基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的保障性住房管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黎予嫣 劉峻 張峻峰

【摘 要】保障性安居工程是黨中央、國(guó)務(wù)院為改善民生采取的重大舉措。由于項(xiàng)目不斷增多，因此資金數(shù)目、保障對(duì)象也不斷增大，地域跨度較大。利用移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合安卓平臺(tái)搭建管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)保障性住房信息管理，并將安卓手機(jī)攝像頭對(duì)拍攝的建筑圖進(jìn)行識(shí)別，以AR的方式形象地將項(xiàng)目模型及詳細(xì)信息疊加至攝像頭畫面中，工作人員無(wú)需到實(shí)地進(jìn)行考察，就能生動(dòng)、準(zhǔn)確地了解項(xiàng)目信息，有效地提高辦事效率。

【關(guān)鍵詞】保障性住房管理;移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);安卓平臺(tái)

【中圖分類號(hào)】TP311.52 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）03-0039-03

0 引言

推進(jìn)保障性安居工程是黨中央、國(guó)務(wù)院為推動(dòng)科學(xué)發(fā)展、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、保障和改善民生采取的重大舉措，如何管理好這一大批保障性住房項(xiàng)目成為當(dāng)務(wù)之急[1-2]。隨著保障性住房項(xiàng)目不斷增多，工作人員需隨時(shí)跟蹤各項(xiàng)目情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，同時(shí)需要進(jìn)行實(shí)地走訪來(lái)獲取項(xiàng)目的情況，花費(fèi)大量的人力、物力。

徐婕[3]設(shè)計(jì)了一種住房保障性管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框架，框架包括成本管理、質(zhì)量檢測(cè)、進(jìn)度管理、協(xié)同辦公管理、物聯(lián)網(wǎng)鏈接等子系統(tǒng)，并對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)，論證了該保障性住房管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。吳延卯[4]以實(shí)用為目的，設(shè)計(jì)了一種基于Web的住房保障管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的基于Web瀏覽器的B/S實(shí)現(xiàn)方式，將系統(tǒng)分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)處理層3層結(jié)構(gòu)，并將系統(tǒng)劃分為8個(gè)子系統(tǒng)，根據(jù)不同群體用戶匹配相應(yīng)住房并提供信息管理。西安外事學(xué)院楊在華[5]將三維GIS空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)與保障性住房辦理業(yè)務(wù)進(jìn)行結(jié)合，主要解決了為保障性住房建設(shè)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)依據(jù)、管理系統(tǒng)的可視化與直觀化、以信息共享的形式加強(qiáng)對(duì)保障性住房項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)監(jiān)督3個(gè)主要問(wèn)題。由此可看出，當(dāng)前基于保障性住房管理系統(tǒng)的研究還較少，大多數(shù)保障性住房管理系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)模式及信息技術(shù)[6]。

本文結(jié)合當(dāng)下新興的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種新穎的、基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的保障性住房管理系統(tǒng)。通過(guò)Android Studio開發(fā)保障性住房信息管理系統(tǒng)，結(jié)合在Unity 3D平臺(tái)開發(fā)實(shí)現(xiàn)的AR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保障性住房基本信息和三維模型的有機(jī)結(jié)合和生動(dòng)展示。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

保障性住房管理系統(tǒng)的基本業(yè)務(wù)需求可以分為項(xiàng)目信息管理、保障對(duì)象管理、信息展示三大模塊（如圖1所示）。本文基于Android Studio安卓開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合Untiy 3D引擎，利用Vuforia的AR技術(shù)，創(chuàng)建一套包含用戶、單位、項(xiàng)目等信息管理和模型增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)展示的安卓應(yīng)用軟件。

（1）項(xiàng)目信息管理。項(xiàng)目信息管理模塊主要是對(duì)保障性住房項(xiàng)目進(jìn)行管理，包含項(xiàng)目建設(shè)管理和項(xiàng)目進(jìn)度管理。

（2）保障對(duì)象管理。保障對(duì)象管理模塊主要是對(duì)保障對(duì)象的申請(qǐng)情況進(jìn)行管理，包含住房申請(qǐng)管理、申請(qǐng)審核管理、房源匹配等子功能。

（3）信息展示。信息展示模塊主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)保障性住房項(xiàng)目信息的綜合條件查詢與展示，包含綜合查詢及報(bào)表統(tǒng)計(jì)與建筑AR展示等子功能。

1.2 系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)

（1）房源匹配算法設(shè)計(jì)。由于現(xiàn)有的管理系統(tǒng)基本采用人工或隨意匹配方式分配房源，因此本文設(shè)計(jì)房源匹配算法。首先提取房源特征與申請(qǐng)人特征，然后進(jìn)行特征匹配的計(jì)算，最后通過(guò)聚類算法找到特征差異最小的房源為該申請(qǐng)人的最優(yōu)房源推薦。根據(jù)居民需求，以房源地理位置信息和造價(jià)成本作為房源的特征信息，選取申請(qǐng)人的申請(qǐng)位置及家庭收入作為申請(qǐng)人的特征信息。

首先是特征提取。用集合S表示保證性住房建筑的地理位置信息和建造成本作為房源的特征信息，用集合P表示申請(qǐng)人的申請(qǐng)位置和家庭收入情況作為申請(qǐng)人的特征信息：

Si≡{HR，N（si）│i=1，…，m}

Pj≡{HR，N（pj）│j=1}

其中，R為位置信息，N為價(jià)錢信息，m為候選戶型的房源數(shù)量。

其次是特征匹配。根據(jù)本文的計(jì)算場(chǎng)景，本文采用的是多對(duì)一的匹配方法，選擇以歐幾里得距離來(lái)計(jì)算匹配代價(jià)C，記Cij為1×m非負(fù)代價(jià)矩陣，即

其中，R為位置信息，N為價(jià)錢信息，m為候選戶型的房源數(shù)量。

最后是排序。上文的表達(dá)式產(chǎn)生1×m階矩陣C，通過(guò)對(duì)所得到的代價(jià)集合Cij按數(shù)值從小到大進(jìn)行排序即可找到匹配代價(jià)最小的房源SBest，即改申請(qǐng)人的最優(yōu)推薦房源。

為了進(jìn)一步加快運(yùn)算速度，本文選擇使用快速排序法對(duì)代價(jià)矩陣進(jìn)行排序。

（2）AR交互展示算法設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)提出如圖2所示的AR功能實(shí)現(xiàn)流程，其流程大致如下：首先用戶通過(guò)移動(dòng)端智能手機(jī)拍攝建筑物圖像，其次通過(guò)特征提取算法提取出圖像中的特征點(diǎn)，再次通過(guò)計(jì)算捕獲的特征圖像相對(duì)于原特征圖像的偏移向量進(jìn)行圖像匹配和目標(biāo)跟蹤，在平面內(nèi)計(jì)算出特征圖像在三維空間中的平面場(chǎng)的延展并與模型庫(kù)的特征集進(jìn)行關(guān)聯(lián)，找到相似的3D模型，最后將模型進(jìn)行渲染呈現(xiàn)在移動(dòng)端智能手機(jī)上實(shí)現(xiàn)交互操作，該過(guò)程通過(guò)Vuforia的AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)利用Android Surface層次疊加顯示技術(shù)，編寫C#腳本并將其關(guān)聯(lián)至3D模型，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)3D模型賦予縮放、旋轉(zhuǎn)、文字顯示等人機(jī)交互方式的展示效果，方便瀏覽保障性住房的各角度樣貌。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)流向設(shè)計(jì)。用戶在登錄成功后，選擇是在現(xiàn)場(chǎng)掃描建筑物還是直接查看單位，如果選擇查看單位，由于每個(gè)單位有不同的項(xiàng)目，所以接著選擇需要查看的項(xiàng)目，然后可以選擇圖文展示模式或者AR展示模式，如果選擇圖文展示模式，就可以查看項(xiàng)目簡(jiǎn)介、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及項(xiàng)目的建成圖，如果選擇AR展示模式，系統(tǒng)進(jìn)入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的展示;當(dāng)選擇現(xiàn)場(chǎng)掃描建筑物時(shí)，會(huì)直接進(jìn)入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)展示，可以直觀地看到建筑物的三維模型及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和項(xiàng)目簡(jiǎn)介，當(dāng)用戶展示后，可以選擇繼續(xù)瀏覽或者退出。

（2）E-R圖設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)主要的E-R圖設(shè)計(jì)如圖3所示，用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）打開保障性住房管理系統(tǒng)后，顯示登錄界面，輸入正確的賬戶及密碼后可登錄。登錄成功后，可添加新建項(xiàng)目信息（如圖4所示）。對(duì)已存在的項(xiàng)目信息進(jìn)行查詢、修改和刪除。

（2）選擇需要了解的單位及項(xiàng)目（如圖5所示）。

（3）系統(tǒng)會(huì)讓用戶選擇是否AR展示，如果點(diǎn)擊“圖文瀏覽”，則進(jìn)入圖文瀏覽的界面。如果點(diǎn)擊“進(jìn)入AR”按鈕，將移動(dòng)終端攝像頭對(duì)照建筑物圖片，移動(dòng)終端屏幕出現(xiàn)建筑物的AR模型和簡(jiǎn)要文字介紹（如圖6所示）。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)的保障性住房管理系統(tǒng)，可以在安卓手機(jī)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地獲取保障性住房的項(xiàng)目信息，同時(shí)能瀏覽住房模型的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果，提升了住房信息展示的豐富性和趣味性。但是仍有許多地方需要進(jìn)一步研究與完善。如今，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)仍屬于發(fā)展階段，技術(shù)仍存在一定的局限性，例如AR系統(tǒng)中仍要加強(qiáng)跟蹤注冊(cè)準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，還需解決光照、遮擋的問(wèn)題，加強(qiáng)虛實(shí)場(chǎng)景無(wú)縫融合，讓使用者有更好的沉浸感。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，相信AR技術(shù)終會(huì)應(yīng)用于我們生活的方方面面，為人類生活帶來(lái)更多便捷。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]佚名.為了人民群眾住有所居[J].北京人大，2014（6）：4.

[2]付蓓.中國(guó)民族自治區(qū)民生問(wèn)題研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2013.

[3]徐婕.保障房項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)[J].價(jià)值工程，2017（12）：23-25.

[4]吳延卯.基于Web的住房保障管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].軟件導(dǎo)刊，2012，11（7）：65-67.

[5]楊在華.基于三維GIS保障性住房信息化建設(shè)的設(shè)計(jì)研究[J].電子設(shè)計(jì)工程，2015，23（15）：153-155.

[6]佚名.毫不含糊繼續(xù)做好住房保障這項(xiàng)偉業(yè)[N].中國(guó)房地產(chǎn)報(bào)，2019-08-19（1）.