智慧博物馆方案

1、智慧博物馆智慧博物馆是在实体博物馆、数字博物馆概念基础之上，由于科学 技术的进步而演变发展起来新生事物，传统实体博物馆因观念、技 术、场地、展陈能力限制，以及有时出于对文物保护考虑，所能展 示、提供的文物信息量严重不足，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。数字博物馆的出现，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 异。同时，也加剧了博物馆内部各自为政和信息孤岛的形成

2、，对管 理、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”，并以此为基础，建立更加全面、深入和泛在的互联互 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，从而形成更为深入的智能化博物馆运作体系。智慧 博物馆淡化了实体博物馆相互之间以及实体博物馆与数字博物馆之 间的界限，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（包括现场观众和线上观众、博物馆工作者，以 及相关机构和管理部门）、物（包括

3、藏品，各类设备设施，库房、 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“物一人”“物一数据”“人一数据”之间的信息交 互和远程控制，同时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。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方法，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

4、库技术得到了长足的发展，在各个领 域都可以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,利用数据库技术对博物馆藏品信息 进行有效管理，将替代传统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。当然藏品数据库建设的最终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。智慧博物馆系统必须是在一个三维的环境中运行，三维模型的建立 是整个智慧博物馆实现的基础，其次才是实施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

5、技术对藏品进行数字化处理，整理其相关信 息，进行智能化管理。例如，博物馆可以将传统的展示方式（实物+ 文字+图片）形式转变为更为主动交互（实物+虚拟化立体模型+语音 +互动）形式。在智慧博物馆中，我们不仅要求模型外观逼真可信，同时对部分物 体还需要有良好的互动及交互功能。此外，对于整个系统运行的实 时性的要求也比较高，而场景中模型的数量及类型多而复杂，这位 整个系统运行的流畅性增加了一定的难度，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域的限制，能够有效地 扩大博物馆知识传播的范围，突破时间和空间的藩篱，可以让世界 各地观众尽情浏览所

6、喜欢的藏品，变被动接收为主动参与。1.2.2博物馆可以将因条件不具备而无法展出的藏品，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可将藏品的相关信息通过云存储，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。 根据用户的不同层次进行专业的检索和统计分析。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，不仅可以全方面360度地鉴赏和研究，还能进一步对博物馆 资源（包括文字、图像、声音等）进行整合、加工、提升和更换， 在某种程度上作为实现与观众交互的基础。1.3技术应用1.3.1三维建模技术在三维藏

7、品数据库的建立中，三维场景及物体是可由专业的建模软 件来完成，利用这种建模的方法能够方便而真实的表现显示生活中 的场景和物体，同时也能够生成动画和片段，方便进一步的交互及 漫游的实现。在追求三维藏品逼真性和还原性的同时，需要考虑到是它实时运行 时的速度与快捷性，所以在模型的简历的时候我们不仅要从硬件上 对其运行做好充分的准备与支持工作，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。在模型建立的过程中，同时可以采用三维超高精度扫描系统3。扫描 技术是结合结构光技术、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，所以又称之为“三维结构光扫描仪” O3D扫描技 术仪可以

8、创建物体几何表面，用以插补成物体表面形状，越密集的点 云可以创建更精确的模型。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步 在重建表面上粘贴，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统计、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”。利用三维动画技术可以进行精确的古迹复原，立体、逼真地展现文物、 古迹，甚至模拟历史场景，并在此基础上，制作出影视宣传片，介绍 历史的变迁以及博物馆的情况。以藏品信息管理为核心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。360度全息幻影成像系统2.1系统概述360度

9、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面锥体，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

10、物馆展览探索、猎奇的要求，提升了参观的体验性和 娱乐性。2.2系统特点幻影成像系统是基于“实物模型”和“立体幻影”的光学成像结合， 利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” 与实物模型结合及相互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。尺寸灵活一一三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。安装便捷一一三维全息系统能根据现有的建筑或安装位置空间来修 改硬件的体系和结构，有利于在各种建筑和城市空间里永久安装。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

11、幻影成像系统由柜体、分光镜、射灯、视频播放设备组成， 基于分光镜成像原理，通过对产品实拍构建三维模型的特殊处理， 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、物体或标识，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：若干人灯光照明要求：暗灯光安全、防护要求：无主要

12、组成设备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适用范围幻影成像可以揭示一个现象、演示一个规律、解释一个科学原理、 讲解一段故事、树立企业形象、介绍一种产品、分析数据曲线，以 及一些危险环境下的不适宜人进入的场景等。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，促 进相互发展，达到了双赢和多赢的效果。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

13、。博物馆展品AR交互体验系统首 先让观众通过手机或者平板电脑的摄像头影像识别出他正在观看的 展品，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 电脑上启动一段关于这个展品的交互体验，如显示展品历史、显示 相关展品等。某博物馆通过AR技术向用户显示展品信息。图中观众通过手中的平板电脑识别 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，他不再只是被动的接收信息，而是能主动同展 品进行交互，铺开一个新的展览维度，提升展览效果。以采金展台 为例，我们可以在现实河道中设置“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

14、展台就能成功“淘金”。3.3技术应用该系统包括以下三个模块:模块功能简介展品AR内容设计设计在AR应用中启动的对应于某展品的交互体 验内容。展品识别对需要在博物馆中进行自动识别的展品进行特 殊的数据采集和数据处理，从而可以在AR应用 中通过摄像头影像自动识别。AR应用安装在手机上或者平板电脑上的AR应用。该 APP能完成展品识别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空间定位技术能够 准确的实时识别出站台在三维空间中位置，从而让我们能够透过平 板电脑屏幕在现实展台上稳定的显示出虚拟展品。3.3.2物品识别技术。通过计算机视觉方式对3D物品进行实时识别。

15、vr虚拟场景交互系统4.1系统概述VR （虚拟现实）是2014年开始在全球兴起的一种可以让用户体验虚 拟世界的数字仿真技术。据美国Digi Capital预测，VR市场的规 模在2020年将达到1500亿美金。习近平总书记在2016年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， 所以已经在博物馆、旅游等行业中已经得到了广泛的应用。用户在“珠穆朗玛峰VR”中体验攀登珠峰的感觉4.2系统特点VR将能够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用户亲身体验不存在的场景。博物馆 所展览的场景的都是

16、存在于历史中的场景。怎么样可以让一个现代 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用户更有效的传达展览信息。传统的博 物馆展示以静态展览，导游解说和视频介绍为主。这些展览方式缺 乏新意，容易流于枯燥。而VR体验可以让用户参与一个场景，和场 景互动，和场景中的人互动，甚至作为一个主角完成一个故事。从 教育学的角度来说，这种让用户全身心参与的体验可以大大的提高 用户的兴趣，从而提高信息传达的有效性，更好的实现博物馆的功 能。以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？他们的工作 内容是什么样的？我

17、们可以按照展台在VR中复原出淘金的场景，让 用户感受古安康的氛围；通过虚拟解说向用户介绍淘金的步骤；用 户可以拿着手柄在VR中学习在河床里淘金的姿势，从而让用户更深 刻的理解淘金的内涵。4.2.3打破时空限制向全球推介安康博物馆。制作完成的VR交互体 验将能够登陆全球VR发行平台，向全球的VR用户推介安康博物馆， 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交互体验系统将包括四个部分，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 能够让用户身临其境的在一个逼真的虚拟场景中扮演一个角色，通 过与环境交互和体验一个故事的方式了解一段历史。模块功

18、能简介场景漫游模块用户能在系统中体验一个历史场景，比如淘 金、采矿等。用户能在场景中通过瞬移的方式 自由移动。场景交互模块用户可以通过手柄和场景中的物品发生互动， 比如拨动开关，拿起铲子，做出淘金动作等。虚拟导游模块一个动画形象的导游可以向用户解说展览，同 时和用户交互。故事模式用户可以像在游戏中一样完成故事任务、得到 奖励，提高展览效果，比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。跟一般使用手机的VR方案不同，用户将能够在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 （

19、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，只有少数企业可以熟练 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）的场景建模，最高限度的还原历史场景。同时我们经验丰 富的美术团队将确保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用户 在VR场景中进行互动，向用户介绍展示场景。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、 用户友好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。

20、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、音效处理系统）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，享受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适用范围3D影院系统环境要求5.4.1面积最好在20-50m2，听音室可与影音室共1间。5.4.2形状结构非常重要，高度不应低于2.5m，形状是非

21、对称矩形， 有利于音箱的纵向摆位。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）。墙面需做一些扩散和吸音处理，以 避免大面积的光滑对称面，造成声音的反射过重，形成驻波，影响 听音效果。影音室内遮光也需考虑。5.4.4影音室内设备配置应合理，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传统机器人，它有非常发达的“大 脑”，即中央计算机，这种计算机能够进行按目的的动作，并且能 够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、人工智能等很多

22、学科的知识。智慧博物馆的智能导览机器人，在自主自动的基础上，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，从而实现识别和躲避障碍物的功能。通过地面色标、激光 定位等方法，可以实现沿规划好的路径进行行走。机器人可在巡迹 行走过程中，对事先定位好的展品进行讲解。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。实现一定范围 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 其他表演功能。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、身份识别功能模块、 视

23、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、身份识别、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 本功能的组合和利用接口进行二次开发，而形成其他的功能模块， 应用于其他特定场景。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，在启动视频等待用户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 式是主动引导，主进程开启

24、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他功能， 如果可以认知身份，则直接语音提示选择其他功能。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到达特定的地点，也 可根据口令自主设置路线。因为智能导引需要配合底层的自主导航 和移动系统的配合，同时需要与语音模块，智能会话模块与视频模 块的结合，调用相应的功能。例如利用语音和会话与用户交互，获 得用户的命令、在智能导引中，用户用过语音和自然语言与机器人 进行交互，机器人提示用户，只要包含相应目的地关键词便可以， 也可定义其他句式。6.3.3语音控制功能模块该模块主要是实现通过自然

25、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。机器人接收 到指令以后自主调动存储的语音系统，对相应的关键词进行应答或 讲解。同时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，识别人类的各种手势（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， 因为无法产生语音命令的起始点，因为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识别功能， 在需要对任务执行结果进行提示时，可以利用语音合成功能，对当 前执行的结果进行提示。6.3.4身份识别功能模块 身份认知模块主要完成识别初始身份注册和身份认证任务，方便后 续有选择的会话交流，身份识别可以单独执行，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，身份识别也可以被其 他模块调用，例如在主线程启动时，需要启动身份认知模块，对用 户友好的打招呼，或者提示用户登记用户的身份信息。6.3.6智能会话功能模块在智能会话系统的详细设计中，首先需要获得会话对象的身份，因 此需要启动身份识别模块，获得身份则开始以用户以前的说话背景 为依据进行聊天，如果无法获得用户身份，则利用身份识别模块， 进行身份登记。机器人采用主动发问形式，主要是为了给语音识别 设定一个开始时间