移动增强现实在高校图书馆的应用现状和前景分析

●杨焕昌

(合肥师范学院　合肥　230601)



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移动增强现实在高校图书馆的应用现状和前景分析

●杨焕昌

(合肥师范学院合肥230601)

[摘要]近几年移动增强现实在高校图书馆的应用越来越多，其优势也日益凸显。文章研究了移动增强现实在高校图书馆的应用情况，分析了其对高校图书馆的重要意义。增强现实能与高校图书馆的资源与服务结合，产生很多新奇的功能，使资源更加开放化，服务更加人性化，管理更加智能化。参考文献13。

[关键词]移动增强现实高校图书馆智能手机

1增强现实定义及发展

增强现实(Augmented Reality)，简称AR，运用于移动环境，移动终端的AR也被称为Mobile AR 或MAR。增强现实是实时地、直接或者间接地对真实世界中的实体元素叠加计算机生成的输入(如声音，视频，图形或者GPS数据等)达到对现实的增强或补充[1]。Ronald Azuma提出，AR包含三方面内容：虚实融合、实时交互、三维跟踪注册。其中跟踪注册(Tracking)是增强现实的核心技术，因为要实现虚拟和现实的完美接合，必须将虚拟物体合并到现实世界中的准确位置。跟踪技术有三种：基于传感器的跟踪技术，基于视觉的跟踪技术，还有是两种方式混合使用的[2]。

早在上个世纪60年代，人们就开始了对AR的研究。但是很多研究限制于当时的技术原因被搁浅了。随着技术的不断进步，具有强大功能的智能终端逐渐满足了AR的硬件要求，特别是智能手机的出现，成为实现AR的绝佳工具。可携带性好和易操作的优点让AR的很多功能不再停留于想象，而是变成了事实。现在AR的应用已经拓展到多个领域并延伸到了图书馆。

2AR在高校图书馆的应用概述

2.1基于传感器的AR应用

主要利用智能手机传感器进行定位追踪，提供基于位置的信息服务。以AR导航为主，根据应用环境的不同又分为室外导航和室内导航。

室外导航利用手机全球定位系统(GPS)获取用户位置信息，并提供个性化导航服务。例如,北卡罗莱纳州立大学的校园导览软件WolfWalk[3]。德国巴伐利亚州立图书馆的Ludwig II，可以按用户所在位置，提供路德维希二世的“童话城堡”有关的图像和文献[4]。可以说这些应用不止起到导航作用，更像是连接过去和现在的工具，让人有时空穿越之感。不但对图书馆的资源有了新的了解，对历史也有了更深的认识。

室内导航应用比较有代表性的是奥卢大学图书馆的SmartLibrary，利用PDA(掌上电脑)在图书馆内搜索图书，并且根据读者和书架位置，给出导航路线[5]。室内导航相对于室外导航存在更多困难，一方面，室内无法使用GPS。另一方面，室内导航对位置的精确度和实时交互性要求更高。

2.2基于视觉的AR应用

(1)基于标识图识别。标识图为人工生成的具有特殊几何形状的图形，将标识图贴于物品上通过模板匹配的方法对其进行识别。例如，维也纳技术大学ARLib，在书架上贴标识图，查找某本书时，通过扫描书架标识图，命中的书架会显示一个绿框[6]。美国迈阿密大学的ShelvAR，在书脊上贴标识图，通过扫描书脊上的标识图，以勾叉的形式指出图书是否放置正确[7]。

詹姆斯·库克大学开发的Libagent，通过与图书馆的管理系统结合，实现了更多的功能。它有多种显示模式，一种显示勾叉，标出顺序错误的书，类似ShelvAR。一种显示蓝色数字，即正确的排序数字。一种显示灰色和黄色方框，在搜索图书时，命中的图书显示黄色方框，并且带有感叹号。除此之外，被借走和缺失的书都会分别显示出来，滑动手机可进行模式切换[8]。

使用标识图的优点是识别速度快，精确度高。但标识图需要保持完全可见，一旦标识图的某一部分被遮挡，就可能导致跟踪注册的失败。而且高校图书馆的图书一般动辄百万，为每本书贴标识图也是个不小的工程。

(2)基于自然特征识别。 不依赖于标识图，而是通过分析视频图像，获取匹配的自然特征点。例如，美国斯坦福大学David Chen开发的AR系统，用手机摄像头对着书脊扫描，就可以显示书名、售价及评分等级等信息。该系统通过读者的动作进行智能操作，当动作变慢或停下来时就开始识别，动作快的时候则忽略[9]。

基于自然特征的方法，因为不需要贴标识图，在应用上更具潜力。但要面对图书馆复杂环境的挑战。图书杂乱摆放和不规则都会给识别带来难度。另外光线的强弱，手机的像素，并且拍摄时的抖动，都会对扫描结果产生影响，造成信息丢失或不准确。

3移动AR应用的特点

3.1沉浸感，增强认知

AR技术利用计算机生成的虚拟信息与现实接合，成为周围真实环境的有机组成部分。充分调动人的视觉、听觉等感官，让人产生身临其境的奇妙体验，从而增强对现实世界的认知。通过AR，人看到的真实场景会出现辅助信息作为注解，这其实也是信息可视化的一种形式。将抽象的概念进行具体的表达，对隐含的信息进行透彻的揭示，以最直观的方式展示人类不易理解或难以察觉的信息，通过虚实结合的逼真画面展示出来，更易于被人理解和接受。

3.2交互性，实时互动

AR最大的特点在于虚拟场景与真实场景的无缝衔接、实时同步，当人的视线或所处位置发生变化时，虚拟场景也随之改变，让用户在真实环境中与虚拟物体进行实时、自然的交互。如AR导航，根据读者和目标位置，实时更新显示路线。又如增强图书，用手机扫描后，平面图变为立体模型，可以随着读者的动作进行移动翻转，展示不同的侧面。有的还设置成游戏模式，扫描之后出现一个虚拟人(物)与其进行游戏互动。

3.3易用性，自然检索

AR 技术给人带来的是一种全新的信息获取方式和检索体验。传统的信息检索是通过用户输入信息，再由计算机检索并显示结果。而通过AR技术，不再需要键盘等输入，也不需要对检索结果筛选，只要将手机摄像头对准实物，AR 程序就会对目标自动识别，将所看信息显示在屏幕上，使信息的获取更为便捷。如David Chen开发的AR系统，相当于对书脊图片进行搜索，并将搜索结果叠加到书脊上。又如诺基亚的“城市万花筒”通过将摄像头对准一个城市的街道，就会在建筑物表面上显示出餐馆、商店、酒店等信息。

4AR对高校图书馆的意义

4.1帮助读者找书

造成读者找书难有两方面原因：一是很多读者特别是大一新生，不熟悉图书馆，更不懂图书馆分类法；二是找书都是凭借在书店的经验，这在图书馆就不适用了。现在高校图书馆规模不断扩大，藏书量越来越多，读者在偌大的图书馆往往不知道何去何从。找书这看似简单的问题，其实是阻隔在图书馆和读者之间的一道无形障碍。过高的时间成本降低了他们对图书馆的使用热情。

利用AR系统导航和图书定位，可以有效地减少找书的时间。通过在手机上显示位置信息，以用户的视角进行导引，让找书变得既容易又有趣。大学生的智能手机图书馆服务使用意愿调查显示，超过71%的大学生认为利用手机在图书馆进行导引的服务功能非常实用[10]。可见图书馆导航和图书定位服务是很受大学生欢迎的。

4.2帮助图书馆推广资源

AR的特点很适于馆藏的展示，特别是对于贵重且易损的馆藏。利用AR技术，让读者既能看到这些馆藏实体，而且在不接触的情况下对其产生更生动的认知。例如，曼彻斯特大学的约翰赖兰图书馆开展的The SCARLET 项目对馆里收藏的珍贵古籍增强展示[11]。资源推广可以嵌入到AR导航系统中，将读者感兴趣的信息与图书馆实景在屏幕上融合显示，并且随着读者位置的改变实时更新。例如，伊利诺伊大学香槟分校Jim Hahn等开发出的Minrva，可以根据读者的位置进行图书推荐，并将OCR(光学字符识别)与AR结合，通过扫描书的分类号查找类似书籍[12]。

4.3帮助馆员快速理架

很多读者在书库看书，往往会忘记把书放回原位，导致图书乱放现象。一方面书顺序乱了，其他读者找书变得困难，另一方面也增加了馆员的工作。利用AR软件，复杂的图书分类号被简单易懂的标志代替，找书和排架变得易如反掌。只要扫描一下就能发现错排的书，并且给出正确的排序。可以有效提高工作效率，将馆员从枯燥重复的劳动中解脱出来。值得一提的是，AR可以在一定程度上实现RFID的图书定位功能，但成本要低得多。

4.4促进纸质书本和电子资源的进一步融合

纸质书本为实体元素，作为传统的知识载体，在阅读体验上有其不可替代的优势；电子资源为虚拟元素，易于检索使用，在知识的获取上更加快捷，利用AR可以同时发挥它们的优势。读者在使用纸质书本时，通过手机扫描可以检索和显示相应电子资源，让电子资源和纸质书本自然地衔接在一起，在两者之间自由切换。对读者来说，资源利用更加充分、高效。

AR与图书馆的结合会产生丰富的功能，既可以作为个性化服务接口，提供基于位置的阅览和推荐服务，满足读者的个性化信息需求；又可以作为实时交互平台，与读者进行更多互动；并且利用AR的交互性，以自然的方式触发图书馆服务，使图书馆的服务更加智能化。人性化AR将推动以图书馆为中心到以读者为中心服务模式转移，让图书馆更易于被读者接受和使用，让信息服务触手可及。

《新媒体联盟地平线报告(2014图书馆版)》指出，随着越来越多的研究数据被收入出版物和内容庞杂的数据库，图书馆需要重新规划如何帮助读者寻找有效浏览和发现新信息的机会[13]。显然，AR可以帮助图书馆应对这一挑战。AR既可以面向图书馆用作图书管理；又可以面向读者，作为资源发现的好帮手。它可以和图书馆的资源与服务有机结合，使资源更加开放化，服务更加人性化，管理更加智能化。不过开发AR软件仍存在很多困难。硬件方面，增强现实中的目标识别与跟踪注册会产生大量运算，需要高性能硬件作为保证，软件方面，国内尚无成熟的开发平台，国外开发平台对国内支持还不够完善。而且增强现实需要大量的3D模型等素材，内容制作成本巨大。此外，AR在图书馆的应用方面也面临图书馆环境和条件的约束。但这些都难掩AR的魅力和应用潜力。AR目前正处于起步阶段，相信随着智能手机性能的提升，计算机技术的进步，这些问题都将迎刃而解。

参考文献

[1]Augmented reality [EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality.[2015-08-06].

[2]Zhou F, Duh H B, Billinghurst M. Trends in augmented reality tracking, interaction and display: A review of ten years of ISMAR[J]. IEEE/ACM International Symposium on Mixed & Augmented Reality, 2008:193-202.

[3]WolfWalk [EB/OL].http://www.lib.ncsu.edu/wolfwalk/.[2015-07-16].

[4]Ceynowa K. Information "On the Go"[J]. Bibliothek Forschung Und Praxis, 2012, 36:64-69.

[5]Aittola M, Ryhanen T, Ojala T. Smartlibrary-Location-Aware Mobile Library Service[J]. Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services, 2003:411-416.

[6]Umlauf E J, Piringer H, Reitmayr G, et al. ARLib: The Augmented Library[C] // The First IEEE International Workshop,

2002.

[7]Brinkman B, Brinkman S. AR in the library: A pilot study of multi-target acquisition usability[C]// Mixed and Augmented Reality (ISMAR), 2013 IEEE International Symposium onIEEE, 2013:241 - 242.

[8]Shatte A, Holdsworth J, Lee I. Mobile augmented reality based context-aware library management system[J]. Expert Systems with Applications, 2014, 41(5):2174-2185.

[9]Chen D, Tsai S, Hsu C H, et al. Mobile augmented reality for books on a shelf[C]// Barcelona:IEEE International Conference on Multimedia & Expo, 2011:1-6.

[10]丁学淑,马如宇. 大学生的智能手机图书馆服务使用意愿调查[J]. 图书馆建设,2012(4):46-50.

[11]Guyda Armstrong, John Hodgson, Frank Manista, et al. The SCARLET Project: Augmented Reality in special collections[J]. SCONUL Focus,2012,54:52-57.

[12]Hahn J. Undergraduate research support with optical character recognition apps[J]. Reference Services Review, 2014(2):336-350.

[13]张铁道,吴亚婕,王俊颖. 图书馆服务就在你指尖——新媒体联盟2014图书馆版地平线报告[J]. 北京教育(高教),2015(3):16-18.

(赖宁编发)

The Application Status and Prospect Analysis of Mobile Augmented Reality in Academic Library

Yang Huanchang

(Hefei Normal University, Hefei, Anhui 230601, China)

AbstractIn recent years, more and more application of mobile augmented reality in academic library with its advantages emerge increasingly. This paper investigates the application of mobile augmented reality in academic library and analyzes its important significance for academic library. Mobile augmented reality can integrate with the library's resources and services to generate many new novel functions which make the academic library become more open, more humanized and more intelligent. 13 refs.

KeywordsMobile augmented reality. Academic library. Smart phone.

[中图法分类号]G250.7

[文献标识码]A

[文章编号]1003-7845(2016)03-0052-03

[作者简介]杨焕昌 ，馆员，现在合肥师范学院图书馆工作。

[收稿日期]2016-01-21