1、智慧博物館建設方案引言智慧博物館是在實體博物館、數字博物館概 念基礎之上，由于科學技術的進步而演變發展起 來的新生事物，傳統實體博物館因觀念、技術、 場地、展陳能力限制，以及有時出于對文物保護 的考慮，所能展示、提供的文物信息量嚴重不 足，實體博物館在時間、空間與展示形式上的內 在局限性，制約了博物館的社會教育和文化傳播 能力。數字博物館的出現，突破了藏品展陳的時空 限制，豐富了藏品展陳方式，擴展了展陳內容， 但仍舊存在局限性。內在機制層面上，數字博物 館為單向信息傳遞模式，導致了數字博物館所提 供的信息的時效性、真實性、交互性和現場體驗 感與實體博物館存在巨大的差異。同時，也加劇 了博物館內

2、部各自為政和信息孤島的形成，對管 理、保護和研究工作的系統支持有限。智慧博物館以多模態感知“數據”替代數字博 物館的集中式靜態采集“數字”，并以此為基礎， 建立更加全面、深入和泛在的互聯互通，消除信 息孤島，使人與人、人與物、物與物之間形成系 統化的協同工作方式，從而形成更為深入的智能 化博物館運作體系。智慧博物館淡化了實體博物 館相互之間以及實體博物館與數字博物館之間的 界限，形成了以博物館業務需求為核心，以不斷 創新的技術手段為支撐，線上線下相結合的新型 博物館發展模式。智慧博物館提供“物、人、數據”三者之間的 雙向多元信息交互通道。博物館中的人（包括現 場觀眾和線上觀眾、博物館工作者，以

3、及相關機 構和管理部門）、物（包括藏品，各類設備設 施，庫房、展廳等）的信息可動態感知，并通過 網絡匯集，借助物聯網和云計算技術，建立“物一 人”“物一數據”“人數據”之間的信息交互和遠程 控制，同時結合云計算和大數據技術，從而實現對博物館服務、保護和管理的智能化自適應控制 和優化。以“人為中心”的信息傳遞模式，使藏品 與藏品、藏品與展品、藏品/展品與保護、研究 者、管理者與策展者、受眾與展品等元素之間的 聯系真正達到智慧化融合。1.三維藏品模型數據庫1.1系統概述1.1.1數據庫數據庫技術是一種用計算機管理數據的方法， 它研究如何對數據進行編碼、組織、分類、存 儲、檢索、更新及維護。20世紀

4、60年代,第一次 引入數據庫技術以來,數據庫技術得到了長足的發 展,在各個領域都可以看到數據庫技術的應用，都使 用數據庫來存儲、操縱和檢索各類數據。在博物館事業中引入數據庫技術,利用數據庫 技術對博物館藏品信息進行有效管理，將替代傳統 藏品卡片式的管理方式,大大提高藏品信息管理力 度。博物館藏品管理是博物館一項基本工作，是博 物館一切業務工作的重點。當然藏品數據庫建設的最終目的是為了讓大眾在任何時間、任何地方 通過網絡共享文物藏品資源信息。1.1.2三維藏品模型智慧博物館系統必須是在一個三維的環境中 運行，三維模型的建立是整個智慧博物館實現的 基礎，其次才是實施繪制和立體顯示的工作，而 在整體

5、環境建設中，以藏品的三維模型數據庫最 為核心，即在技術上米用三維虛擬技術對藏品進 行數字化處理，整理其相關信息，進行智能化管 理。例如，博物館可以將傳統的展示方式（實物+ 文字+圖片）形式轉變為更為主動交互（實物+虛 擬化立體模型+語音+互動）形式。在智慧博物館中，我們不僅要求模型外觀逼 真可信，同時對部分物體還需要有良好的互動及 交互功能。此外，對于整個系統運行的實時性的 要求也比較高，而場景中模型的數量及類型多而 復雜，這位整個系統運行的流暢性增加了一定的難度，故對于模型數據的優化及簡化的技術也十 分重要。1.2系統特點博物館三維藏品數據庫突破時間和地域的限 制，能夠有效地擴大博物館知識傳

6、播的范圍，突 破時間和空間的藩籬，可以讓世界各地觀眾盡情 瀏覽所喜歡的藏品，變被動接收為主動參與。博物館可以將因條件不具備而無法展出的藏 品，從“深閨”中發掘出來，使得濕度、溫度、光 線等問題不再成為制約其展示的障礙。可將藏品的相關信息通過云存儲，實現對博 物館藏品的征集與收錄、對藏品進行編目、對藏 品進行保存于修復等規范化管理。根據用戶的不 同層次進行專業的檢索和統計分析。藏品的三維技術的運用，使得其展示效果更 加逼真、生動和全面，不僅可以全方面360度地 鑒賞和研究，還能進一步對博物館資源（包括文字、圖像、聲音等）進行整合、加工、提升和更 換，在某種程度上作為實現與觀眾交互的基礎。1.3技

7、術應用1.3.1三維建模技術在三維藏品數據庫的建立中，三維場景及物 體是可由專業的建模軟件來完成，利用這種建模 的方法能夠方便而真實的表現顯示生活中的場景 和物體，同時也能夠生成動畫和片段，方便進一 步的交互及漫游的實現。在追求三維藏品逼真性和還原性的同時，需 要考慮到是它實時運行時的速度與快捷性，所以 在模型的簡歷的時候我們不僅要從硬件上對其運 行做好充分的準備與支持工作，更多的是在簡歷 模型的時候就要考慮到這個因素，做好模型優化 工作。1.3.2超高精度掃描系統在模型建立的過程中，同時可以采用三維超高 精度掃描系統。3D掃描技術是結合結構光技術、 相位測量技術、計算機視覺技術的復合三維非接

8、觸 式測量技術，所以又稱之為“三維結構光掃描儀”。3D掃描技術儀可以創建物體幾何表面，用以插補 成物體表面形狀，越密集的點云可以創建更精確的 模型。若掃描儀能夠取得表面顏色，則可進一步在 重建的表面上粘貼，亦即所謂的材質粘貼。1.3.3數據庫建立與管理既有對進入藏品數據庫的信息進行統計、查詢和知識整合，又有將人作用于藏品的保護、研究和 管理信息不斷積累，形成藏品的“生命檔案”。利用三維動畫技術可以進行精確的古跡復原， 立體、逼真地展現文物、古跡，甚至模擬歷史場 景，并在此基礎上，制作出影視宣傳片，介紹歷史 的變遷以及博物館的情況。以藏品信息管理為核心的博物館綜合業務管理軟件、數據庫管理軟件、知

9、識庫管理和信息服務平 臺等。2. 360度全息幻影成像系統2.1系統概述360度全息幻影成像系統是用一種將三維畫面 懸浮在柜體實景中的半空中成像系統，也被稱之 為三維全息影像、全息三維成像，它是由透明材 料制成的四面錐體，觀眾的視線能從任何一面穿 透它，通過表面鏡射和反射，觀眾能從錐形空間 里看到自由飄浮的影像和圖形。四個視頻發射器 將光信號發射到這個錐體中的特殊棱鏡上，匯集 到一起后形成具有真實維度空間的立體影像。360度全息幻影成像系統在博物館虛擬展廳中 常有應用，它可以使立體影像不借助任何媒介而直 接投影于特定的空間，忠實地再現現實中的物體或 復原出存在于遠古的物體。由于影像清晰可見、

10、色彩還原度高,因此非常逼真，可以給受眾以強烈的 視覺沖擊,仿佛置身其中，滿足了受眾對博物館展覽 探索、獵奇的要求，提升了參觀的體驗性和娛樂 性。2.2系統特點幻影成像系統是基于“實物模型”和“立體幻影” 的光學成像結合，利用多機多方位攝像技術及人 眼視覺心理特性，獲得“立體幻影”與實物模型結 合及相互作用的逼真的視覺效果。配上三維聲 音、燈光、氣味、煙霧等，使其更加惟妙惟肖。尺寸靈活一一三維全息系統硬件設備分為成 像區與工作區兩部分，成像尺寸由1.2M至 12M，可根據不同的應用需求進行尺寸選擇。安裝便捷三維全息系統能根據現有的建 筑或安裝位置空間來修改硬件的體系和結構，有 利于在各種建筑和城

11、市空間里永久安裝。內容多樣三維全息系統可根據需求隨時更換數字內容。2.3技術應用360全息幻影成像系統由柜體、分光鏡、射 燈、視頻播放設備組成，基于分光鏡成像原理， 通過對產品實拍構建三維模型的特殊處理，然后 將拍攝的的產品影像或產品三維模型影像疊加進場景中，構成了動靜結合的產品展示系統。不需 要人們佩戴任何偏光眼鏡，在完全沒有束縛下就 可以盡情觀看3D幻影立體顯示特效，給人以視覺 上的沖擊，具有強烈的縱深感。2.4適用范圍幻影成像可以揭示一個現象、演示一個規律、解釋一個科學原理、講解一段故事、樹立企 業形象、介紹一種產品、分析數據曲線，以及一 些危險環境下的不適宜人進入的場景等。目前國內外有

12、影響的博物館大量采用現代展 示技術，挖掘歷史文化、民俗風情、歷史典故、 民族旅游熱點、亮點，吸引了大量游客，促進相 互發展，達到了雙贏和多贏的效果。3. AR體驗系統3.1系統概述AR （增強現實）是一種通過攝像頭對現實三 維空間進行定位，從而在現實影像上疊加虛擬影 像的技術。博物館展品AR交互體驗系統首先讓 觀眾通過手機或者平板電腦的攝像頭影像識別出他正在觀看的展品，對展品的三維空間位置進行 實時定位，然后在手機或者平板電腦上啟動一段 關于這個展品的交互體驗，如顯示展品歷史、顯 示相關展品等。某博物館通過AR技術向用戶顯示展品信息。圖中觀眾通過手中的平板電腦識別出了現實中的展品。3.2系統特

13、色展品AR交互體驗系統可以極大地增強參觀博物館的趣味性。當觀眾在博物館中游覽時，他不 再只是被動的接收信息，而是能主動同展品進行 交互，鋪開一個新的展覽維度，提升展覽效果。以采金展臺為例，我們可以在現實河道中設置“虛 擬金子”，觀眾通過拿著手機或者平板電腦瞄準某 個區域掃描展臺就能成功“淘金”。3.3技術應用該系統包括以下三個模塊：模塊功能簡介展品AR內容設計設計在AR應用中啟動的對應于某展 品的交互體驗內容。展品識別對需要在博物館中進行自動識別的展 品進行特殊的數據采集和數據處理， 從而可以在AR應用中通過攝像頭影 像自動識別。AR應用安裝在手機上或者平板電腦上的AR 應用。該APP能完成展

14、品識別和啟 動展品交互體驗的功能。3.3.1空間定位技術（SLAM ）我們所掌握的AR空間定位技術能夠準確的實 時識別出站臺在三維空間中的位置，從而讓我們 能夠透過平板電腦屏幕在現實展臺上穩定的顯示 出虛擬展品。3.3.2物品識別技術通過計算機視覺的方式對3D物品進行實時識 別。4.vr虛擬場景交互系統4.1系統概述VR （虛擬現實）是2014年開始在全球興起 的一種可以讓用戶體驗虛擬世界的數字仿真技 術。據美國DigiCapital預測，VR市場的規模在 2020年將達到1500億美金。習近平總書記在 2016年G20峰會的主旨演講中也把虛擬現實技術 作為下一階段產業革命的重點之一。VR技術

15、具有 打破時空限制還原場景、臨場感強、交互性高的 特點，所以已經在博物館、旅游等行業中已經得 到了廣泛的應用。4.2系統特點VR將能夠給博物館帶來三個巨大的變革。通過場景還原的方式讓用戶親身體驗不存在 的場景。博物館所展覽的場景的都是存在于歷史 中的場景。怎么樣可以讓一個現代人真的穿梭回 歷史中，體會一下古人的所見所聞所感？答案就 是通過VR。通過高交互的方式向用戶更有效的傳達展覽 信息。傳統的博物館展示以靜態展覽，導游解說 和視頻介紹為主。這些展覽方式缺乏新意，容易 流于枯燥。而VR體驗可以讓用戶參與一個場 景，和場景互動，和場景中的人互動，甚至作為 一個主角完成一個故事。從教育學的角度來說

16、， 這種讓用戶全身心參與的體驗可以大大的提高用 戶的興趣，從而提高信息傳達的有效性，更好的 實現博物館的功能。以下圖中的淘金展臺為例：安康博物館淘金展臺安康歷史上盛產沙金。淘金人的生活環境是 什么樣的？他們的工作內容是什么樣的？我們可 以按照展臺在VR中復原出淘金的場景，讓用戶 感受古安康的氛圍；通過虛擬解說向用戶介紹淘 金的步驟；用戶可以拿著手柄在VR中學習在河 床里淘金的姿勢，從而讓用戶更深刻的理解淘金 的內涵。打破時空限制向全球推介安康博物館。制作 完成的VR交互體驗將能夠登陸全球VR發行平 臺，向全球的VR用戶推介安康博物館，宣傳安 康和陜西省深厚的歷史文化底蘊。4.3技術應用博物館V

17、R交互體驗系統將包括四個部分，分 別是場景漫游模塊、場景交互模塊、虛擬導游模 塊以及寓教于樂的故事模式。整套系統將能夠讓 用戶身臨其境的在一個逼真的虛擬場景中扮演一 個角色，通過與環境交互和體驗一個故事的方式 了解一段歷史。模塊功能簡介場景漫游模塊用戶能在系統中體驗個歷史場景， 比如淘金、采礦等。用戶能在場景中 通過瞬移的方式自由移動。場景交互模塊用戶可以通過手柄和場景中的物品發生互動，比如撥動開關，拿起鏟子， 做出淘金動作等。虛擬導游模塊個動畫形象的導游可以向用戶解說 展覽，同時和用戶交互。故事模式用戶可以像在游戲中 樣完成故事任 務、得到獎勵，提高展覽效果，比 如挖到一定數量的金子。4.4

18、技術優勢自由移動的VR體驗。我們將采用基于HTC Vive的VR體驗解決方案。跟一般的使用手機的 VR方案不同，用戶將能夠在VR環境中自由移 動，真正逼真的體驗虛擬環境。基于UE4的交互體驗開發。UE4 （虛幻引 擎）是目前最高品質也是最復雜的用來開發互動 VR體驗的引擎，只有少數企業可以熟練掌握。我 們將用UE4開發自然有趣的VR交互體驗?！按问来奔墑e的場景還原。我們將進行“次世 代”級別（最高品質）的場景建模，最高限度的還 原歷史場景。同時我們經驗豐富的美術團隊將確 保場景的氛圍符合古安康的特點。智能虛擬導游。我們所開發的智能虛擬導游 系統可以和用戶在VR場景中進行互動，向用戶 介紹展示

19、場景。5.3D影像資料館5.1系統概述5.2系統特點激光顯示技術，開發并生產高色彩、高亮度 激光投影機，以環境、用戶友好的設計理念和整 體解決方案的方式，為客戶及觀眾提供無與倫比 的視覺體驗。5.3技術應用實現5.1環繞聲影院還音系統（左右聲道揚聲 器、中置揚聲器、環繞揚聲器、音效處理系統）實現3D影院音響大屏幕顯示系統，可觀看 3D電影、鑒賞高清視頻圖像（3D高清投影機、 4K納米寬屏投影幕）實現高清播放系統，可網絡在線播放電影、 電視，（WIFI播放器、高清硬盤播放器、3D播 放器）3D互動系統，享受3D震撼畫面和娛樂點 播。LED特效螺紋旋轉球泡燈，實現五彩斑斕的 夢幻效果。場景控制:4

20、種語音模式，2種3D燈光場景模 式，影院淡入淡出模式。5.4適用范圍3D影院系統環境要求面積最好在20-50m2，聽音室可與影音室共1 間。形狀結構非常重要，高度不應低于2.5m，形 狀是非對稱矩形，有利于音箱的縱向擺位。裝修設計不要使用大面積的表面光滑、反射 性強的材料（如玻璃、鋁塑板或類似的材料）。 墻面需做一些擴散和吸音處理，以避免大面積的光滑對稱面，造成聲音的反射過重，形成駐波， 影響聽音效果。影音室內遮光也需考慮。影音室內設備配置應合理，設備搭配兼容性要高。6.智能導覽機器人系統6.1系統概述智能導覽機器人不同于一般的傳統機器人，它有非常發 達的“大腦”，即中央計算機，這種計算機能夠

21、進行按目的的動 作，并且能夠與操作它的人直接聯系，按照人的意愿對它發 出指令。智能機器人集成了多鐘高新技術，融合了機械、電 子、傳感器、計算機硬件、軟件、人工智能等很多學科的知 識。智慧博物館的智能導覽機器人，在自主自動的基礎上， 要實現人機交互，通過感知系統采集環境信息，進行傳感器 信息融合，建立環境模型，從而實現識別和躲避障礙物的功 能。通過地面色標、激光定位等方法，可以實現沿規劃好的 路徑進行行走。機器人可在巡跡行走過程中，對事先定位好 的展品進行講解。機器人體內具有溫度、濕度、紅外等環境 傳感器，可對室內環境進行監測。實現一定范圍內的人與機 器人自由對話，語音控制機器人的移動、肢體動作

22、以及其他 表演功能。6.2系統特點6.3技術應用智能導覽機器人的基本功能模塊可以分為主控模塊、智 能導覽功能模塊、語音控制功能模塊、手勢控制功能模塊、 身份識別功能模塊、視頻認知、智能會話、移動控制、導航 避障等，針對博物館場景，智能導覽機器人軟件系統按功能 模塊可分為：口令運動控制、手勢運動控制、智能導引、身 份識別、智能會話交互、休閑娛樂等功能模塊，這些模塊是 機器人底層基本功能的組合?？梢酝ㄟ^對底層基本功能的組 合和利用接口進行二次開發，而形成其他的功能模塊，應用 于其他特定場景。6.3.1主控模塊主控模塊是機器人啟動后進入的默認模式，在該模式 下，機器人進入待命狀態，在啟動視頻等待用戶語音口令輸 入或者通過觸摸屏輸入指令，進入各個功能模塊，在各個功 能模塊中如發現異常均會返回到主控模塊的線程中。為了使 機器人更具個性化，采用的交互方式是主動引導，主進程開 啟視頻，認知身份，如果無法認知則轉入身份認知子模塊， 進行身份登記，然后轉入語音提示選擇其他功能，如果可以 認知身份，則直接語音提示選擇其他功能。6.3.2智能導覽功能模塊智能導引模塊的作用是機器人根據預設的路線到達特定 的地點，也可根據口令自主設置路線。因為智能導引需要配 合底層的自主導航和移動系統的配合，同時需要與語音模 塊，智能會話模塊與視頻模塊的結合，調用相應的功能。例