移動增強現實在高校圖書館的應用現狀和前景分析

●楊煥昌

(合肥師范學院　合肥　230601)

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【資源·共享】

移動增強現實在高校圖書館的應用現狀和前景分析

●楊煥昌

(合肥師范學院合肥230601)

[摘要]近幾年移動增強現實在高校圖書館的應用越來越多，其優勢也日益凸顯。文章研究了移動增強現實在高校圖書館的應用情況，分析了其對高校圖書館的重要意義。增強現實能與高校圖書館的資源與服務結合，產生很多新奇的功能，使資源更加開放化，服務更加人性化，管理更加智能化。參考文獻13。

[關鍵詞]移動增強現實高校圖書館智能手機

1增強現實定義及發展

增強現實(Augmented Reality)，簡稱AR，運用于移動環境，移動終端的AR也被稱為Mobile AR 或MAR。增強現實是實時地、直接或者間接地對真實世界中的實體元素疊加計算機生成的輸入(如聲音，視頻，圖形或者GPS數據等)達到對現實的增強或補充[1]。Ronald Azuma提出，AR包含三方面內容：虛實融合、實時交互、三維跟蹤注冊。其中跟蹤注冊(Tracking)是增強現實的核心技術，因為要實現虛擬和現實的完美接合，必須將虛擬物體合并到現實世界中的準確位置。跟蹤技術有三種：基于傳感器的跟蹤技術，基于視覺的跟蹤技術，還有是兩種方式混合使用的[2]。

早在上個世紀60年代，人們就開始了對AR的研究。但是很多研究限制于當時的技術原因被擱淺了。隨著技術的不斷進步，具有強大功能的智能終端逐漸滿足了AR的硬件要求，特別是智能手機的出現，成為實現AR的絕佳工具。可攜帶性好和易操作的優點讓AR的很多功能不再停留于想象，而是變成了事實。現在AR的應用已經拓展到多個領域并延伸到了圖書館。

2AR在高校圖書館的應用概述

2.1基于傳感器的AR應用

主要利用智能手機傳感器進行定位追蹤，提供基于位置的信息服務。以AR導航為主，根據應用環境的不同又分為室外導航和室內導航。

室外導航利用手機全球定位系統(GPS)獲取用戶位置信息，并提供個性化導航服務。例如,北卡羅萊納州立大學的校園導覽軟件WolfWalk[3]。德國巴伐利亞州立圖書館的Ludwig II，可以按用戶所在位置，提供路德維希二世的“童話城堡”有關的圖像和文獻[4]。可以說這些應用不止起到導航作用，更像是連接過去和現在的工具，讓人有時空穿越之感。不但對圖書館的資源有了新的了解，對歷史也有了更深的認識。

室內導航應用比較有代表性的是奧盧大學圖書館的SmartLibrary，利用PDA(掌上電腦)在圖書館內搜索圖書，并且根據讀者和書架位置，給出導航路線[5]。室內導航相對于室外導航存在更多困難，一方面，室內無法使用GPS。另一方面，室內導航對位置的精確度和實時交互性要求更高。

2.2基于視覺的AR應用

(1)基于標識圖識別。標識圖為人工生成的具有特殊幾何形狀的圖形，將標識圖貼于物品上通過模板匹配的方法對其進行識別。例如，維也納技術大學ARLib，在書架上貼標識圖，查找某本書時，通過掃描書架標識圖，命中的書架會顯示一個綠框[6]。美國邁阿密大學的ShelvAR，在書脊上貼標識圖，通過掃描書脊上的標識圖，以勾叉的形式指出圖書是否放置正確[7]。

詹姆斯·庫克大學開發的Libagent，通過與圖書館的管理系統結合，實現了更多的功能。它有多種顯示模式，一種顯示勾叉，標出順序錯誤的書，類似ShelvAR。一種顯示藍色數字，即正確的排序數字。一種顯示灰色和黃色方框，在搜索圖書時，命中的圖書顯示黃色方框，并且帶有感嘆號。除此之外，被借走和缺失的書都會分別顯示出來，滑動手機可進行模式切換[8]。

使用標識圖的優點是識別速度快，精確度高。但標識圖需要保持完全可見，一旦標識圖的某一部分被遮擋，就可能導致跟蹤注冊的失敗。而且高校圖書館的圖書一般動輒百萬，為每本書貼標識圖也是個不小的工程。

(2)基于自然特征識別。 不依賴于標識圖，而是通過分析視頻圖像，獲取匹配的自然特征點。例如，美國斯坦福大學David Chen開發的AR系統，用手機攝像頭對著書脊掃描，就可以顯示書名、售價及評分等級等信息。該系統通過讀者的動作進行智能操作，當動作變慢或停下來時就開始識別，動作快的時候則忽略[9]。

基于自然特征的方法，因為不需要貼標識圖，在應用上更具潛力。但要面對圖書館復雜環境的挑戰。圖書雜亂擺放和不規則都會給識別帶來難度。另外光線的強弱，手機的像素，并且拍攝時的抖動，都會對掃描結果產生影響，造成信息丟失或不準確。

3移動AR應用的特點

3.1沉浸感，增強認知

AR技術利用計算機生成的虛擬信息與現實接合，成為周圍真實環境的有機組成部分。充分調動人的視覺、聽覺等感官，讓人產生身臨其境的奇妙體驗，從而增強對現實世界的認知。通過AR，人看到的真實場景會出現輔助信息作為注解，這其實也是信息可視化的一種形式。將抽象的概念進行具體的表達，對隱含的信息進行透徹的揭示，以最直觀的方式展示人類不易理解或難以察覺的信息，通過虛實結合的逼真畫面展示出來，更易于被人理解和接受。

3.2交互性，實時互動

AR最大的特點在于虛擬場景與真實場景的無縫銜接、實時同步，當人的視線或所處位置發生變化時，虛擬場景也隨之改變，讓用戶在真實環境中與虛擬物體進行實時、自然的交互。如AR導航，根據讀者和目標位置，實時更新顯示路線。又如增強圖書，用手機掃描后，平面圖變為立體模型，可以隨著讀者的動作進行移動翻轉，展示不同的側面。有的還設置成游戲模式，掃描之后出現一個虛擬人(物)與其進行游戲互動。

3.3易用性，自然檢索

AR 技術給人帶來的是一種全新的信息獲取方式和檢索體驗。傳統的信息檢索是通過用戶輸入信息，再由計算機檢索并顯示結果。而通過AR技術，不再需要鍵盤等輸入，也不需要對檢索結果篩選，只要將手機攝像頭對準實物，AR 程序就會對目標自動識別，將所看信息顯示在屏幕上，使信息的獲取更為便捷。如David Chen開發的AR系統，相當于對書脊圖片進行搜索，并將搜索結果疊加到書脊上。又如諾基亞的“城市萬花筒”通過將攝像頭對準一個城市的街道，就會在建筑物表面上顯示出餐館、商店、酒店等信息。

4AR對高校圖書館的意義

4.1幫助讀者找書

造成讀者找書難有兩方面原因：一是很多讀者特別是大一新生，不熟悉圖書館，更不懂圖書館分類法；二是找書都是憑借在書店的經驗，這在圖書館就不適用了。現在高校圖書館規模不斷擴大，藏書量越來越多，讀者在偌大的圖書館往往不知道何去何從。找書這看似簡單的問題，其實是阻隔在圖書館和讀者之間的一道無形障礙。過高的時間成本降低了他們對圖書館的使用熱情。

利用AR系統導航和圖書定位，可以有效地減少找書的時間。通過在手機上顯示位置信息，以用戶的視角進行導引，讓找書變得既容易又有趣。大學生的智能手機圖書館服務使用意愿調查顯示，超過71%的大學生認為利用手機在圖書館進行導引的服務功能非常實用[10]。可見圖書館導航和圖書定位服務是很受大學生歡迎的。

4.2幫助圖書館推廣資源

AR的特點很適于館藏的展示，特別是對于貴重且易損的館藏。利用AR技術，讓讀者既能看到這些館藏實體，而且在不接觸的情況下對其產生更生動的認知。例如，曼徹斯特大學的約翰賴蘭圖書館開展的The SCARLET 項目對館里收藏的珍貴古籍增強展示[11]。資源推廣可以嵌入到AR導航系統中，將讀者感興趣的信息與圖書館實景在屏幕上融合顯示，并且隨著讀者位置的改變實時更新。例如，伊利諾伊大學香檳分校Jim Hahn等開發出的Minrva，可以根據讀者的位置進行圖書推薦，并將OCR(光學字符識別)與AR結合，通過掃描書的分類號查找類似書籍[12]。

4.3幫助館員快速理架

很多讀者在書庫看書，往往會忘記把書放回原位，導致圖書亂放現象。一方面書順序亂了，其他讀者找書變得困難，另一方面也增加了館員的工作。利用AR軟件，復雜的圖書分類號被簡單易懂的標志代替，找書和排架變得易如反掌。只要掃描一下就能發現錯排的書，并且給出正確的排序。可以有效提高工作效率，將館員從枯燥重復的勞動中解脫出來。值得一提的是，AR可以在一定程度上實現RFID的圖書定位功能，但成本要低得多。

4.4促進紙質書本和電子資源的進一步融合

紙質書本為實體元素，作為傳統的知識載體，在閱讀體驗上有其不可替代的優勢；電子資源為虛擬元素，易于檢索使用，在知識的獲取上更加快捷，利用AR可以同時發揮它們的優勢。讀者在使用紙質書本時，通過手機掃描可以檢索和顯示相應電子資源，讓電子資源和紙質書本自然地銜接在一起，在兩者之間自由切換。對讀者來說，資源利用更加充分、高效。

AR與圖書館的結合會產生豐富的功能，既可以作為個性化服務接口，提供基于位置的閱覽和推薦服務，滿足讀者的個性化信息需求；又可以作為實時交互平臺，與讀者進行更多互動；并且利用AR的交互性，以自然的方式觸發圖書館服務，使圖書館的服務更加智能化。人性化AR將推動以圖書館為中心到以讀者為中心服務模式轉移，讓圖書館更易于被讀者接受和使用，讓信息服務觸手可及。

《新媒體聯盟地平線報告(2014圖書館版)》指出，隨著越來越多的研究數據被收入出版物和內容龐雜的數據庫，圖書館需要重新規劃如何幫助讀者尋找有效瀏覽和發現新信息的機會[13]。顯然，AR可以幫助圖書館應對這一挑戰。AR既可以面向圖書館用作圖書管理；又可以面向讀者，作為資源發現的好幫手。它可以和圖書館的資源與服務有機結合，使資源更加開放化，服務更加人性化，管理更加智能化。不過開發AR軟件仍存在很多困難。硬件方面，增強現實中的目標識別與跟蹤注冊會產生大量運算，需要高性能硬件作為保證，軟件方面，國內尚無成熟的開發平臺，國外開發平臺對國內支持還不夠完善。而且增強現實需要大量的3D模型等素材，內容制作成本巨大。此外，AR在圖書館的應用方面也面臨圖書館環境和條件的約束。但這些都難掩AR的魅力和應用潛力。AR目前正處于起步階段，相信隨著智能手機性能的提升，計算機技術的進步，這些問題都將迎刃而解。

參考文獻

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(賴寧編發)

The Application Status and Prospect Analysis of Mobile Augmented Reality in Academic Library

Yang Huanchang

(Hefei Normal University, Hefei, Anhui 230601, China)

AbstractIn recent years, more and more application of mobile augmented reality in academic library with its advantages emerge increasingly. This paper investigates the application of mobile augmented reality in academic library and analyzes its important significance for academic library. Mobile augmented reality can integrate with the library's resources and services to generate many new novel functions which make the academic library become more open, more humanized and more intelligent. 13 refs.

KeywordsMobile augmented reality. Academic library. Smart phone.

[中圖法分類號]G250.7

[文獻標識碼]A

[文章編號]1003-7845(2016)03-0052-03

[作者簡介]楊煥昌 ，館員，現在合肥師范學院圖書館工作。

[收稿日期]2016-01-21