移动互联网时代增强现实技术在智能图书馆个性化服务中应用探究

赵彦辉　黄均

摘要：增强现实（AR）技术是一种利用附加的图形或文字等虚拟信息，对周围真实世界的场景进行渲染增强，让虚拟信息与实体事物同时在同一个空间共存，实现虚实融合的效果，从而增强人们对实体事物的认识、理解和交互的高新技术。随着移动亙联网技术的快速发展，以智能手机为硬件基础的AR应用软件将AR技术带入到日常生活当中。本文对现阶段高校图书馆业务现状进行分析，并根据AR的特点，从图书馆个性化智能导航服务、资源融合服务、个性化推荐推送服务等3个方面探讨AR技术在智能图书馆中的应用。

关键词：增强现实技术：智能图书馆：个性化服务：大数据

中图分类号：G25 文献标识码：A 文章编号：2095-5707（2016）01-0047-04

作为传统互联网的延伸和演进方向，移动互联网在近两年得到了迅猛发展，已成为全世界人们接入互联网的主要方式之一。增强现实（augmentedreality，AR）技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。随着移动互联网技术的飞速发展，智能手机性能的显著提高，已经能够满足AR技术的软硬件需求，AR应用越来越多地进入人们现实生活中。这引起了国内外图书馆人的极大兴趣，他们纷纷考虑借助移动AR技术促进图书馆业务的拓展，建设智能化图书馆。移动AR技术使图书馆与用户之间有了一种新的沟通媒介，它可以使实体图书馆、虚拟图书馆（联机公共目录查询系统OPAC、图书馆网站、图书馆手机APP、数字图书馆等）、移动技术、AR技术有机结合起来，开创图书馆服务的新模式，实现智能化图书馆服务。

1 AR技术相关概述

20世纪90年代初，美国波音公司的Caudell与同事在设计一个辅助布线系统时提出了“augmentedreality”的概念。AR技术是在虚拟现实技术基础上发展起来的一种新兴技术，通过combines real andvirtual（虚实融合）、interactive in real time（实时交互）、registered in 3-D（三维定位），利用附加的图形或文字信息，对周围真实世界的场景动态进行增强，即让虚拟与实体同时在同一个空间共存，把虚拟的物体无缝融入到真实的场景，实现虚实融合，从而增强用户对现实环境的认识、理解并进行交互pj。

传统的AR技术已经应用在工业、医疗、教育、娱乐、军事等领域，但受限于硬件设备，还没有进入到普通民众的日常生活。近年来，随着移动互联网技术的飞速发展，智能手机和移动终端的性能显著提高，已经能够满足AR技术的软硬件需求。2015年，AR引擎界的两大支柱Metaio与Vuforia先后易主，被苹果和PTC公司收购，给AR开发者造成不小困扰。目前能够替代的AR引擎产品包括artoolkit、wikitude、catchoom、亮风台HiAR、视辰EasyAR。相比国外的软件开发工具包（software development kit，SDK）使用门槛高、技术支持响应慢，服务器延迟大、缺乏本土化定制优化、价格不菲等问题，国内SDK的崛起，不仅解决了广大开发者的燃眉之急，更是给了国内产业链提升的重大机遇。

2增强现实技术在国内外图书馆中应用现状分析

由于移动AR技术仍处在发展阶段，存在许多技术和应用方面的不足，目前在国外图书馆中还没有进入大规模应用阶段，一些图书馆、机构或个人开展了应用尝试，建立了一些探索性项目。国内首次将这项技术应用到普通生活中，是在苹果的AppStore上发布的一款叫做出行百科（增强现实版）XINGWIKI的免费软件。国内图书馆目前还没有使用案例见诸报道。

在智能图书馆的移动AR应用中。“强化旅行”是一个重大创新应用领域，强化旅行可以让用户在参观现场直接从图书馆数据库中调用相关资料，如照片、历史记录、录音、视频等。早在2011年，美国弗吉尼亚海滩公共图书馆与专注于通过移动设备以多媒体形式讲述“各地故事”的Tagwhat公司合作，将数字化后的本地历史特藏提供给该公司开发的一款称为“景点伟大故事”的应用程序，用户通过智能手机观看景点，关于该景点的资料就会出现在屏幕上，随着用户观看方位和角度的改变，所看到的信息也有所不同。从19世纪开始，费城开始用照片记录城市的成长，这些照片被收藏在费城档案中。为了方便民众对照片利用，收藏机构建立了“费城历史”在线数据库。2010年2月，费城历史纪录片启动了一项利用手机开展增强现实技术的研究，计划通过手机应用程序，将历史照片与真实影像叠加，这样用户就可以在手机摄像头摄取的场景中看到历史照片和相关信息。北卡罗莱纳州立大学（NCSU）利用图书馆收藏的历史图片创建了校园内50余个主要历史景点的AR数据库，建立了移动AR应用程序Wolfwalk。无论是本校师生还是外来访客，都能通过Wolfwalk便捷、高效地了解NCSU校园的历史变迁。运用这一技术的高校还有美国的哥伦比亚大学、英国的埃克塞特大学以及中国的台湾大学和辅仁大学等。

移动AR技术在智能图书馆中的另一个创新应用就是实现定位功能。一个广为流传的移动AR图书馆应用是一款称为Shelvar的移动程序，该程序借助移动AR技术的定位功能，提高了对书架的管理效率。这款应用程序是由美国迈阿密大学计算机科学与软件工程助理教授Bo Brinkman在他的妻子协助下开发的。程序依赖于书脊上的一个类似二维码的标签，以自动和批识别方式，对图书的排架情况进行快速核对。用户利用智能手机或平板电脑的摄像头扫描书架，Shelvar就可以在屏幕上显示出哪本书乱架，相应图书的书脊上会出现一个红色“×”，并显示方向箭头，指向图书的正确位置。除了发现乱架图书，Shelvar还可以完成藏书清点等任务。2003年，芬兰奧卢大学图书馆在开通了基于位置的图书发现服务，以地图方式显示用户所需图书的方位。近年来，奥卢大学图书馆将AR技术引入智能图书馆，采用了基于射频识别（radio frequencyidentification，RFID）和无线保真（wireless-fidelity，Wi-Fi）技术的位置跟踪，能在现场视频中显示出用户所需图书在书架上的方位。2010年3月，由香港城市大学图书馆、上海交通大学图书馆及清华大学图书馆联合发起，初步达成创办高校图书馆“射频识别技术应用”合作联盟的共识，成立了“高校图书馆RFID技术应用联盟”工作小组。联盟为非营利组织，旨在立足未来高校图书馆的服务模式，推动RFID技术在图书馆获得最佳应用，不断提升服务品质，保障图书馆应用的成功率，为RFID的应用提供更为规范、健康和广阔的需求市场，建立起“产学研用”机制，并通过基金、实验室等形式促进相关技术的快速发展和成熟。目前全国已经有100多家图书馆采用了智慧图书馆模式。

为了提高学习和研究古文献的学生的兴趣，同时保护古文献不因频繁使用而受损，英国曼彻斯特大学和约翰.里兰兹大学图书馆联合建立了一个“利用增强现实技术促进对特藏的研究和教学”项目，帮助学生研究中世纪的手稿、标志性版本和文献档案。在保护古籍的同时，也让学生充分接触到原始文献，并附加展示丰富的网络资料。在学生查阅原稿时，AR技术可以突破原稿的保护限制，在原稿周围显示数字图片、文本、在线学习资料以及图书馆和其他机构收藏的相关资料。AR技术让整个学习过程更有交互性和生动性，读者通过查看相关数据、图片和文献二次阅读，建立了以探究为基础的学习模式，加深了对原始文献的理解。

3 AR技术在我国图书馆智能化建设中的应用前景

如今在倡导“互联网+”的新常态移动互联网产业环境下，各种更为先进的现代信息技术已应用到图书馆服务中。图书馆智能化建设正在从理论准备向逐步实现的方向迈进。在图书馆文献信息资源管理技术进步的路径中，一般将卡片目录管理、重在收藏文献的图书馆称为传统图书馆；将机读目录、文献藏用结合为特点的图书馆称为自动化图书馆；将数字文献资源管理为主，使用集成文献管理系统管理元数据，以用户服务为中心的图书馆称为数字图书馆或复合图书馆。而智能图书馆是指利用云计算和先进的物联网RFID识别等智能技术以及泛在服务理念，保证读者和馆员能够高效准确地获取和展示各种信息资源的图书馆。其特点是能够无所不在、无时不在地实现书书相联、书人相联、人人相联。智能图书馆是未来图书馆发展的新模式。AR技术使图书馆与读者之间有了一种新的沟通媒介，为图书馆纸质与数字馆藏的沟通互见带来了意义深远的机会。它可以使实体图书馆、虚拟图书馆结合起来，在移动互联网时代下，对传统图书馆的发展起到很大的作用。AR及现代信息技术的应用使传统图书馆转变为移动互联网时代的智能图书馆，开创了图书馆服务的新模式，将会给图书馆服务带来一次大革命。

3.1 AR技术应用于图书馆个性化智能导航和图书个性化定位服务

随着以Google地图为代表的电子地图技术和地理位置服务（10cation based service，LBS）技术的快速发展，已经有很多大型图书馆开发了图书馆电子地图导航系统。LBS应用结合AR技术，能够为用户提供实时的路径指向，用户体验更加生动。目前通用的室内定位技术有蓝牙、Wi-Fi和远程RFID等3种，各有优缺点。张倬胜等使用iBeacon蓝牙信号发射基站进行图书馆室内定位，结合Unity3D建模、手持蓝牙终端，提供图书馆地理位置服务。通过给书籍添加RFID标签，利用图书馆的LBS服务，当读者在馆内使用手机搜索到一本图书时，LBS系统根据读者的当前位置，定位到读者要找的文献资料具体位置，为读者提供前往目标图书的指引行进路线，实现个性化智能导航和定位服务，帮助读者快速找寻到自己所要找的资料。

3.2 AR技术通过文字识別融合纸质文献与数字文献资源

定位到具体文献后，可以使用QR二维码（quickresponse code）标识系统来对文献进行扩展阅读，获得关于此文献的电子信息。也可以在点开AR APP后，将摄像头对准要识别的文字，手机屏幕上马上就会浮现翻译之后的语言文字、相关链接、作者介绍、视频内容等相关信息。ARAPP可包含识别、翻译、搜索及扩展阅读的功能，使用非常简便。它利用光学字符识别（optical character recognition，OCR）技术识别文字，再通过字典进行查找翻译，然后使用AR技术将翻译过的文字及扩展阅读内容覆盖在原有文字上，实现了纸质文献与数字文献、知识系统的融合。前者的文献融合尝试包括馆藏书目信息与书后附盘、电子图书等数字文献的互检互见融合、刊目信息与数字全文期刊的融合、宣传海报与网络多媒体资源及视频资源的增强互见。作为AR应用中与现实环境对应的虚拟信息提供方，知识系统的构建往往需要在文献信息系统的基础上，通过机构知识库建设等途径整合学科资源构建关联关系大数据平台，通过硬件的集群设计，承载多用户并发访问的压力。

3.3基于大数据环境下的AR技术应用于图书馆个性化推荐推送服务

AR系统客户端（customer relationsh中management，CRM）基于图书馆借阅会产生大量数据，运用信息分析技术，可以对读者的阅读社会关系、阅读内容等数据进行分析，能够精准判断读者的需求、洞察用户最新的科研走向，结合用户相关历史借阅数据，推断其借阅习惯与借阅趋势，利用数据挖掘技术，定制与其借阅相关联的文献资源。根据用户的使用习惯推断用户兴趣或者爱好，采用云推送策略，及时、智能地给用户推送一些最新的书刊、资料等，有效提升图书馆在科研、教育领域中的作用，为科研教育工作者提供更多有价值的信息，提高服务的针对性、有效性。从技术路线角度看，使用开源的Hadoop分布式资源管理框架yam结合通用并行计算框架spark来构建实时推荐系统作为资源推送的后台，前端使用AR APP来满足个性化的读者需求并将推送内容结合到具体应用实景中是可行的选择。

4小结

在当前倡导“互联网+”的新常态移动互联网产业环境下，AR技术在智能化图书馆中实现了导读和定位服务、资源融合服务、大数据分析服务等多种功能，这一技术必将使图书馆的服务方式、服务内容和服务范围等发生根本性的变革，AR技术在图书馆发展中有着极大的应用前景。但目前仍处于起步阶段，仍有许多问题有待研究解决。随着各项技术的不断发展、完善、成熟，AR技术在未来智能图书馆中的应用将会愈渐成熟，蓬勃发展。