本文選自國家級期刊《科學(xué)與財富》，《科學(xué)與財富》雜志是經(jīng)國家新聞出版總署批準(zhǔn),國內(nèi)外公開發(fā)行的國家二級學(xué)術(shù)刊物。主管單位：政協(xié)四川省委員會辦公廳，主辦單位：四川省科教興川促進會，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1671-2226，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN51-1627/N，郵發(fā)代號：62-151。本刊被《萬方數(shù)據(jù)數(shù)字化期刊群》、《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》《龍源國際期刊》等網(wǎng)絡(luò)媒體收錄，屬中國核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫來源期刊。本刊以發(fā)表國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)各學(xué)科專業(yè)原創(chuàng)性學(xué)術(shù)論文為主，涵蓋科技各個領(lǐng)域。

　　摘要：在城市經(jīng)濟以及智能設(shè)備高度發(fā)展的基礎(chǔ)上，當(dāng)今的交通向智能化方向發(fā)展是一個必然的趨勢。而智能標(biāo)牌在城市道路交通中的應(yīng)用，則是智能化交通的重要組成部分。增強現(xiàn)實技術(shù)將為城市道路交通智能標(biāo)牌的實現(xiàn)提供技術(shù)依據(jù)和保障，增強現(xiàn)實智能標(biāo)牌將有很光明的應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實技術(shù),交通標(biāo)牌,智能化

　　前言

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的高智能化的產(chǎn)品出現(xiàn)于人們的生活中，使人們的生活更加快捷、方便。設(shè)計者們將許許多多的設(shè)計理論構(gòu)想，通過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)一一實現(xiàn)，智能化已是當(dāng)今社會發(fā)展的一個必然趨勢。在一個發(fā)達(dá)的城市，大部分設(shè)施都將作為高科技的產(chǎn)物服務(wù)于人們的生活中。作為城市便捷化的助手——道路交通標(biāo)牌也將作為一個新穎的智能設(shè)施服務(wù)于我們的生活。

　　一.智能交通標(biāo)牌在我國城市交通系統(tǒng)中的應(yīng)用調(diào)研實例

　　我國很多的城市已在市區(qū)的交通設(shè)施中使用了較為智能的標(biāo)牌系統(tǒng)，達(dá)到了較好的指引和預(yù)防事故的效果。

　　1.1鄭州反光漆指示牌變成電子控制

　　鄭州隴海路與嵩山路交叉口西向東方向共有四個車道，原來是兩個左轉(zhuǎn)道一個直行道和一個直行加右轉(zhuǎn)道。如今，在該路口的指示牌上，第二個左轉(zhuǎn)車道和最右邊的直行加右轉(zhuǎn)車道指示發(fā)生了變化，但這兩個車道的指示牌換成電子控制的，可變化。這個智能指示交通牌，在高峰時，保持現(xiàn)有的通行不變，平峰時，從隴海路左轉(zhuǎn)上嵩山路的車輛減少，而隴海路西向東的車輛增加，如果仍然保留兩個左轉(zhuǎn)道，勢必造成左轉(zhuǎn)車道資源浪費，而直行車道不夠用。根據(jù)這種情況，鄭州市交警部門準(zhǔn)備在平峰時將該路口第二個左轉(zhuǎn)道調(diào)整為直行道，留一個左轉(zhuǎn)道，而最右邊的直行加右轉(zhuǎn)車道調(diào)整為單一的右轉(zhuǎn)車道。

　　我們可以看出，智能標(biāo)牌不僅是能讓城市看起來更現(xiàn)代化，而且會在很大程度上解決交通中的擁堵等難題，進行智能化地協(xié)調(diào)，給市民出行帶來極大的方便，并且更合理的利用了交通資源。

　　1.2蘇州智能公交到站信息顯示

　　在蘇州工業(yè)園區(qū)，很多公交站臺上都有一個帶有LED顯示屏信息顯示牌的電子站牌。它內(nèi)置移動信號接收模塊，可以接收公交車或公交控制中心發(fā)來的信息，可發(fā)布所有途經(jīng)本站公交車的到站時間等信息，智能公交系統(tǒng)的報站準(zhǔn)確率已達(dá)95%左右。每個公交站點還有一塊醒目的藍(lán)色標(biāo)牌，標(biāo)示了查詢智能公交使用方式和每個站點的唯一編號，憑借這個公交站點的“身份證”，市民就可以通過手機或互聯(lián)網(wǎng)等多種方式查詢通過該站點的公交到站情況了。

　　截至目前，智能公交已實現(xiàn)了對蘇州工業(yè)園區(qū)所屬400余輛公交車輛的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理和實時定位，實現(xiàn)對其中150輛公交車輛的視頻實時監(jiān)控，260個公交站點的預(yù)報站信息發(fā)布。對于廣大市民來說，智能公交更方便、更人性。

　　智能公交，對于提高城市公共交通服務(wù)質(zhì)量、減輕交通管理壓力也起到積極作用，通過讓人們感到公交越來越方便，讓更多的人逐步依靠公交出行這種低碳的方式，從而緩解城市交通擁堵，可以讓“路怒”族越來越少。①

　　二.增強現(xiàn)實智能標(biāo)牌設(shè)計構(gòu)想

　　傳統(tǒng)的路牌具有較大的局限性。設(shè)想有沒有這樣一種可能，我們在看某個路牌時，它能以立體的形式展現(xiàn)出來，像3D電影那樣，讓人有身臨其境的感覺，讓人很快明確并記住去忘目的地的方向和路徑。現(xiàn)在已經(jīng)有人致力于模擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究，我們可以設(shè)想，把這種模擬現(xiàn)實的技術(shù)，應(yīng)用到交通標(biāo)牌的設(shè)計中去，從而達(dá)到3D效果的路牌效果。

　　2.1增強現(xiàn)實技術(shù)的定義

　　增強現(xiàn)實（或者叫虛擬現(xiàn)實）的技術(shù)，把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息、聲音、味道、觸覺等)，通過科學(xué)技術(shù)模擬仿真后再疊加到現(xiàn)實世界被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗，發(fā)揮傳感器、可穿戴計算機等技術(shù)的優(yōu)勢，這種技術(shù)叫做增強現(xiàn)實技術(shù),即AugmentedReality，簡稱AR技術(shù)。滿洛維奇對增強現(xiàn)實給出如下定義：“將動態(tài)的、背景專門化的信息加在用戶的視覺域之上”。允許用戶看到真實的世界，同時在真實的世界上疊加或混合信息。

　　2.2對建立在增強現(xiàn)實技術(shù)上的路牌設(shè)計構(gòu)思

　　首先是路牌的制作，我們只需要制作一個簡單的路牌，最好同時考慮到要與城市的風(fēng)格相統(tǒng)一，或者能讓人高科技的質(zhì)感，可以采用金屬的銳利表現(xiàn)，也可以采用冷色調(diào)（如藍(lán)色）來表現(xiàn)。

　　其次是三維圖形效果的制作。可以依托3Dmax、Maya等三維制作軟件，將二維的路牌指路圖作為基礎(chǔ)，制作出逼真的虛擬三維立體交通效果圖，并且將路牌上的指示根據(jù)實際情景轉(zhuǎn)化為三維動畫。同時注意要將道路路兩旁的主要標(biāo)志物表示清楚，在客戶端界面中用箭頭等以讓使用者理解的標(biāo)志引導(dǎo)提示使用者方向。

　　最后就是技術(shù)實現(xiàn)。開發(fā)者需要手動對已有的路牌圖片特征點進行對應(yīng)，實現(xiàn)疊加的內(nèi)容連接。最后編寫圖像識別程序，對圖像的特征點進行掃描，然后存儲信息形成虛擬物體，最后采用精確的三維注冊技術(shù)將計算機生成的虛擬物體和真實環(huán)境中景象“對齊”將這些特征與后臺匹配信息一一對應(yīng)，最后將三維效果圖展現(xiàn)在用戶的移動設(shè)備上。并隨著用戶的移動而移動。

　　2.3使用方法

　　當(dāng)用戶啟動軟件并將自己的移動設(shè)備對住路牌時，系統(tǒng)開始自動識別，從系統(tǒng)上下載相關(guān)三維場景與路標(biāo)圖片相關(guān)聯(lián)，最終顯示在用戶設(shè)備的屏幕上。再以逼真動畫的形式由屏幕完全展示在使用者面前。

　　不過我們可以更進一步假設(shè)，當(dāng)用戶的設(shè)備離開圖像顯示的位置時，該段信息應(yīng)仍可以持續(xù)顯示，并且關(guān)連到使用者所照射到的地面，建筑物等實體上。并顯示與這些相關(guān)的信息，直到用戶關(guān)閉該系統(tǒng)，或者映射下一個圖標(biāo)。當(dāng)三維場景在顯現(xiàn)時，可根據(jù)現(xiàn)實相機照射到的場景、當(dāng)前任務(wù)或需要交互地改變其形狀和外觀，對于現(xiàn)實目標(biāo)通過疊加虛擬景象產(chǎn)生類似于X光透視的增強效果。

　　若使用者輸入想去的附近的地址，在三維場景設(shè)定范圍內(nèi)，屏幕上會出現(xiàn)一個箭頭，指示使用者應(yīng)該走的方向。

　　2.4附加游戲功能

　　在增強現(xiàn)實標(biāo)牌的使用方法中我們提到系統(tǒng)會自動下載相關(guān)的三維場景到手機上。我們可以充分利用已下載的三維場景轉(zhuǎn)化為3D游戲中的三維場景，在場景中加入一些游戲所需元素，使枯燥的指路功能變成有趣刺激的超現(xiàn)實Game大戰(zhàn)。

　　具體做法是，在用于指路的客戶端界面中設(shè)置一個選擇附加功能按鈕，然后將程序指向另一個游戲的程序，這個程序是以已下載的三維場景為游戲場景，在場景中添加必要的虛擬元素(如虛擬武器、虛擬人物等)，并設(shè)置游戲的玩法，如CF等。在真實的環(huán)境里玩著虛擬的游戲，出行的路上就變得更加豐富多彩而充滿刺激了。此功能尤其實用于在途徑中休憩或者無聊時。

　　2.5適用的地區(qū)

　　因為智能交通標(biāo)牌系統(tǒng)的搭建需要該市有很強的經(jīng)濟實力，在標(biāo)牌的設(shè)計、投入使用、后期維護等方面都需要投入很多的財力、物力。而且發(fā)達(dá)的城市對一個比較現(xiàn)代化的標(biāo)牌要求更迫切一些。另外，該系統(tǒng)客戶端的使用要求該市的市民能夠有足夠的經(jīng)濟實力購買比較好的移動設(shè)備，以承載客戶端的使用。所以智能交通標(biāo)牌系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)該是在經(jīng)濟科技高度發(fā)達(dá)的城市。

　　智能交通標(biāo)牌系統(tǒng)的應(yīng)用，還應(yīng)該是對標(biāo)牌要求比較高的地方，如地鐵站（通道復(fù)雜多變），旅游景區(qū)（旅游景區(qū)線路復(fù)雜、人員流動大，多是對環(huán)境不熟悉的人群，并且絕大部分是步行）。

　　三.增強現(xiàn)實智能標(biāo)牌設(shè)計可能會出現(xiàn)的難題及解決方案

　　三維畫面太大，載入慢，容易死機。從攝像機定位到現(xiàn)實標(biāo)牌中的二維圖片，到從系統(tǒng)中下載相關(guān)三維畫面的過程中，由于三維畫面太大，很容易會使客戶端設(shè)備陷入服務(wù)無響應(yīng)，甚至死機的狀態(tài)。

　　耗電量大。該應(yīng)用程序的使用會占用設(shè)備較多的資源，并且由于一般的智能設(shè)備，電池待機時間不長，一直是一個沒有解決的問題。這在增強現(xiàn)實標(biāo)牌的現(xiàn)實過程中，仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。

　　亟待技術(shù)和設(shè)備的支持。現(xiàn)在開發(fā)的一些簡單的增強現(xiàn)實的軟件系統(tǒng)，還只是能在部分平臺上運行，如iPhone、iPad等系統(tǒng)性能比較好的智能機上，有待降低平臺的需求，使大部分平臺能夠裝載此應(yīng)用。

　　四.相對應(yīng)的可能的解決方法

　　從上述可知，增強現(xiàn)實智能標(biāo)牌的實現(xiàn)對科技及經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r等社會背景的依賴性很大。所以隨著社會和科技的發(fā)展，以后經(jīng)濟可能將不是制約增強現(xiàn)實標(biāo)牌發(fā)展的主要問題。另外智能設(shè)備價格也會逐漸降低，適合更多人群的使用。

　　當(dāng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展到一定的程度，客戶端設(shè)備的系統(tǒng)運行將會非常流暢，并且運算速度也會相應(yīng)提高，屆時軟件的載入以及死機問題可能不復(fù)存在。電池的待機時間短，軟件耗電量大的問題也可以解決。

　　在此系統(tǒng)發(fā)展的起步階段可以考慮采用2.5D（即偽3D技術(shù)）來代替三維動畫，或者減小三維圖像的精細(xì)度以縮小動畫的大小。這樣能在一定程度上解決系統(tǒng)容易出現(xiàn)無響應(yīng)或者死機的問題，但是不是根本的解決辦法。

　　有一個好的算法和程序會很大程度上減小客戶端系統(tǒng)運行時所需的空間，若是增強現(xiàn)實智能標(biāo)牌系統(tǒng)的程序能更精進，這樣就在技術(shù)本身上解決或者至少減少系統(tǒng)運行時會出現(xiàn)的問題。

　　以上第二、三種方法都是以降低畫面質(zhì)量為代價的，雖然會降低用戶的體驗，但考慮到現(xiàn)階段移動設(shè)備以及增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，這樣稍微相對容易實現(xiàn)，有效降低難度。

　　總結(jié)

　　增強現(xiàn)實3D智能標(biāo)牌設(shè)計構(gòu)思的實現(xiàn)，需要極大的資金與技術(shù)的支持，是要建立在城市經(jīng)濟以及智能設(shè)備高度發(fā)展的基礎(chǔ)上的，比如大部分人都會隨身攜帶一部高智能移動設(shè)備、增強現(xiàn)實技術(shù)非常成熟等，所以增強現(xiàn)實3D智能標(biāo)牌從一個比較概念性的構(gòu)思變成現(xiàn)實應(yīng)用，需要一段很長的路要走，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國經(jīng)濟實力的不斷增強，我們有理由相信，增強現(xiàn)實3D智能標(biāo)牌會有很光明的應(yīng)用前景。

　　參考文獻：

　　①．揚子晚報2010-11-15

　　作者簡介：

　　[1]張盼盼（1990-）女，河南新蔡人，江蘇科技大學(xué)機械工程學(xué)院工業(yè)設(shè)計系本科生，研究方向:工業(yè)設(shè)計。

　　[2]韓濤（1976－）男，山東臨沭人，中國人民解放軍75120部隊保障部助理員，研究方向：車輛工程。

　　[3]李長江（1973－）男，四川瀘州人，四川省瀘縣福集鎮(zhèn)教管中心干事，研究方向:中學(xué)物理教學(xué)。