增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)仿真中的應(yīng)用

雷佳曄

摘 要：21世紀(jì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)態(tài)勢(shì)呈逐年上升趨勢(shì)，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)水平的逐步完善，人民生活水平逐漸提高。在這樣的時(shí)代背景下，我國(guó)人口數(shù)量與日俱增，對(duì)于房屋建筑的需求也不僅僅局限于舒適性與安全性，提出了更高的建筑需求。為滿足住戶對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的需求，建筑行業(yè)逐步應(yīng)用仿真技術(shù)于房屋建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，通過(guò)逐步增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用水平，保障居住環(huán)境的真實(shí)性與合理性，以滿足建筑用戶的根本需求。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)仿真；措施；分析

隨著建筑領(lǐng)域新興技術(shù)與設(shè)備的逐步應(yīng)用，仿真設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)已成為建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不可或缺的部分，但仍存在著諸多不足。基于此類情況，應(yīng)逐步完善提升顯示技術(shù)的整體性能，以使此項(xiàng)技術(shù)得到更高的推廣與應(yīng)用。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體含義

時(shí)下，我國(guó)經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)體系改革與產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)化調(diào)整逐步適應(yīng)了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展趨勢(shì)，大力發(fā)展生產(chǎn)力，深入提升科學(xué)創(chuàng)新水平，加之信息化技術(shù)的應(yīng)用與推廣使我國(guó)各領(lǐng)域行業(yè)的技術(shù)水平得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，科研力度逐年增加。以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為例，以早期虛擬技術(shù)作為發(fā)展前身并進(jìn)一步突破，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)層面的飛躍。其技術(shù)實(shí)質(zhì)在于，將虛擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后的影像、場(chǎng)景等與實(shí)際的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相結(jié)合，在保障顯示畫面真實(shí)性、合理性的同時(shí)，最大限度發(fā)揮計(jì)算機(jī)虛擬場(chǎng)景的特點(diǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)既能將計(jì)算機(jī)虛擬場(chǎng)景融入于實(shí)際場(chǎng)景中，又可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整虛擬畫面的位置，以實(shí)現(xiàn)虛擬畫面與實(shí)際場(chǎng)景之間有效切合，提升圖像觀察者的真實(shí)體驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬，實(shí)際與理論的有機(jī)結(jié)合。與此同時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)將實(shí)際的圖像情況進(jìn)行保存并進(jìn)行輸出，圖像畫面真實(shí)性與可靠性得以保證。此項(xiàng)技術(shù)的工作原理是通過(guò)畫面實(shí)時(shí)拍攝的方式保留真實(shí)場(chǎng)景，經(jīng)過(guò)處理輸出后的圖片與視頻保留了顯示圖像與虛擬圖像相融合后的真實(shí)性信息，采取專業(yè)的計(jì)算方式，對(duì)輸出的圖片與影像資料進(jìn)行比對(duì)，保持其統(tǒng)一性；并且根據(jù)輸出圖像進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算，以之前的數(shù)據(jù)規(guī)律為依據(jù)得到其他虛擬圖像，而后采用將影像資料與虛擬圖像相融合的方式，以提升影響感官真實(shí)性與完整性。

2 建筑設(shè)計(jì)仿真環(huán)節(jié)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)仿真中的系統(tǒng)構(gòu)思

在建筑設(shè)計(jì)仿真環(huán)節(jié)采取增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工作原理在于以前期建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的概念模型為基礎(chǔ)，加入其周邊環(huán)境的影音圖像，將二者巧妙的結(jié)合處理；以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的虛擬概念與實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行融合并輸出。與傳統(tǒng)的建筑概念設(shè)計(jì)所采取技術(shù)不同的是，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)概念設(shè)計(jì)建筑的臨近場(chǎng)景并不加以增強(qiáng)處理，而是對(duì)建筑的概念設(shè)計(jì)進(jìn)行場(chǎng)景模擬即可，通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景圖像進(jìn)行模擬并施以技術(shù)處理，最終實(shí)現(xiàn)建筑理論概念與實(shí)際臨近場(chǎng)景二者巧妙結(jié)合。隨后，根據(jù)建筑概念的理論模型的輸出情況進(jìn)行實(shí)際反饋處理，從而滿足直觀體驗(yàn)的目的，即體現(xiàn)出了建筑設(shè)計(jì)之初的理論概念，又將建筑附近真實(shí)場(chǎng)景予以展示，形成真正意義上的虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的建筑仿真目的。除此以外，在建筑概念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中采取增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的手段，可以有效降低工作強(qiáng)度，其原因在于，不必進(jìn)行概念建筑附近的真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行技術(shù)處理，而不影響建筑概念和鄰近真實(shí)場(chǎng)景的建模仿真。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用即可以真實(shí)展現(xiàn)建筑仿真的真實(shí)性，又能夠有效保障建筑設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑整體充分了解，從而對(duì)欠缺或不當(dāng)?shù)念A(yù)期設(shè)計(jì)概念進(jìn)行恰當(dāng)合理的修改，從而提升設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的整體科學(xué)性。與此同時(shí)，可針對(duì)以往的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)于建筑概念模擬的應(yīng)用中的具體情況進(jìn)行分析，總結(jié)此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的規(guī)律，有效減少設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的不合理環(huán)節(jié)。

2.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠更好的實(shí)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)位置狀態(tài)的跟蹤，這也是實(shí)現(xiàn)虛擬目標(biāo)在真實(shí)場(chǎng)景中的定位注冊(cè)基礎(chǔ)，對(duì)虛實(shí)結(jié)合效果的體現(xiàn)有著十分重要的作用影響。在這個(gè)系統(tǒng)中，可以利用標(biāo)記卡的真實(shí)目標(biāo)位置狀態(tài)跟蹤替代無(wú)規(guī)則真實(shí)目標(biāo)的位置狀態(tài)。這兩者相比較而言，具有跟蹤算法簡(jiǎn)便、速度快、效率高等特點(diǎn)。因?yàn)闃?biāo)記卡的真實(shí)目標(biāo)位置狀態(tài)跟蹤是依據(jù)攝像機(jī)拍攝圖像的排序中任意一幅圖像來(lái)進(jìn)行的，所以，才能夠求取出標(biāo)記卡對(duì)于攝像機(jī)位置和狀態(tài)。因?yàn)橛洃浛ㄊ窃诒桓櫮繕?biāo)上所固定的，就是標(biāo)記卡的位置狀態(tài)情況能夠真實(shí)有的表達(dá)出真實(shí)目標(biāo)的位置狀態(tài)情況。

2.3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)的結(jié)果

以廣場(chǎng)中的涼亭為主要參考依據(jù)，并驗(yàn)測(cè)出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)思情況。

軟件系統(tǒng)的應(yīng)用：

（1）3DMax建模軟件，主要的作用就是便于涼亭模型的建立以及修改。

（2）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑仿真系統(tǒng)。這個(gè)仿真系統(tǒng)主要是依據(jù)AR-ToolKit和OpenGL來(lái)進(jìn)行自主研發(fā)的，在進(jìn)行運(yùn)用的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)記卡的位置和狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤，能夠?qū)崿F(xiàn)涼亭虛擬模型和建筑周邊環(huán)境的虛實(shí)進(jìn)行有效的結(jié)合以及對(duì)視頻流進(jìn)行輸入和輸出的處理等。在三模軟件將涼亭的三維模型設(shè)計(jì)完畢之后，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員能夠利用攝像頭來(lái)進(jìn)行任意角度的拍攝帶有標(biāo)記卡的建筑周邊環(huán)境。并且利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)來(lái)對(duì)標(biāo)記卡的位置狀態(tài)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤處理，在此基礎(chǔ)上，將標(biāo)記卡相對(duì)于相機(jī)的具體位置有效的求解出來(lái)。再通過(guò)幾何變換的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬涼亭的模型與建筑周邊環(huán)境的融合情況，輸出的結(jié)果就是結(jié)合的視頻流。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員也能夠自主的對(duì)拍攝視角進(jìn)行隨意的切換，從而就能夠通過(guò)不同的角度來(lái)觀測(cè)到?jīng)鐾そㄖ晒髴?yīng)該呈現(xiàn)的視覺(jué)效果。

3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)仿真與虛擬仿真的對(duì)比情況

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑設(shè)計(jì)仿真相比較而言具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

3.1 在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以不用對(duì)建筑的周邊環(huán)境進(jìn)行建模處理，這樣不僅能夠緩解設(shè)計(jì)人員在仿真工作中的工作量，同時(shí)也能夠?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)的周期進(jìn)程情況起到促進(jìn)的作用。

3.2 在最后的輸出結(jié)果中，周邊環(huán)境的情況是真實(shí)有效的，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)方案的做出時(shí)能夠更加的貼切和合理，能夠做出準(zhǔn)確有效的評(píng)估。

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上具體的分析與闡述，建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行概念模擬仿真的環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際建筑設(shè)計(jì)需求選取科學(xué)的技術(shù)手段。原因在于，傳統(tǒng)的實(shí)際建筑與模擬概念相結(jié)合的情況存在缺陷與不足。而隨著建筑領(lǐng)域的日益發(fā)展，用戶對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)的需求日益增加，以往的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與日漸興起的建筑產(chǎn)業(yè)之間的矛盾逐步加深，技術(shù)與需求難以達(dá)成正比。基于此類情況，創(chuàng)新型的增強(qiáng)顯示技術(shù)能夠充分滿足時(shí)下的建筑設(shè)計(jì)需要，成為當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)模擬階段的主要措施，方便快捷的同時(shí)，節(jié)約了建筑設(shè)計(jì)的人力、物力，逐步滿足建筑需求的同時(shí)，帶動(dòng)建筑領(lǐng)域模擬概念設(shè)計(jì)工作的飛躍。

參考文獻(xiàn)

[1]韋曦.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)仿真中的應(yīng)用[J].裝飾裝修天地，2016（7）.

[2]黃山.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)仿真中的應(yīng)用分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（5）.

[3]金翔.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)仿真中的應(yīng)用研究[J].建材與裝飾，2017（2）.

[4]尚飛.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)仿真中的應(yīng)用解析[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2017（9）：84-84.