基于Vuforia SDK開發的AR家居裝修系統設計與開發

摘要：運用AR技術結合3D建模技術在家居裝修領域的應用的設計開發，提升用戶在家居裝修后的真實感受，提升對設計公司滿意度。該文將重點介紹運用虛擬技術實現家居裝修不同風格的更換以及裝修后在室內漫游的技術要點。

關鍵詞：AR技術;3D建模;交互;漫游

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）19-0080-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

近些年，虛擬現實技術在建筑、家居裝修設計等領域得到廣泛的應用。結合現階段建筑裝飾裝修領域現狀及問題，運用AR技術和3D建模技術相結合，裝修效果更直觀真實，設計師根據客戶的要求，結合自己的設計將室內布局的最終效果構建出“虛擬”的房子，可以從虛擬空間中走動參觀整個房屋的裝修情況，有更直觀鮮明的感受。這種技術應用到家居裝修可有效地節省與客戶溝通設計的時間，感受裝修風格更直觀鮮明，拓寬裝飾裝修行業的發展模式，促進服務源與社會經濟產能的高效轉化。

2 AR家居裝修設計的優點

2.1視覺感觀效果更全面真實

相對傳統的家居裝修設計，只能展示設計效果，而通過AR技術的方式，可以置身于室內，直觀感受裝修后真實的效果，也可以隨著新的想法隨時更換不同的風格，提供更多的選擇。

2.2 降低設計成本

AR技術能有效地提升產品的使用效率，根據需求進行設計的同時，也能節省設計開發的成本，節省用戶的時間成本，用戶只需要一部手機或平板，即可感受裝修后的效果，不必親自去設計公司挑選樣式。

2.3 有助于提升公司品牌效應

基于互聯網多元化的推廣，抖音視頻、官網推薦、快手營銷、公眾號精準推廣，讓大眾有更多的渠道了解家居裝修效果，擴大用戶群體，提升品牌效應，帶動更多的經濟效益。

3 設計思路

基于AR技術的三維仿真漫游系統的開發方法，以虛擬家裝房間為場景，實現行走漫游、自動漫游、家具交互功能等三大功能模塊。如圖1所示：

AR交互式家裝的實現部分三大模塊：數據的采集、3dsmax建模和AR交互兩部分。

數據采集：一般是由客戶提供房型圖。主要是用來制作CAD圖，這樣才能嚴謹地進行比例上的調整，如果憑感覺來創建模型，可能會出現模型比例不對，變形等問題。

模型創建：由設計者根據客戶提供的戶型圖，使用3dsmax或MAYA進行建模，主要是Polygon建模技術、材質、uvw貼圖技術等模塊進行研究。

AR引擎交互部分，將對unity引擎的場景搭建、材質貼圖、力學效果、燈光等技術以及代碼編寫進行研究。

交互功能：用戶可以使用手柄操作對場景中的家具進行交互。

客廳布局更換：用戶可通過選項更換不同的地板瓷磚、墻體裝飾、電視背景、電視、沙發、餐桌、餐椅等各種家具，并根據自己的喜好擺放到合適的位置。

廚房布局更換：用戶可更換不同的灶臺、廚具、洗菜盆、沙龍頭等內容。

臥室布局更換：用戶可根據自己的喜好，通過選項更換墻紙或地板，選擇衣櫥、床體、梳妝臺的款式以及不同的擺放位置。

衛生間布局更換：用戶可通過選項更換洗手臺、擱物架等款式。

開關燈：用戶可選擇白天模式（自然光）或晚上模式（聚光燈或點光）來觀看整體的效果。

這是本文研究的重點部分，是開發成敗的關鍵技術點。

導出形式：一種是導出Windows應用，主要應用于Win-dows PC主機。另一種是Android APK的導出，應用于Android系統的手機和pad，本文主要闡述手機端的輸出。

4 AR交互的關鍵技術

導人CAD圖到3D MAX進行模型的精準創建，并對室內客廳、臥室、廚房和衛生間等裝潢進行初步設計，即是紋理貼圖材料部分。設置好燈光環境效果，對模型進行烘焙，將其導出為FBX格式。

在unity中創建新項目，將FBX格式的家居室內模型導入到新項目中，并制成預制體。導出場景模型數據包，這里需要注意的是，室內模型中門是不需要的，需刪除。

UI設計，再次新建項目，調出Build Settings面板，添加當前場景到Scenes In Build，然后將項目模式轉換成Android平臺。（將平臺切換為Android，是因為本案例最終是導出AndroidAPK，所以在Android環境下編輯項目，這樣會減少一些錯誤。

創建一個UI畫布Canvas，設置參數，作用于屏幕自適應。并在Canvas控件下創建一個Panel控件，添加控件按鈕，主要是運用于屏幕上不同區域之間進行切換。

核心功能之C#實現按鈕交互。在面板中，不同UI窗口之間都有邏輯關系，所以需要寫代碼進行編寫邏輯程序，將各個UI空間和UI窗口的關系連起來。在Project視窗創建一個文件夾，命名為“Scripts”，作為存放項目腳本的文件夾。在Scripts文件下分別創建三個腳本，命名為“ItemWindow”、“InDoorWin-dow”和“InforWindow”，這三個腳本分別掛載到對應Item_Btn、InDoorItem_Btn和InforWindow_img三個窗口，然后將對應的腳本賦予對應的窗口下。其中編譯InforWindow的腳本如下：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEgnine;

public class Inforwindow：MonoBehaviour

{

public Gameobjectltem_btn;

private CanvasGroupcanvasGroup;

void Start（）

（

if （Item_Btn！=null）

（

canvasGroup= Item_Btn.GetComponent0;

//獲取CanvasGroup組件

】

gameobjec：t.SetActive（flase）;

）

public void ExitBtn0

{

canvasCroup.blocksRaycasts= true; //允許Item_Btn窗口的交互

gameobj ect.SetActive（false）;}}

Vuforia與UI間交互。分別將“EvermotionBuild.unitypack-age”和“IndoorModel. unitypackage”兩個場景數據包導入場景中，登錄Vuforia平臺管理，創建Key和上傳識別圖，網絡識別后下載識圖數據包，導人并分別創建AR Camera和ImageTarget，然后刪除原來的主攝像機Main Camera。（創建2個Vuforia對象后，必須設置Vuforia項目設置）分別將選擇UI窗口“Item Btn”和“InDoorItem_Btn”，然后將對應腳本的參數設置參數，然后在更改類名public class AREstateTrackableEventHandler ：MonoBehaviour.ITrackableEventHandler。接下來，進行識別卡片和丟失識別代碼方法的修改名主要修改OnTrackingFound和OnTrackingLost兩個方法，修改邏輯。選擇場景上的ImageTar-get對象，移除原來的DefaultTrackableEventHandler腳本，然后重新將AREstateTrackableEventHandler.cs腳本掛載到Image-Target對象上，然后賦予該腳本參數對象。當掃描識別圖后，UI控件和模型之間的交互已經開發完了。

使用手機陀螺儀模擬場景漫游功能。手機模擬場景漫游其實在Unity當中，相當多人選擇使用插件的方式來制作虛擬搖桿，進行角色移動的控制。可是該虛擬搖桿預制體是有限制的，只能前后左右，鏡頭不跟隨轉向，所以我們可以使用手機自帶的陀螺儀作為鏡頭轉向的功能。將預制體室內效果模型拖人到場景中，然后重置一下Transform參數。刪除主攝像機，添加第一人稱預制體FPSController，修改腳本代碼，將將FPSCon-troller的轉向修改成攝像機的方向。使用虛擬搖桿進行控制人物走向以瀏覽整個室內的效果。最后導出到Android安卓系統的格式APK，以便用戶可以在手機端也能進行虛擬瀏覽。

5 結束語

AR技術結合3D建模技術在室設計領域的運用，對客戶還是設計公司都帶來極大的便利。對客戶來說，利用AR技術將圖紙真實化，對裝修效果感受更直觀真實，提升了滿意度;對設計公司而言，節省成本提高效率，提高行業利潤的同時也能提高品牌知名度。因而這種模式的改進將在家居裝修中有比較好的市場前景。

參考文獻：

[1]溫子粲，劉螢.基于Unity3D引擎的VR用戶交互設計與實現[J].信息與電腦（理論版），2020（3）：60-61，64.

[2]何佳蘊，張艷菲.基于增強現實技術與3D建模技術的創新型室內設計平臺的構建研究[J].建材與裝飾，2020（9）：65-66.

[3]宣雨松.Unity 3D游戲開發[M].北京：人民郵電出版社，2012.

[4]吳哲夫，陳濱.Unity 3D增強現實開發實戰[M].北京：人民郵電出版社，2019.

【通聯編輯：聞翔軍】

收稿日期：2020-03-16

基金項目：校本研究項目“基于虛擬現實技術課程實踐教學創新機制探討”（項目編號：2019KY005）

作者簡介：張國梅（1979-），女，廣東廣州人，碩士，研究方向為虛擬技術、新媒體技術及應用、游戲開發。