羅術(shù)通

摘要：混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是將虛擬的物體比現(xiàn)實(shí)的實(shí)體相互融合，這一項(xiàng)技術(shù)在古建筑數(shù)字化復(fù)原中，為建筑人員提供了全新的復(fù)原方式。從整個(gè)建筑行業(yè)的工程施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，在軟件的不斷開(kāi)發(fā)與測(cè)試的過(guò)程中，提供了較大的關(guān)鍵技術(shù)研究，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際建筑施工使用需求及相關(guān)的技術(shù)要求提供了關(guān)鍵作用。本文主要從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古建筑數(shù)字化復(fù)原的主要應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程 混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 古建筑 數(shù)字化 應(yīng)用

Application of Computer Virtual Reality Technology in Digital Restoration of Ancient Architectural Buildings

LUO ?Shutong

（Changchun Finance College， Changchun ， Jilin Province，130028 China）

Abstract： Hybrid virtual reality technology is mainly to fuse virtual objects with real entities. This technology provides a new restoration method for builders in the digital restoration of ancient architectural buildings. From the engineering construction field application of the whole construction industry， in the process of continuous software development and testing， it provides a large research on key technologies， which plays a key role in the actual construction demand and relevant technical requirements of virtual reality technology. This paper mainly analyzes the main application of virtual reality technology in digital restoration of ancient architectural buildings.

Key Words： Construction Engineering; Hybrid virtual reality technology; Ancient architectural buildings; Digitization; Application

近年來(lái)，技術(shù)的不斷發(fā)展帶來(lái)了全新的技術(shù)革新，其中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于建筑施工行業(yè)已經(jīng)是一個(gè)必然的趨勢(shì)。結(jié)合各種綜合集成技術(shù)，借助技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，給更多建筑施工團(tuán)隊(duì)傳遞出施工現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵信息，通過(guò)多種傳感設(shè)備及不同的方式進(jìn)行交互作用，相互影響，給施工團(tuán)隊(duì)帶來(lái)一種身臨其境的感覺(jué)，創(chuàng)造一種真實(shí)的環(huán)境。在未來(lái)幾年的發(fā)展中，相信會(huì)受到更多施工團(tuán)隊(duì)的重視，也會(huì)給古建筑工程復(fù)原帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念闡述

混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)MR，是目前計(jì)算機(jī)研究的熱門(mén)領(lǐng)域，廣泛地運(yùn)用于各大行業(yè)中，其中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于建筑施工行業(yè)中已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，主要研究人計(jì)算機(jī)，實(shí)體環(huán)境相互結(jié)合的交互能力，并且從傳統(tǒng)的信息傳遞基礎(chǔ)之上進(jìn)行深入研究與探討?；旌咸摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)是增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種延伸，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種進(jìn)步與發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)稱(chēng)為VR，是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)核心技術(shù)，給人們?cè)斐梢粋€(gè)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)非常真實(shí)的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)以及可視化技術(shù)進(jìn)行深入研究與發(fā)展。在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，不存在的虛擬對(duì)象（通過(guò)傳感技術(shù)進(jìn)行對(duì)象疊加，傳遞到真實(shí)的環(huán)境中），用戶的真實(shí)環(huán)境及虛擬感受同時(shí)存在一個(gè)畫(huà)面或者一個(gè)空間，用戶可以通過(guò)顯示設(shè)備就可以感受到真實(shí)的新環(huán)境[1-2]。

國(guó)內(nèi)外也有很多優(yōu)秀的學(xué)者進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的研究，也指出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)交互的基本原則與方法，描述了虛擬與人工智能融合的重要場(chǎng)景，指出了未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入大數(shù)據(jù)技術(shù)及人工智能技術(shù)的發(fā)展方向。

2古建筑數(shù)字工程對(duì)MR技術(shù)的需求分析

在古建筑數(shù)字技術(shù)復(fù)原中，人員可共同佩戴全息眼鏡，將古建筑原來(lái)的樣子直接展示在大家的眼前，共同瀏覽建筑模型。這在一定程度上提高了方案的可視性，也提高了古建筑的數(shù)字復(fù)原效果。

對(duì)于古建筑復(fù)原施工來(lái)說(shuō)，在管理施工的過(guò)程中，由于各項(xiàng)施工存在一定的難題。例如，管線施工的管理過(guò)程中，可以通過(guò)混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將管線布置的不同方案儲(chǔ)存在眼鏡中，可以將不同方案進(jìn)行探討，業(yè)主可以直接在眼鏡中看到不同方案的管線布置模型，在最短的時(shí)間內(nèi)，確定適合工地現(xiàn)場(chǎng)施工的最終方案。其實(shí)混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的全息影像可以按照不同的技術(shù)使用要求，按照不同的施工環(huán)境使用要求，結(jié)合施工團(tuán)隊(duì)的需要，進(jìn)行施工過(guò)程的二次模擬。這對(duì)于施工項(xiàng)目的管理來(lái)說(shuō)都有著重要的意義，可以將施工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題、安全問(wèn)題、設(shè)計(jì)問(wèn)題及招投標(biāo)等不同的問(wèn)題進(jìn)行全面闡釋?zhuān)部筛庇^地展示在大家的眼前 [3]。

3古建筑工程復(fù)原結(jié)合混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn)

3.1建筑施工方案演示

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在整個(gè)建筑施工中確實(shí)擁有諸多的應(yīng)用，也有諸多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。首先，在建筑施工中的方案演示中起到了關(guān)鍵的作用。方案演示可以結(jié)合混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模型演示，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)功能。在項(xiàng)目中，可通過(guò)3D模型的方案演示，對(duì)于需要進(jìn)行建模的環(huán)節(jié)，做好技術(shù)分析，可以融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放等不同的功能，特別是目前建筑信息模型（BIM）技術(shù)在建筑施工中廣泛應(yīng)用以、及大力推廣。多數(shù)的建筑項(xiàng)目確實(shí)也開(kāi)始注重模型的建設(shè)。方案演示的過(guò)程中，結(jié)合模型建設(shè)集合混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可直接給相關(guān)人員展示建筑工程的模型。在整個(gè)方案演示中，首先需要考慮空間模型的定位問(wèn)題，創(chuàng)建相關(guān)的虛擬模型及實(shí)體構(gòu)建相互匹配。為了確定模型的定位，可通過(guò)圖像識(shí)別的方式進(jìn)行模型定位，在真實(shí)的空間領(lǐng)域粘貼一張圖像，并且將這個(gè)圖像儲(chǔ)存在虛擬的空間中，通過(guò)平臺(tái)識(shí)別并且調(diào)整模型的空間位置，進(jìn)一步使空間和實(shí)體環(huán)境相互對(duì)于這樣就找準(zhǔn)了模型的定位。

3.2施工過(guò)程演示與屬性查看

建筑項(xiàng)目工程在施工的中，都需要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的控制工作，其中結(jié)合混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以直接將施工過(guò)程演示在大家的眼前，也可以進(jìn)行屬性查看與施工過(guò)程演示，主要目的在于明確施工過(guò)程中所涉及的不同施工環(huán)節(jié)及相關(guān)施工材料的選擇?？梢哉f(shuō)，施工過(guò)程的演示是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，可了解到施工的具體日期信息;在不同的模型中添加共享參數(shù)，可了解該施工項(xiàng)目的進(jìn)展以及施工的情況;通過(guò)軟件二次開(kāi)發(fā)，可導(dǎo)出施工項(xiàng)目的屬性，導(dǎo)出項(xiàng)目的屬性之后，就可進(jìn)行項(xiàng)目的施工演示[4-5]。從目前整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)踐演示情況來(lái)看，由于硬件條件的限制，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如今主要運(yùn)用于一些建筑施工的小空間演示，如小尺寸的工業(yè)設(shè)計(jì)方案，也是可以在小空間將設(shè)計(jì)方案投放在地板上或者墻面上，給更多人提供演示的實(shí)際情況，對(duì)于大空間的演示來(lái)說(shuō)，相對(duì)來(lái)說(shuō)應(yīng)用較少。

3.3多機(jī)互聯(lián)應(yīng)用

多機(jī)互聯(lián)是混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用點(diǎn)，這屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。因?yàn)橛布O(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)價(jià)格較高，從目前的整個(gè)建筑施工行業(yè)的普及程度來(lái)看，普及率較低。在整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，如果不能實(shí)現(xiàn)多機(jī)互聯(lián)，相對(duì)來(lái)說(shuō)就降低了MR技術(shù)的現(xiàn)實(shí)使用價(jià)值。多機(jī)互聯(lián)需要提前使用戶學(xué)會(huì)佩戴眼鏡進(jìn)行實(shí)踐技術(shù)的操作，了解操作手勢(shì)、語(yǔ)言指令。在建筑施工項(xiàng)目中，可以將建筑項(xiàng)目的局域網(wǎng)下多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)，在協(xié)同狀態(tài)下，了解施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，可通過(guò)VR設(shè)備進(jìn)行綜合應(yīng)用。創(chuàng)建多個(gè)空間錨點(diǎn)，并且當(dāng)設(shè)備移動(dòng)式會(huì)做出相應(yīng)變化，準(zhǔn)確調(diào)整，使虛擬模型的定位以及實(shí)體模型的位置相互一致，保證了遠(yuǎn)近距離的圖像設(shè)備追蹤精準(zhǔn)度。這種多機(jī)互聯(lián)的模式，可在大的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多人操作。

4古建筑工程結(jié)合混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在最近這幾年的發(fā)展過(guò)程中，確實(shí)也得到廣泛的關(guān)注，從不同的國(guó)家發(fā)展現(xiàn)狀分析來(lái)看，國(guó)內(nèi)相對(duì)來(lái)說(shuō)在混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展方面，起步較晚，而且在系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)上設(shè)計(jì)的研究面都比較單一。雖然說(shuō)國(guó)內(nèi)的混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展起步晚，但很多學(xué)者以及研究的專(zhuān)業(yè)人員已經(jīng)開(kāi)始重視這方面的研究工作，尤其是一些國(guó)內(nèi)的高等院校，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的一些算法與設(shè)計(jì)技術(shù)上面，已經(jīng)有了一定的成效，如攝像機(jī)校準(zhǔn)法、虛擬物體注冊(cè)算法等，這些算法可以解決虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的不同問(wèn)題。北京理工大學(xué)光電技術(shù)與信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出來(lái)了數(shù)字圓明園，可以利用AR技術(shù)將數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，直接將圓明園的廢墟和當(dāng)年未破壞的圓明園實(shí)施常見(jiàn)，相互疊加，讓游客可以感覺(jué)到圓明園之前的原狀，這就是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要應(yīng)用[6]。當(dāng)然，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于一種高科技的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用市場(chǎng)中也有廣泛的發(fā)展?jié)摿?，中?guó)處于一個(gè)起步的階段，相信在未來(lái)的幾年發(fā)展中，會(huì)有更多的企業(yè)以及更多的技術(shù)人員重視這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)踐，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

5結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬世界，現(xiàn)實(shí)世界及用戶之間搭建起一個(gè)交流的橋梁，在整個(gè)應(yīng)用的過(guò)程中都體現(xiàn)了這一項(xiàng)技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)，確實(shí)這一項(xiàng)技術(shù)在古建筑施工中起到了關(guān)鍵的作用。相信在未來(lái)幾年的發(fā)展中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)在生活中越來(lái)越常見(jiàn)，改變了人們的生活方式，改變了工作的方式，改變了學(xué)習(xí)和娛樂(lè)的方式，對(duì)整個(gè)古建筑復(fù)原行業(yè)來(lái)說(shuō)，都是一種促進(jìn)發(fā)展的作用。

參考文獻(xiàn)

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