AR技术在建筑施工领域的开发与应用（论文）.pdf

建筑施工·第40卷·第10期 1831 AR技术在建筑施工领域的开发与应用 黄涛娟 上海建工集团工程研究总院 上海 201114 摘要： 传统的建筑施工图纸修改难度大，且无法直观呈现空间效果，致使施工人员难以理解图纸信息。而在建筑信息 模型（BIM）的基础上采用增强现实（AR）技术，可将数字信息植入虚拟世界中，有力地填补了可视化管理平台的缺 失，使得设计过程更加灵活，施工过程更加顺畅。 关键词： AR；增强现实；BIM；可视化；建筑施工 中图分类号： TU 201.4 文献标志码： A 文章编号： 1 004-1 001(2 018)1 0-1 831-0 2 DOI： 1 0.1 4144/j. c nki. jz sg .2 018.1 0.0 53 Development and Application of AR Technology in Building Construction Field HUANG Taojuan Engineering General Institute of Shanghai Construction Group, Shanghai 201114, China 数字建造 DIGITAL CONSTRUCTION 用 带有摄像功能的用户手持终端（如智能手机、平板电脑 等）作为虚拟显示器。软件系统则是基于Vufo ria S D K插 件 和Unity 3D 开 发的可以进行增强现实对象的移动、旋转、缩 放、动作触发、视频播放等交互功能的APP。 总 体上看，AR技 术的关键在于设备对周围环境的感 知理解：最基本的，是确定设备自身的空间位置；再高级 一点的，是对环境进行实时重建；更高级的，就涉及到识 别、认知和交互了。其中，定位是最基础的，只有设备自 身的位置和朝向精确地被确定，虚拟出来的内容才能和现 实很好地结合，以达到足够的真实感，并且该过程需要实 时 地进行。目前应用于移动设备上的AR主 要有2类 ：基于 图 片标记的AR和 基于IM U的 AR。 本文研究的是基于图片 标记的AR， 在移动终端拍摄特定的图像，在预览画面中叠 加3D 动 画效果，移动或者旋转手机，3D 动 画始终与拍摄的 图片保持固定的位置关系，从而达到增强现实的体验。 增强现实技术的程序基本流程（图1） 为：获取摄像头 的 图像、识别标识、检测标识的位置和方向、虚实结合， 合成CG 动 画显示。 获取摄像 头图像 图像 检测图像信 息存储计算标识的 位置和方向 匹配虚 拟物体虚实结 合、显示 图1 增强现实技术的程序基本流程 1.2 关键技术研究 1.2.1 真实高效的3D渲染 目标物体的识别完成时，展现在移动端显示器中的三 维辅助图形需要根据实际施工现场施工工艺进行3D 模 型的 增强现实（AR） 技术是一种新兴计算机应用和人机交 互 技术，通常所说的增强现实，指的是用虚拟内容来做视 觉上的增强，通过屏幕或投影设备来显示。它的本质是通 过计算机技术将生成的虚拟物体、场景、视频、音频、动 画及提示信息等叠加到真实世界，通过混合技术给用户呈 现一个信息增强的现实世界与虚拟世界的混合体，可以增 强用户对真实世界的感知能力 [1 -4 ] 。 根据AR在 其他领域的指 导 应用，AR技 术也可以应用于建筑施工中，早在1996年 ， Web ste r就 将AR技 术应用于建筑施工、检查和维修中，展 示了其教学指导作用，后来也有研究应用AR技 术实现图纸 的 三维可视化、施工模拟可视化等。本文通过增强现实技 术在建筑施工中的应用及发展研究，将建筑施工领域的分 析和技术相结合进行探讨，汲取国外先进的AR建 筑应用技 术 ，开发移动端应用程序并在实景中叠加可以互动的3D 图 像 ，便于施工过程中信息的交流理解，减少误读、信息传 递失真等情况。 1 软件设计流程及关键技术研究 1.1 软件设计流程 移动增强现实系统由硬件和软件2部 分组成。硬件部分 主 要包括可以把计算机所生成的虚拟物体和用户当前所处 的真实环境及提示文字等同时进行显示的载体，本课题利 基金项目：上海建工集团重点科研项目课题计划 （17Y JK F-0 1） 。 作者简介：黄涛娟（1991— ）,女 ，本科，助理工程师。 通信地址：上海市新骏环路700号 （201114） 。 电 子邮箱：956226690@ qq.c o m 收 稿日期：2018-0 7-1 6 2018·10·Building Construction 1832 精确 建模 （图 2、 图3） 。 三维 精确 建模 主要 是利用 现有 成 熟BIM 软 件实现从二维CA D建 筑结构图纸到三维建筑结构 模 型的转变。其中需要整理模型物理参数和高效材质等内 容，实现真实、高效的模型建模渲染和设置。 图2 主楼及裙房三维模型 图3 裙房近景 1.2.2 目标的精确识别 此应用程序采用高通的Vufo ria S D K插 件来实现目标物 体 的识别功能。Vufo ria 是 一个能让应用拥有视觉的软件平 台 ，开发人员可以轻松地为任何应用程序添加先进的计算 机视觉功能，使其能够识别图像和对象，并与现实世界中 的空间进行交互。Vufo ria 提 供Unity 3 D 开 发，通过上传图 片数 据到 云数 据库 进行 图片 识别 （图 4） ， 识别完 成后在 对 应 的现实场景中增加虚拟现实的内容。Vufo ria S D K同 时允 许5个 目标在摄像头范围内并且同时可以允许50个 图像目标 在 资源数据库中。运行时允许交换数据集，这使得应用程 序可以容纳更多