基于增强现实技术的保障性住房管理系统设计与实现

黎予嫣 刘峻 张峻峰

【摘 要】保障性安居工程是党中央、国务院为改善民生采取的重大举措。由于项目不断增多，因此资金数目、保障对象也不断增大，地域跨度较大。利用移动增强现实技术，结合安卓平台搭建管理信息系统，实现保障性住房信息管理，并将安卓手机摄像头对拍摄的建筑图进行识别，以AR的方式形象地将项目模型及详细信息叠加至摄像头画面中，工作人员无需到实地进行考察，就能生动、准确地了解项目信息，有效地提高办事效率。

【关键词】保障性住房管理;移动增强现实;安卓平台

【中图分类号】TP311.52 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）03-0039-03

0 引言

推进保障性安居工程是党中央、国务院为推动科学发展、加快转变经济发展方式、保障和改善民生采取的重大举措，如何管理好这一大批保障性住房项目成为当务之急[1-2]。随着保障性住房项目不断增多，工作人员需随时跟踪各项目情况，以便及时发现存在的问题，同时需要进行实地走访来获取项目的情况，花费大量的人力、物力。

徐婕[3]设计了一种住房保障性管理系统的系统框架，框架包括成本管理、质量检测、进度管理、协同办公管理、物联网链接等子系统，并对所设计的系统进行了经济效益的评价，论证了该保障性住房管理系统设计的优越性。吴延卯[4]以实用为目的，设计了一种基于Web的住房保障管理信息系统，该系统采用传统的基于Web浏览器的B/S实现方式，将系统分为表现层、业务逻辑层、数据处理层3层结构，并将系统划分为8个子系统，根据不同群体用户匹配相应住房并提供信息管理。西安外事学院杨在华[5]将三维GIS空间数据管理技术与保障性住房办理业务进行结合，主要解决了为保障性住房建设规划提供数据依据、管理系统的可视化与直观化、以信息共享的形式加强对保障性住房项目的动态监督3个主要问题。由此可看出，当前基于保障性住房管理系统的研究还较少，大多数保障性住房管理系统仍采用传统的管理信息系统模式及信息技术[6]。

本文结合当下新兴的增强现实技术，设计并实现一种新颖的、基于增强现实技术的保障性住房管理系统。通过Android Studio开发保障性住房信息管理系统，结合在Unity 3D平台开发实现的AR技术，实现保障性住房基本信息和三维模型的有机结合和生动展示。

1 系统设计

1.1 系统功能设计

保障性住房管理系统的基本业务需求可以分为项目信息管理、保障对象管理、信息展示三大模块（如图1所示）。本文基于Android Studio安卓开发平台，结合Untiy 3D引擎，利用Vuforia的AR技术，创建一套包含用户、单位、项目等信息管理和模型增强现实展示的安卓应用软件。

（1）项目信息管理。项目信息管理模块主要是对保障性住房项目进行管理，包含项目建设管理和项目进度管理。

（2）保障对象管理。保障对象管理模块主要是对保障对象的申请情况进行管理，包含住房申请管理、申请审核管理、房源匹配等子功能。

（3）信息展示。信息展示模块主要是实现对保障性住房项目信息的综合条件查询与展示，包含综合查询及报表统计与建筑AR展示等子功能。

1.2 系统算法设计

（1）房源匹配算法设计。由于现有的管理系统基本采用人工或随意匹配方式分配房源，因此本文设计房源匹配算法。首先提取房源特征与申请人特征，然后进行特征匹配的计算，最后通过聚类算法找到特征差异最小的房源为该申请人的最优房源推荐。根据居民需求，以房源地理位置信息和造价成本作为房源的特征信息，选取申请人的申请位置及家庭收入作为申请人的特征信息。

首先是特征提取。用集合S表示保证性住房建筑的地理位置信息和建造成本作为房源的特征信息，用集合P表示申请人的申请位置和家庭收入情况作为申请人的特征信息：

Si≡{HR，N（si）│i=1，…，m}

Pj≡{HR，N（pj）│j=1}

其中，R为位置信息，N为价钱信息，m为候选户型的房源数量。

其次是特征匹配。根据本文的计算场景，本文采用的是多对一的匹配方法，选择以欧几里得距离来计算匹配代价C，记Cij为1×m非负代价矩阵，即

其中，R为位置信息，N为价钱信息，m为候选户型的房源数量。

最后是排序。上文的表达式产生1×m阶矩阵C，通过对所得到的代价集合Cij按数值从小到大进行排序即可找到匹配代价最小的房源SBest，即改申请人的最优推荐房源。

为了进一步加快运算速度，本文选择使用快速排序法对代价矩阵进行排序。

（2）AR交互展示算法设计。本系统提出如图2所示的AR功能实现流程，其流程大致如下：首先用户通过移动端智能手机拍摄建筑物图像，其次通过特征提取算法提取出图像中的特征点，再次通过计算捕获的特征图像相对于原特征图像的偏移向量进行图像匹配和目标跟踪，在平面内计算出特征图像在三维空间中的平面场的延展并与模型库的特征集进行关联，找到相似的3D模型，最后将模型进行渲染呈现在移动端智能手机上实现交互操作，该过程通过Vuforia的AR技术实现。本系统利用Android Surface层次叠加显示技术，编写C#脚本并将其关联至3D模型，即可实现对3D模型赋予缩放、旋转、文字显示等人机交互方式的展示效果，方便浏览保障性住房的各角度样貌。

1.3 系统数据设计

（1）数据流向设计。用户在登录成功后，选择是在现场扫描建筑物还是直接查看单位，如果选择查看单位，由于每个单位有不同的项目，所以接着选择需要查看的项目，然后可以选择图文展示模式或者AR展示模式，如果选择图文展示模式，就可以查看项目简介、项目经济技术指标及项目的建成图，如果选择AR展示模式，系统进入增强现实的展示;当选择现场扫描建筑物时，会直接进入增强现实展示，可以直观地看到建筑物的三维模型及经濟技术指标和项目简介，当用户展示后，可以选择继续浏览或者退出。

（2）E-R图设计。整个系统主要的E-R图设计如图3所示，用SQLite数据库存储数据。

2 实验结果

（1）打开保障性住房管理系统后，显示登录界面，输入正确的账户及密码后可登录。登录成功后，可添加新建项目信息（如图4所示）。对已存在的项目信息进行查询、修改和删除。

（2）选择需要了解的单位及项目（如图5所示）。

（3）系统会让用户选择是否AR展示，如果点击“图文浏览”，则进入图文浏览的界面。如果点击“进入AR”按钮，将移动终端摄像头对照建筑物图片，移动终端屏幕出现建筑物的AR模型和简要文字介绍（如图6所示）。

3 结语

本文设计并实现了一个基于现实增强技术的保障性住房管理系统，可以在安卓手机准确实时地获取保障性住房的项目信息，同时能浏览住房模型的增强现实效果，提升了住房信息展示的丰富性和趣味性。但是仍有许多地方需要进一步研究与完善。如今，增强现实技术仍属于发展阶段，技术仍存在一定的局限性，例如AR系统中仍要加强跟踪注册准确性和实时性，还需解决光照、遮挡的问题，加强虚实场景无缝融合，让使用者有更好的沉浸感。随着计算机技术的迅猛发展，相信AR技术终会应用于我们生活的方方面面，为人类生活带来更多便捷。

参 考 文 献

[1]佚名.为了人民群众住有所居[J].北京人大，2014（6）：4.

[2]付蓓.中国民族自治区民生问题研究[D].西安：陕西师范大学，2013.

[3]徐婕.保障房项目信息管理系统规划设计与评价[J].价值工程，2017（12）：23-25.

[4]吴延卯.基于Web的住房保障管理信息系统设计与开发[J].软件导刊，2012，11（7）：65-67.

[5]杨在华.基于三维GIS保障性住房信息化建设的设计研究[J].电子设计工程，2015，23（15）：153-155.

[6]佚名.毫不含糊继续做好住房保障这项伟业[N].中国房地产报，2019-08-19（1）.