移動互聯網時代增強現實技術在智能圖書館個性化服務中應用探究

趙彥輝　黃均

摘要：增強現實（AR）技術是一種利用附加的圖形或文字等虛擬信息，對周圍真實世界的場景進行渲染增強，讓虛擬信息與實體事物同時在同一個空間共存，實現虛實融合的效果，從而增強人們對實體事物的認識、理解和交互的高新技術。隨著移動亙聯網技術的快速發展，以智能手機為硬件基礎的AR應用軟件將AR技術帶入到日常生活當中。本文對現階段高校圖書館業務現狀進行分析，并根據AR的特點，從圖書館個性化智能導航服務、資源融合服務、個性化推薦推送服務等3個方面探討AR技術在智能圖書館中的應用。

關鍵詞：增強現實技術：智能圖書館：個性化服務：大數據

中圖分類號：G25 文獻標識碼：A 文章編號：2095-5707（2016）01-0047-04

作為傳統互聯網的延伸和演進方向，移動互聯網在近兩年得到了迅猛發展，已成為全世界人們接入互聯網的主要方式之一。增強現實（augmentedreality，AR）技術，是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術。隨著移動互聯網技術的飛速發展，智能手機性能的顯著提高，已經能夠滿足AR技術的軟硬件需求，AR應用越來越多地進入人們現實生活中。這引起了國內外圖書館人的極大興趣，他們紛紛考慮借助移動AR技術促進圖書館業務的拓展，建設智能化圖書館。移動AR技術使圖書館與用戶之間有了一種新的溝通媒介，它可以使實體圖書館、虛擬圖書館（聯機公共目錄查詢系統OPAC、圖書館網站、圖書館手機APP、數字圖書館等）、移動技術、AR技術有機結合起來，開創圖書館服務的新模式，實現智能化圖書館服務。

1 AR技術相關概述

20世紀90年代初，美國波音公司的Caudell與同事在設計一個輔助布線系統時提出了“augmentedreality”的概念。AR技術是在虛擬現實技術基礎上發展起來的一種新興技術，通過combines real andvirtual（虛實融合）、interactive in real time（實時交互）、registered in 3-D（三維定位），利用附加的圖形或文字信息，對周圍真實世界的場景動態進行增強，即讓虛擬與實體同時在同一個空間共存，把虛擬的物體無縫融入到真實的場景，實現虛實融合，從而增強用戶對現實環境的認識、理解并進行交互pj。

傳統的AR技術已經應用在工業、醫療、教育、娛樂、軍事等領域，但受限于硬件設備，還沒有進入到普通民眾的日常生活。近年來，隨著移動互聯網技術的飛速發展，智能手機和移動終端的性能顯著提高，已經能夠滿足AR技術的軟硬件需求。2015年，AR引擎界的兩大支柱Metaio與Vuforia先后易主，被蘋果和PTC公司收購，給AR開發者造成不小困擾。目前能夠替代的AR引擎產品包括artoolkit、wikitude、catchoom、亮風臺HiAR、視辰EasyAR。相比國外的軟件開發工具包（software development kit，SDK）使用門檻高、技術支持響應慢，服務器延遲大、缺乏本土化定制優化、價格不菲等問題，國內SDK的崛起，不僅解決了廣大開發者的燃眉之急，更是給了國內產業鏈提升的重大機遇。

2增強現實技術在國內外圖書館中應用現狀分析

由于移動AR技術仍處在發展階段，存在許多技術和應用方面的不足，目前在國外圖書館中還沒有進入大規模應用階段，一些圖書館、機構或個人開展了應用嘗試，建立了一些探索性項目。國內首次將這項技術應用到普通生活中，是在蘋果的AppStore上發布的一款叫做出行百科（增強現實版）XINGWIKI的免費軟件。國內圖書館目前還沒有使用案例見諸報道。

在智能圖書館的移動AR應用中。“強化旅行”是一個重大創新應用領域，強化旅行可以讓用戶在參觀現場直接從圖書館數據庫中調用相關資料，如照片、歷史記錄、錄音、視頻等。早在2011年，美國弗吉尼亞海灘公共圖書館與專注于通過移動設備以多媒體形式講述“各地故事”的Tagwhat公司合作，將數字化后的本地歷史特藏提供給該公司開發的一款稱為“景點偉大故事”的應用程序，用戶通過智能手機觀看景點，關于該景點的資料就會出現在屏幕上，隨著用戶觀看方位和角度的改變，所看到的信息也有所不同。從19世紀開始，費城開始用照片記錄城市的成長，這些照片被收藏在費城檔案中。為了方便民眾對照片利用，收藏機構建立了“費城歷史”在線數據庫。2010年2月，費城歷史紀錄片啟動了一項利用手機開展增強現實技術的研究，計劃通過手機應用程序，將歷史照片與真實影像疊加，這樣用戶就可以在手機攝像頭攝取的場景中看到歷史照片和相關信息。北卡羅萊納州立大學（NCSU）利用圖書館收藏的歷史圖片創建了校園內50余個主要歷史景點的AR數據庫，建立了移動AR應用程序Wolfwalk。無論是本校師生還是外來訪客，都能通過Wolfwalk便捷、高效地了解NCSU校園的歷史變遷。運用這一技術的高校還有美國的哥倫比亞大學、英國的埃克塞特大學以及中國的臺灣大學和輔仁大學等。

移動AR技術在智能圖書館中的另一個創新應用就是實現定位功能。一個廣為流傳的移動AR圖書館應用是一款稱為Shelvar的移動程序，該程序借助移動AR技術的定位功能，提高了對書架的管理效率。這款應用程序是由美國邁阿密大學計算機科學與軟件工程助理教授Bo Brinkman在他的妻子協助下開發的。程序依賴于書脊上的一個類似二維碼的標簽，以自動和批識別方式，對圖書的排架情況進行快速核對。用戶利用智能手機或平板電腦的攝像頭掃描書架，Shelvar就可以在屏幕上顯示出哪本書亂架，相應圖書的書脊上會出現一個紅色“×”，并顯示方向箭頭，指向圖書的正確位置。除了發現亂架圖書，Shelvar還可以完成藏書清點等任務。2003年，芬蘭奧盧大學圖書館在開通了基于位置的圖書發現服務，以地圖方式顯示用戶所需圖書的方位。近年來，奧盧大學圖書館將AR技術引入智能圖書館，采用了基于射頻識別（radio frequencyidentification，RFID）和無線保真（wireless-fidelity，Wi-Fi）技術的位置跟蹤，能在現場視頻中顯示出用戶所需圖書在書架上的方位。2010年3月，由香港城市大學圖書館、上海交通大學圖書館及清華大學圖書館聯合發起，初步達成創辦高校圖書館“射頻識別技術應用”合作聯盟的共識，成立了“高校圖書館RFID技術應用聯盟”工作小組。聯盟為非營利組織，旨在立足未來高校圖書館的服務模式，推動RFID技術在圖書館獲得最佳應用，不斷提升服務品質，保障圖書館應用的成功率，為RFID的應用提供更為規范、健康和廣闊的需求市場，建立起“產學研用”機制，并通過基金、實驗室等形式促進相關技術的快速發展和成熟。目前全國已經有100多家圖書館采用了智慧圖書館模式。

為了提高學習和研究古文獻的學生的興趣，同時保護古文獻不因頻繁使用而受損，英國曼徹斯特大學和約翰.里蘭茲大學圖書館聯合建立了一個“利用增強現實技術促進對特藏的研究和教學”項目，幫助學生研究中世紀的手稿、標志性版本和文獻檔案。在保護古籍的同時，也讓學生充分接觸到原始文獻，并附加展示豐富的網絡資料。在學生查閱原稿時，AR技術可以突破原稿的保護限制，在原稿周圍顯示數字圖片、文本、在線學習資料以及圖書館和其他機構收藏的相關資料。AR技術讓整個學習過程更有交互性和生動性，讀者通過查看相關數據、圖片和文獻二次閱讀，建立了以探究為基礎的學習模式，加深了對原始文獻的理解。

3 AR技術在我國圖書館智能化建設中的應用前景

如今在倡導“互聯網+”的新常態移動互聯網產業環境下，各種更為先進的現代信息技術已應用到圖書館服務中。圖書館智能化建設正在從理論準備向逐步實現的方向邁進。在圖書館文獻信息資源管理技術進步的路徑中，一般將卡片目錄管理、重在收藏文獻的圖書館稱為傳統圖書館；將機讀目錄、文獻藏用結合為特點的圖書館稱為自動化圖書館；將數字文獻資源管理為主，使用集成文獻管理系統管理元數據，以用戶服務為中心的圖書館稱為數字圖書館或復合圖書館。而智能圖書館是指利用云計算和先進的物聯網RFID識別等智能技術以及泛在服務理念，保證讀者和館員能夠高效準確地獲取和展示各種信息資源的圖書館。其特點是能夠無所不在、無時不在地實現書書相聯、書人相聯、人人相聯。智能圖書館是未來圖書館發展的新模式。AR技術使圖書館與讀者之間有了一種新的溝通媒介，為圖書館紙質與數字館藏的溝通互見帶來了意義深遠的機會。它可以使實體圖書館、虛擬圖書館結合起來，在移動互聯網時代下，對傳統圖書館的發展起到很大的作用。AR及現代信息技術的應用使傳統圖書館轉變為移動互聯網時代的智能圖書館，開創了圖書館服務的新模式，將會給圖書館服務帶來一次大革命。

3.1 AR技術應用于圖書館個性化智能導航和圖書個性化定位服務

隨著以Google地圖為代表的電子地圖技術和地理位置服務（10cation based service，LBS）技術的快速發展，已經有很多大型圖書館開發了圖書館電子地圖導航系統。LBS應用結合AR技術，能夠為用戶提供實時的路徑指向，用戶體驗更加生動。目前通用的室內定位技術有藍牙、Wi-Fi和遠程RFID等3種，各有優缺點。張倬勝等使用iBeacon藍牙信號發射基站進行圖書館室內定位，結合Unity3D建模、手持藍牙終端，提供圖書館地理位置服務。通過給書籍添加RFID標簽，利用圖書館的LBS服務，當讀者在館內使用手機搜索到一本圖書時，LBS系統根據讀者的當前位置，定位到讀者要找的文獻資料具體位置，為讀者提供前往目標圖書的指引行進路線，實現個性化智能導航和定位服務，幫助讀者快速找尋到自己所要找的資料。

3.2 AR技術通過文字識別融合紙質文獻與數字文獻資源

定位到具體文獻后，可以使用QR二維碼（quickresponse code）標識系統來對文獻進行擴展閱讀，獲得關于此文獻的電子信息。也可以在點開AR APP后，將攝像頭對準要識別的文字，手機屏幕上馬上就會浮現翻譯之后的語言文字、相關鏈接、作者介紹、視頻內容等相關信息。ARAPP可包含識別、翻譯、搜索及擴展閱讀的功能，使用非常簡便。它利用光學字符識別（optical character recognition，OCR）技術識別文字，再通過字典進行查找翻譯，然后使用AR技術將翻譯過的文字及擴展閱讀內容覆蓋在原有文字上，實現了紙質文獻與數字文獻、知識系統的融合。前者的文獻融合嘗試包括館藏書目信息與書后附盤、電子圖書等數字文獻的互檢互見融合、刊目信息與數字全文期刊的融合、宣傳海報與網絡多媒體資源及視頻資源的增強互見。作為AR應用中與現實環境對應的虛擬信息提供方，知識系統的構建往往需要在文獻信息系統的基礎上，通過機構知識庫建設等途徑整合學科資源構建關聯關系大數據平臺，通過硬件的集群設計，承載多用戶并發訪問的壓力。

3.3基于大數據環境下的AR技術應用于圖書館個性化推薦推送服務

AR系統客戶端（customer relationsh中management，CRM）基于圖書館借閱會產生大量數據，運用信息分析技術，可以對讀者的閱讀社會關系、閱讀內容等數據進行分析，能夠精準判斷讀者的需求、洞察用戶最新的科研走向，結合用戶相關歷史借閱數據，推斷其借閱習慣與借閱趨勢，利用數據挖掘技術，定制與其借閱相關聯的文獻資源。根據用戶的使用習慣推斷用戶興趣或者愛好，采用云推送策略，及時、智能地給用戶推送一些最新的書刊、資料等，有效提升圖書館在科研、教育領域中的作用，為科研教育工作者提供更多有價值的信息，提高服務的針對性、有效性。從技術路線角度看，使用開源的Hadoop分布式資源管理框架yam結合通用并行計算框架spark來構建實時推薦系統作為資源推送的后臺，前端使用AR APP來滿足個性化的讀者需求并將推送內容結合到具體應用實景中是可行的選擇。

4小結

在當前倡導“互聯網+”的新常態移動互聯網產業環境下，AR技術在智能化圖書館中實現了導讀和定位服務、資源融合服務、大數據分析服務等多種功能，這一技術必將使圖書館的服務方式、服務內容和服務范圍等發生根本性的變革，AR技術在圖書館發展中有著極大的應用前景。但目前仍處于起步階段，仍有許多問題有待研究解決。隨著各項技術的不斷發展、完善、成熟，AR技術在未來智能圖書館中的應用將會愈漸成熟，蓬勃發展。