增强现实技术在互联网购物体验上的应用

张华瑾 张萍 许淑华

摘  要： 设计了一个拥有3D视觉效果和真实交互体验的网上购物系统。将增强现实技术运用到商品浏览当中，打破了传统网购单一的图片浏览模式。通过摄像头对标记进行识别，将真实场景采入，并建立三维坐标，实现实时跟踪;对商品进行3D建模，将现实场景与虚拟商品模型相融合，反馈于商品浏览页面。给消费者虚拟的商品使用权，感受到商品出现在家里的真实状况。

关键词： 增强现实; 交互体验; 3D建模; 电子商务

中图分类号：TP393          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）09-33-03

The application of augmented reality technology in Internet shopping experience

Zhang Huajin， Zhang Ping， Xu Shuhua

（School of Maths and Physics， Shaoxing College， Shaoxing， Zhejiang 312000， China）

Abstract： An online shopping system with 3D visual effect and real interactive experience is designed. Augmented reality technology is applied to the commodity browsing of online shopping system， breaking the traditional single online shopping picture browsing mode. The tag is identified by the camera， the real scene is collected， and the 3d coordinates are established to realize real-time tracking. The 3D modeling of goods is carried out， and the real scene is integrated with the virtual goods model， which is fed back to the commodity browsing page. Give consumers the right to use virtual goods and feel the real situation of goods at home.

Key words： augmented reality; interaction experience; 3D modeling; electronic commerce

0 引言

1990年，美国波音公司的Caudell与同事在设计一个辅助布线系统时首次提出了“Augmented Reality”这个概念即增强现实。增强现实是在虚拟现实基础上发展起来的一种新兴技术，是用计算机产生的附加信息对真实世界的景象进行信息增强或扩张，具有将真实场景同虚拟物体加以融合的特性[5]。

目前AR技术已经应用在工业、医疗、军事等领域，但还未走入普通民众的日常生活。近年来，电子商务日渐成熟，网上购物趋于常态化。但市场上购物平台以2D（平面）页面模式居多。对商品的展示，多以照片和文字描述为主，消费者对商品缺乏全面的、立体的了解。

因此，本文设计了一个拥有3D视觉效果和真实交互体验的网上购物系统。将增强现实技术运用到商品浏览中，利用摄像头扫描真实场景，对商品进行3D建模，让消费者全面地了解商品信息，避免购買商品后由于样式与预想不一样而产生的不满意。

1 系统开发技术

1.1 增强现实技术

增强现实技术（Augmented Reality，AR）是一个技术组合，实现真实世界和虚拟内容之间的交互，即向真实视频显示中实时融入计算机生成内容的技术。它有三大特征，即虚实结合、三维注册、实时交互。其实现主要有两大步，一是采集真实世界的信息即识别，二是在重现实时媒体时融入虚拟内容（本文主要指商品模型）[1]。

1.1.1 基于真实场景的标记识别

本文涉及的增强现实技术采用特定类型的标记识别。通过计算机视觉算法识别这些标记，根据这些标记在摄像头视图中的摄影轮廓形状来计算这些标记的方位。标记识别是对候选标记区域进行检测，确定候选标记区域是否包含了标记的ID信息，从而确定候选标记区域是否就是标记，接着就可以根据标记的位置信息完成跟踪注册，并且加载的相应计算机虚拟模型。基于真实场景的标记识别主要包括以下几部分[3]。

（1） 标记的设计

放置在现实场景中的人工标记在被系统识别后，提供了计算出真实场景坐标系与摄像机场景坐标系转换关系所需要的基本信息，同时增强现实系统还可根据标记中所含的ID信息做出相应的反应。

（2） 标记的检测

标记检测的目的就是找到视频图像中的候选标记区域。候选标记区域就是符合一定条件有可能是标记的图像区域。只有当候选标记区域经过标记识别这一步骤，并且能够在候选标记区域中读出合法的标记ID等信息，这样候选标记区域才会被认为是含有合法标记，从而完成标记识别。

（3） 标记的校正

标记的校正就是将在成像平面上由于变化而扭曲的不规则的标记校正成正方形的，有着规则形状的标记，从而使其能够被识别。根据仿射原理可知，当三维空间中的一个四方形平面物体投影到另一个二维的成像半面时，所形成的图像一般都不是原来的形状，而且由于摄像机的位置和方向在拍摄过程中不断的变化，因此标记在成像平面上总是不规则的凸多边形。而在采取图像匹配、编码匹配进行标记识别时，需要规则的正方形标记才能与标记模板库中的标记模板进行匹配。

（4） 标记ID匹配

在标记检测过程中，增强现实系统会在视频图像中检测和提取出多个候选标记区域，为了从这些候选标记区域中识别出真正含有标记的区域，则需要对着候选区域进行ID匹配，通过读取候选区域中的信息来判断它是否是标记。

1.1.2 3D虚拟建模

3D虚拟模型是实物的外观信息、商务信息以及与客户的交互信息的有机结合体，是实物的商务性，交互性和形象性的体现。在基于这三种信息上，我们了首先利用Blender进行商品建模，然后将模型导入Flash Builder中，重现实时媒体中融入虚拟内容的目的。最后在展示的时候，通过访问数据库的方式，找出需要的商务数据到浏览器。如图1所示。

增强现实技术可以产生很多非常吸引人的交互体验，例如帮助人们尝试各种新式发型、实时显示产品信息、逼真地演示玩具的玩法等。将这种技术应用于购物体验上是一个大胆的尝试，也是希望人们在购物时有一个更全面立体的体验，做出更好的购买决策。

1.2 JSP网站建设

JSP（JavaServer Pages）是一种动态页面技术，使用Java编程语言编写类XML的tags和scriptlets，来封装产生动态网页的处理逻辑。网页还能通过tags和scriptlets访问存在于服务端的资源的应用逻辑。JSP将网页逻辑与网页设计的显示分離，支持可重用的基于组件的设计，使基于Web的应用程序的开发变得迅速和容易[4]。本文在jsp技术的基础上，利用Eclipse设计实现网站的构建。

2 系统分析

我们的系统旨在让客户在购买商品时，能够使用增强现实功能，通过3D模型，全面立体的了解商品的信息。同时，真实的场景让客户体验身临其境的现实感觉，更直观地分析商品与自身或周边环境的匹配度，做出正确的购买决策。系统按照功能的性质分为前台服务和后台管理系系统。

⑴ 前台服务系统

前台服务系统主要提供商品的三维立体展示以及购物过程中的一系列服务，并考虑了会员功能和游客功能。系统前台具有用户注册、用户登录、商品浏览、资料管理，订单管理等功能。在系统前台客户可根据自身需求选择相应的服务功能，如图2。

⑵ 后台管理系统

后台系统主要是为管理者提供一个可视的数据库操作界面[2]，方便对相关信息进行及时有效的更新、维护、整理等操作。包括用户管理、商品管理、商品类别管理、订单管理等，如图3所示。

3 主要模块分析和设计

3.1 用户登录注册模块

用户可以在网站首页的登录框中输入用户名和密码进行登录，当输入的用户名和密码正确后才会成功登录，否则将提示失败。

3.2 会员信息管理模块

游客进入网站首页登录后，点击“会员中心”，即可进入“会员中心”页面，这里为用户提供了用户注册信息的查看和修改。

3.3 商品体验模块

本网站使用AR技术为商品提供体验为用户提供更真实、直观的体验，用户可根据需求，打印标记，用摄像头扫描标记，便可出现商品的3D模型，结合摄像头扫描入的真实场景与之结合，可以给用户一个真实的消费体验。

3.4 在线支付模块

在网上支付模块，本网站采取间接接入的方式： ①选择支付方式。②进行支付。③返回支付结果。

3.5 增强现实应用

（1） 3D商品展示

本系统将为人们展示设计商品的3D模型，让顾客可以多角度进行观看。如图4所示。

（2） 基于浏览器的AR商品展示

本系统提供虚拟商品与真实环境融合的3D商品展示，看其是否适合自己，是否适合真实环境。如图5所示。

4 结束语

本文设计了一个拥有3D视觉和真实交互体验的网上购物系统，打破了传统网购的浏览方式，尤其是为大型家具在线购买带来了极大的便利。消费者可以利用摄像头，体验虚拟商品与真实环境的结合。此项应用能够很好的提高消费者满意度，降低退货率，扩大家具在线销售平台。下一步，我们将继续优化，解决动态模型不正常抖动问题，简化系统操作。

参考文献（References）：

[1] Tnoy Mullen著，徐学磊译.增强现实：必知必会的工具与方法[M]. 机械工业出版社，2013.

[2] 谢忠. SP中表单数据存储的一种通用方法[A]. 计算机与信息技术，2007.9：91-95

[3] 盛君.基于标识的增强现实系统的研究[D]. 杭州电子科技大学硕士学位论文，2009.

[4] 吴晨清，荣震华.用JSP/Servle技术构建Web应用[J]. 计算机工程，2001.

[5] 王璞.移动增强现实技术在图书馆中的应用研究[A]. 上海海事大学图书馆，2013.6.