虚拟影像显示在其固定的位置上，观众无论如何转换视角在屏幕中看到的永远是真实景物和虚拟影像的符合空间透视规则的叠加状态。

2.AR关键技术的选择

三维跟踪注册技术、虚拟对象制作技术、实时交互技术、显示技术是AR技术中的关键技术。

（1）三维跟踪注册技术是对现实场景中的物体进行跟踪和定位，确定物体位置关系后将虚拟效果按照正确的空间透视位置叠加到现实场景中的一项关键技术。它将决定博物馆虚拟展示信息与真实环境融合的准确度、清晰度、响应时间和覆盖范围[2]。该项技术目前主要包括基于计算机视觉的跟踪注册技术、基于硬件传感器的跟踪注册技术、混合跟踪注册技术等。目前，许多博物馆利用二维和三维扫描技术制作展厅和藏品的虚拟模型，这些模型数据有些具有非常高的扫描精度，它们具备基于计算机视觉的较多特征，完全可以利用这些虚拟模型用于达到三维跟踪注册的目的，其应用思路也更加清晰。对于博物馆来说应根据展览类型不同，充分利用现有的不同维度采集成果，采取混合三维跟踪注册技术，用以实现AR效果，已达到降低成本、避免重复建设和各项技术间的优势互补的目的。

（2）虚拟对象制作技术是决定增强现实效果质量优劣的因素之一，AR实现中不仅需要精准的跟踪定位，更应该把虚拟对象与真实环境无缝衔接。利用三维建模技术和人工智能技术，把虚拟效果做好、做精。例如在AR导览的过程中除了展品信息外更应该引入“虚拟讲解员”，在购买文创产品过程中引入“虚拟导购员”等等。

（3）实时交互技术在AR实现设计中是距离使用者最近的，对于博物馆而言增强现实的效果不只是给观众看的，更是与观众进行互动的最好的接口，将虚拟的功能叠加于现实环境中供观众选择，让观众更加便捷、深入地了解博物馆环境和展览主题，近些年人工智能技术得到快速发展，对于“虚拟讲解员”、“虚拟导购员”等虚拟人物的引入提供了更好的途径，不仅降低了博物馆员工的工作成本，而且能够极大满足观众对博物馆提供信息量的巨大需求，同时也提高了观众的互动效果和观展体验。

（4）博物馆为观众提供详尽的展品信息和良好的互动体验都离不开显示设备，目前主要的增强显示设备有投影显示器、头戴式设备、手持式显示设备，对于博物馆而言手持式显示设备如手机等更为理想，观众自带的手机只需要安装APP即可，不会给博物馆增加较为昂贵的配置成本，管理成本上也大大降低。

总之，AR技术是一种多种技术的融合，博物馆需要根据自身实际情况选择最适合展览风格和现实环境的组合，同时也应该考虑成本的因素，最适合自己的才是最好的。

五  局限性和对策

（一）成本较高

良好的AR效果需要博物馆在硬件和软件中持续的投入。博物馆不可能为每一位观众都配置成本可观的AR穿戴式设备，如AR眼镜等等，采用观众自带的智能手机安装软件的方式可以解决一部分需求。软件上的建设和运维成本也相对较高。目前，博物馆一般依托外部力量来制作一体化的软件和硬件解决方案，成本依然很高，这就需要博物馆自身能够承担起一部分的建设任务，用于化解成本带来的压力。

（二）效果有待观察

参观群体对于新技术的投放持有不同的看法，年轻人更能够参与其中，对于老年人可能效果一般，有些群体因为体验到的AR效果或者实用性一般，态度上也由可接受变为抵触，再加上诸如AR设备投放量或者智能手机的使用量不足等因素，使AR技术的接受程度上大打折扣。所以博物馆应该对AR服务的制作和服务管理上提高认识，不能仅仅为了赶时髦而投放，不管投放效果，而应该从提高观众服务质量的高度来看待这件事。

（三）对策

投放和运维成本高，并不能阻止AR技术在各行业中的发展，它是一种趋势。博物馆应该给予一定的重视，在资金紧张的情况下，AR的应用不适宜大范围的开展，应该集中在具体的展品和文创产品中采用，目的是提高观众的观展和购买兴趣。在资金充足的情况下，可对前期的AR应用进行完善和升级，根据前期效果逐步扩展应用范围。需要认识到AR技术的应用是一个可持续发展的过程，这样才能解决成本与需求之间矛盾。

六  总结

随着科技的发展，博物馆智慧化的推进，使藏品进一步活化的同时也给予了观众服务更多的投入。AR技术在博物馆导览中的应用，创新了展览展示形式，打破了时间与空间的限制，提升了观展效率，更能帮助观众理清认知思路，并获取大量的展品信息。诸多有利因素使AR技术在博物馆发展中得到更为广泛的使用。

参考文献

[1]陈天仑.AR和VR技术在数字博物馆的应用研究[J].数字通信世界，2022（4）.

[2]李壮，韩海燕.AR交互设计在博物馆展品导览中的应用研究[J].艺术与设计（理论），2022（4）.