博物館數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的人工智能應(yīng)用分析

摘要：隨著人工智能技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景不斷增多博物館逐漸向智能化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型。文章針對(duì)人工智能技術(shù)在博物館的應(yīng)用現(xiàn)狀從社會(huì)需求增長(zhǎng)和行業(yè)發(fā)展前景等角度進(jìn)行研究和探索分析傳統(tǒng)博物館在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中與人工智能技術(shù)應(yīng)用共贏發(fā)展的可能性與必然性。

關(guān)鍵詞：人工智能;數(shù)字博物館;融合應(yīng)用

中圖法分類(lèi)號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application analysis of artificial intelligence indigital transformation of museums

HU Jinjin

（Haier Digital Technology（Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai 200000，China）

Abstract：With the continuous expansion of application scenarios of artificial intelligence technology in all walks of life， museums are gradually transforming into an intelligent and digital direction.This paper studies and explores the application status of artificial intelligence technology in museums from the perspectives of social demand growth and industry development prospects， and analyzes the possibility and inevitability of traditional museums and artificial intelligence technology applications in the wave of digital transformation.

Key words： artificial intelligence， digital museum，fusion application

1? 前言

目前，博物館的發(fā)展處在轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期。一方面，博物館行業(yè)快速發(fā)展，以2019年春節(jié)假期為例，博物館參觀人數(shù)達(dá)到2 億人次，社會(huì)需求在暴發(fā)式增長(zhǎng);另一方面，傳統(tǒng)博物館所能提供的服務(wù)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足社會(huì)需求。特別是新冠疫情暴發(fā)以來(lái)，傳統(tǒng)博物館人流量急劇下滑，迫切需要技術(shù)創(chuàng)新，以適應(yīng)“后疫情時(shí)代”博物館訪(fǎng)客從線(xiàn)下向線(xiàn)上轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。

1.1? 人工智能技術(shù)概述

人工智能，顧名思義，就是讓機(jī)器可以像人一樣思考和工作，代替人類(lèi)做比較復(fù)雜的事情。以現(xiàn)階段人工智能技術(shù)的發(fā)展水平來(lái)看，主要應(yīng)用場(chǎng)景在于語(yǔ)言和圖像識(shí)別、機(jī)器翻譯、智能控制、信息處理等。隨著技術(shù)水平不斷提高，人工智能技術(shù)也在不斷探索新

的應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域。

1.2? 數(shù)字博物館發(fā)展現(xiàn)狀

作為文化保護(hù)事業(yè)重要載體的博物館，目前出現(xiàn)了一種新型升級(jí)形式—數(shù)字博物館[1 ]。

數(shù)字博物館是利用新型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、AR/VR 技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、多媒體技術(shù)等新興技術(shù)，形成云化的數(shù)字信息系統(tǒng)。數(shù)字博物館可以突破時(shí)空限制，不受傳統(tǒng)意義上的建筑、陳列、參觀時(shí)間的束縛，可面向更多的人群開(kāi)放、提高文物展出率。不僅有利于藏品管理和信息查詢(xún)工作，展現(xiàn)形式也變得充滿(mǎn)趣味性和多樣性。特別是在疫情持續(xù)肆虐，可能永久改變?nèi)祟?lèi)生活方式的大背景下，數(shù)字博物館的發(fā)展前景更值得期待。

不過(guò)，目前數(shù)字博物館還處于起步階段，傳統(tǒng)博物館的數(shù)字化水平的提升也不是一蹴而就，受到資金、人才等各方面的限制[2]。需要相關(guān)部門(mén)、企業(yè)、各級(jí)機(jī)構(gòu)等各方一起努力，投入資源共同開(kāi)發(fā)數(shù)字博物館。

2? 概況

本文以某規(guī)劃建設(shè)的博物館數(shù)字化項(xiàng)目為例，結(jié)合用戶(hù)實(shí)際需求，探討人工智能技術(shù)在數(shù)字博物館建設(shè)中的融合應(yīng)用。

該項(xiàng)目基于人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)搭建一個(gè)數(shù)字化解決方案平臺(tái)，為某博物館提供精確的、沉浸式的三維可視化平臺(tái)，在一個(gè)易于訪(fǎng)問(wèn)的虛擬團(tuán)隊(duì)工作區(qū)中，促進(jìn)協(xié)作，并提供可操作見(jiàn)解、驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略決策以及日常運(yùn)營(yíng)方案。該方案基于 SLAM 的移動(dòng)式三維空間探測(cè)技術(shù)，形成空間級(jí)高精度模型，搭建數(shù)字孿生系統(tǒng)，同時(shí)在可展示、可交互方面為數(shù)字博物館助力。幫助客戶(hù)將其建筑的室內(nèi)空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具體行動(dòng)方案，從而提高效率，優(yōu)化空間管理，以便線(xiàn)上游覽，提升面向用戶(hù)的沉浸式體驗(yàn)水準(zhǔn)，通過(guò)平臺(tái)沉淀的數(shù)字資產(chǎn)，將為歷史的重現(xiàn)提供寶貴的數(shù)字資產(chǎn)。

3? 技術(shù)支撐

該項(xiàng)目支撐技術(shù)主要包括：SLAM 、高清全景影像獲取、圖像 AI 自動(dòng)拼接等。

3.1? SLAM 技術(shù)

SLAM （即時(shí)定位與地圖構(gòu)建 ）是 simultaneous localization and mapping 的英文縮寫(xiě)。其一般用于機(jī)器人在未知的周?chē)h(huán)境中完成實(shí)時(shí)定位、建圖和路徑規(guī)劃等。目前，SLAM 技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)服務(wù)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛汽車(chē)、AR 和 VR 等領(lǐng)域，依靠各類(lèi)傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自主定位、建圖、路徑規(guī)劃導(dǎo)航等功能[3 ]。主流的 SLAM 技術(shù)應(yīng)用方式有兩種，即激光 SLAM（ LiDAR 基于激光雷達(dá)來(lái)建圖導(dǎo)航）和視覺(jué) SLAM（基于單/雙目攝像頭視覺(jué)建圖導(dǎo)航）。

本項(xiàng)目使用的是激光 SLAM，其基于“3D 激光點(diǎn)云+全景技術(shù)構(gòu)建精確的物理空間的數(shù)字化形態(tài)以及“實(shí)景+點(diǎn)云”多種可視化方式（圖1 ）。

3.2? 高清全景影像獲取

本項(xiàng)目使用了360°全景相機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在一分鐘內(nèi)快速完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)的工作原理是把空間分成四份（每份90°） ，每90°采集一張照片，在采集過(guò)程中，水平180°、垂直180°圖片都有重合的點(diǎn)，找到這些拼接點(diǎn)，將四張照片拼接融合起來(lái)，獲得一個(gè)完整的現(xiàn)場(chǎng)全景圖，將其導(dǎo)入軟件中進(jìn)行處理，即可360°查看現(xiàn)場(chǎng)全景圖。

3.3? 圖像 AI 自動(dòng)拼接

本項(xiàng)目由技術(shù)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，獨(dú)立開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件，使用人工智能技術(shù)，用于現(xiàn)場(chǎng)全景相片的融合拼接，采用無(wú)縫拼接技術(shù)進(jìn)行無(wú)瑕疵完美拼合。技術(shù)呈現(xiàn)效果如圖2 所示。

4? 功能模塊設(shè)計(jì)

4.1? 空間模型

單次掃描即能對(duì)博物館內(nèi)的建筑空間及文物模型生成點(diǎn)云模型，可用于后期3D 建模及生成建模 BIM 模型，為博物館場(chǎng)景生成空間模型，高精度的數(shù)字化信息可作為歷史存檔的資產(chǎn)。

4.2? 興趣點(diǎn)編輯

對(duì) POI（興趣點(diǎn)）進(jìn)行編輯，為客戶(hù)提供自定義的編輯權(quán)限，支持網(wǎng)頁(yè)、圖文、視頻、音頻等媒體文件，以進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示（圖3 ）。

4.3? 輕量化訪(fǎng)問(wèn)

本系統(tǒng)支持 PC 、移動(dòng)端的瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)，可通過(guò)鏈接、社交軟件分享 POI 信息，設(shè)備設(shè)施、文物資產(chǎn)等信息及維護(hù)需求可通過(guò)網(wǎng)頁(yè)便捷分享，與業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)打通后，身臨其境地獲知及處理現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)管理的需求。

4.4? 空間規(guī)劃及改造

支持測(cè)距、測(cè)面等常用空間測(cè)量工具，精確掌握竣工后的空間信息，為博物館設(shè)備改造、測(cè)量提供支撐。

4.5? 室內(nèi)路徑規(guī)劃與基于移動(dòng)端的實(shí)時(shí)導(dǎo)航

對(duì)于復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境的博物館，傳統(tǒng)的 GPS 等定位手段存在盲區(qū)，該項(xiàng)目基于空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合 AI 智能算法及空間定位信息，可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的室內(nèi)路徑規(guī)劃，結(jié)合移動(dòng)端及室內(nèi)信標(biāo)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的室內(nèi)導(dǎo)航定位，該功能未來(lái)可以結(jié)合 AR 沉浸式體驗(yàn)，提供實(shí)時(shí)漫游與互動(dòng)。

4.6? 多系統(tǒng)融合

作為數(shù)字化空間的承載平臺(tái)，可與展廳的預(yù)約系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、IOT 平臺(tái)、視頻監(jiān)控、安防、消防等系統(tǒng)聯(lián)通（圖4），實(shí)現(xiàn)物理空間和數(shù)字空間的精準(zhǔn)結(jié)合。在博物館場(chǎng)景中，可實(shí)現(xiàn)與多媒體技術(shù)的融合，并嵌入視頻、音頻等模塊。

4.7? 智慧運(yùn)營(yíng)管理與服務(wù)平臺(tái)

該項(xiàng)目將構(gòu)建一個(gè)智慧運(yùn)營(yíng)管理與服務(wù)平臺(tái)，其主要功能模塊包括智慧預(yù)約票務(wù)管理、客流熱力分析、溫濕度環(huán)境監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)覽、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧票務(wù)管理等功能。

該運(yùn)營(yíng)管理與服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)博物館數(shù)據(jù)的統(tǒng)一維護(hù)、管理、應(yīng)用展示的同時(shí)，又全面實(shí)現(xiàn)了博物館內(nèi)文物資源數(shù)字化、文物管理信息化、公眾服務(wù)智能化。

（1）智慧預(yù)約票務(wù)管理

訪(fǎng)客線(xiàn)上預(yù)約購(gòu)票，后臺(tái)審批管理，訪(fǎng)客數(shù)據(jù)多維度分析。

（2）客流熱力分析

為了應(yīng)對(duì)博物館短時(shí)線(xiàn)下參觀客流量過(guò)多，訪(fǎng)客人身安全、文物安全都無(wú)法保證的情況，本項(xiàng)目通過(guò)架設(shè)高清客流攝像機(jī)自動(dòng)識(shí)別出各區(qū)域的觀眾數(shù)，并在場(chǎng)館三維基礎(chǔ)平臺(tái)上進(jìn)行熱力圖形式的可視化呈現(xiàn)。

（3）溫濕度環(huán)境監(jiān)控

博物館內(nèi)溫濕度是影響博物館藏品老化變質(zhì)的最主要因素，因此，控制博物館的溫度和濕度是做好文物保存的首要工作。

本項(xiàng)目建設(shè)通過(guò)溫濕度傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)融合至監(jiān)控系統(tǒng)中。結(jié)合系統(tǒng)設(shè)置的溫濕度閾值限制，當(dāng)場(chǎng)館中溫濕度超標(biāo)時(shí)，后臺(tái)自動(dòng)提醒管理人員。

5? 效果分析

本項(xiàng)目基于人工智能、即時(shí)定位與地圖構(gòu)建、高精度全自動(dòng)拍攝系統(tǒng)等新技術(shù)，在數(shù)字博物館場(chǎng)景中進(jìn)行融合應(yīng)用。本項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，使用3D 激光點(diǎn)云技術(shù)，保存了博物館場(chǎng)所的空間地理信息，將其打造成一個(gè)數(shù)字基座，為后續(xù)其他數(shù)字化、信息化的接入預(yù)留了接口，可實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。同時(shí)，由于疫情防控，線(xiàn)下訪(fǎng)問(wèn)量面臨下降，預(yù)計(jì)線(xiàn)上訪(fǎng)問(wèn)量將大幅增長(zhǎng)。博物館講解員的部分工作由 AI 替代，降低了人力成本，大幅度降低講解員工作強(qiáng)度的同時(shí)，提升了講解效率和質(zhì)量。

6? 結(jié)語(yǔ)

人工智能技術(shù)在數(shù)字博物館建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中的融合應(yīng)用，必將為“后疫情時(shí)代”博物館的建設(shè)和發(fā)展帶來(lái)深刻變化。相信在各界專(zhuān)家學(xué)者的共同努力下，人工智能技術(shù)在未來(lái)的數(shù)字博物館建設(shè)中必將發(fā)揮更加積極和重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

胡瑾瑾 （1981— ），本科，工程師，研究方向：人工智能應(yīng)用。