汇文系统2021年第1期
信懇与电胭
China Computer & Communication阄络与通信技术基于VR/A R的虚拟铁路博物馆方案研究 郭琼琼赵淑梅刘冬华
(郑州铁路职业技术学院，河南郑州450052 )
摘要：为了凸显郑州铁路职业技术学院的校园文化特，同时也为铁路博物馆提供更为全面、详细和生动的展示 效果，本文提出了基于VR/AR技术的虚拟铁路博物馆的创新思路和构想方案，用数字交互技术的方法使直观的铁路部件 变得更加有趣、生动，并且对虚拟铁路博物馆运用新技术所面临的问题和发展方向进行了探讨。 关键词：虚拟现实；铁路；博物馆
中图分类号：TP391.9; G260. 7 文献标识码：A文章编号：1003-9767 (2021) 01-175-03
Research on Virtual Railway Museum Based on VR/AR
GUO Qiongqiong, ZHAO Shumei, LIU Donghua
(Zhengzhou Railway Vocational and Technical College,Zhengzhou Henan450052, China)
A b s tra c t:In order to h ig h lig ht the campus cu ltu ra l characteristics of Zhengzhou Railway Vocational and Technical College, and at the same tim e provide a more comprehensive,detailed and v iv id display effect fo r the railw ay museum,this paper proposes an innovative idea and conception plan for a virtu a l railw ay museum based on V R/A R technology.The method o f interactive technology makes the in tu itiv e railw ay components more interesting and v iv id,and discusses the problems and development directions o f the virtu a l railway museum using new technologies.
K e y w o rd s:virtu a l re a lity;railw ay;museum
i虚拟铁路博物馆的建设意义
i_i宣传铁路基本社会需求
铁路在我国的发展一直比较独立，所有的相关研究都局 限在铁路领域里，所以在铁路知识宣传和普及上不够广泛[1_6]。即便在网络如此发达的今天，在网络上想到相关的铁路信 息，也不是容易的事情。
目前，只有在铁道部的、中国科普博览网的铁道馆和一些铁路爱好者的网站会有一些 简要的介绍，但由于时间、资料、人员的限制，这些介绍都 不够系统、不够全面，所以需要创建一个比较系统、可以完 整科普铁路知识的平台。条桶
1.2校园中建设虚拟铁路博物馆的意义
铁路是郑州铁路职业技术学院的最大特，随处可见的 轨道是独特的校园文化景观。除此之外，还拥有大量的铁道 模型实验室。使用VR/A R技术建造铁路博物馆，快速将制 作出的设备模型转化为可以V R体验的资源，让全校师生通 过扫描图形或二维码便可以查看学校研发的铁路机车零部件三维仿真模型，可以让所有的铁道模型“动”起来、“活”起来，激发学生的求知欲，增强对铁道文化的认可度[7_12]。
2现状分析与技术分析
2.1现状分析
近年来，有很多博物馆都开始加快数字化建设的步伐。数字化博物馆不仅可以充分利用地理信息、虚拟技术、网络 等新技术进行资源共享，还可以进行多方位展示，这是传统 的博物馆无法做到的。数字博物馆可以摆脱位置限制、储存 条件限制、资金限制的束缚，使人们在任何时间都可以获取 所需要的展品信息。当然，数字博物馆不能完全替代传统的 博物馆，但是可以作为现有博物馆的补充。
本文采用虚拟现实技术和增强现实技术设计虚拟铁路博 物馆的方案，通过三维建模技术全面展示铁路系统所使用的 各种三维模型，实现虚拟展馆空间的漫游展示。
2.2技术分析
VR(V irtu a l R eality)指虚拟现实技术，是近年来出现
基金项目：郑州铁路职业技术学院校级教改项目“基于VR/AR的虚拟铁路博物馆方案研宄”（项目编号：2019JG044)。作者简介：郭琼琼（1979—)，女，山西文水人，硕士研宄生，讲师。研宄方向：虚拟现实技术。
竭格与4信技术
苣■与电薦
China Computer & Communication2021年第1期
的高新技术，主要利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世 界，能够让使用者获得身临其境的体验，可以及时、没有限 制地观察三维空间内的事物。AR (AugmentedReality)指増 强现实紙是一种錄的人机奴技术’能够让参与者与虚 拟对象进行实时互动，从而获得一种奇妙的视觉紙而且能够突破空间、时
间以及其他客观限制，感受到在真实世界中无 法亲身经历的体验。增强现实技术可以通过全息投影在观察者 的显示屏幕中叠加虚拟世界与现实世界，亦可进行互动。
V R是一个纯虚拟的场景，所以V R装备更多是用于用 户与虚拟场景的互动交互，主要使用的设备有位置跟踪器、数据手套、动作捕捉系统和数据头盜等。而A R是现实场景 和虚拟场景的结合，所以基本都需要摄像头，在摄像头拍摄 画面的基础上结合虚拟画面进行展示和互动。
3虚拟铁路博物馆应遵循的设计原則
基于虚拟现实技术和铁路发展的特点，在设计虚拟铁路 博物馆时候应遵循以下设计原则。第一，争取各方面的专业 支持，做到协同共建共享。因为铁路相关的设备设施种类繁 多，要建设一个完整齐全的博物馆，需要多方参与建设。第二，因为需要展览的设备很丰富，所以需要建立一个完整的分类，或者按时间发展顺序进行分类展示。第三，提高用户的体验 感。所有的博物馆展览设备都采用三维数字化的方式进行设 计，可以对其进行全方位展示，提髙美观度，増强参观者的 视觉体验感。第四，必须彰显出铁路文化以及高铁的精神。虚拟铁路博物馆是宣传铁路的一个重要文化基地，也是彰显 学校铁路特文化的一个重要窗口，要展示出科学求实、自主创新、拼搏忠诚的高铁精神。
4 V R/A R技术在虚拟铁路博物馆中的运用设计
由于博物馆内展出的照片数量有限，观众能看到的画面 受限。本文采用三维建模的方式，把原来受限的观看画面变 成一种全新的、三维的、动态展示的画面，有利于了解整个 博物馆的内部构造、内部布局和所有的展厅设置。
在虚拟铁路博物馆内，各种铁路设施在铁路博物馆内具 有重要的作用，所有的展示都应该围绕这些设施展开。因此 首先需要考虑的就是展品的三维数字化，可以采用以下两种 方式。第一种方式是通过査询资料获取精确的文字信息，对 铁路设施进行三维扫描，获取各个角度的照片和三维信息，然后可以利用三维建模软件3DSM AX、Maya、AutoCAD、SolidEdge进行建模。在模型处理完毕后，可以进行真实的 三维贴图渲染，一般是直接拍摄铁路设施的实景照片并对其 进行处理后形成真实的3D贴图，这样可以得到与实物接近 的效果。建模和贴图技术是完成虚拟铁路博物馆前极为关键 的准备步骤，方法并不简单，也很费时费力，费用也相对较高, 但是真实度、观赏度是最佳的。第二种方式的真实度和观赏 度相比第一种方式要差一些，但是制作过程很快，是一种虚 拟技术。使用这个技术的前提是已经有建好的铁路博物馆，可以采用全景相机对博物馆整体的场景进行全景拍摄，最后 获取所有全景照片的站点链接。
增强现实技术可以把真实世界的信息和虚拟世界的信息 进行“无缝”集成，把原本在现实世界中很难体验到的实体 信息（视觉信息、声音、味道、触觉等）通过电脑等科学技 术模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人 类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。随着移动通 信技术
的快速发展，人们使用一部手机就能进行观看，因此 使用A R方式观看虚拟铁路博物馆具有可移动、可便携的优 点。本文拟设计一个校园精灵小铁作为虚拟铁路博物馆的向 导，只需要在手机中输人展厅名称或者设施名称，小铁就会 愉快地为参观者带路。
面对众多的铁路模型，也可以运用增强现实技术进行数 字化创建与真实再现。应用这种方法不仅可以解决铁路模型 体积太大、空间不够的问题，还可以有效避免对一些精细模 型造成损害。三维动态展示如图1所示。
圈1三维动态展示
5运用新技术面临的问題和发展方向
VR/A R虚拟铁路博物馆不仅可以新颖地展示笔者所在单 位的校园文化，还能体现办学特。该系统一方面可以助力 智慧校园建设、提升专业建设水平，另一方面也能提升教师 的专业能力。基于虚拟沉浸的虚拟现实技术和虚实相交的增 强现实技术是两种完全不同的展示手段，各自拥有不同的特 点，应根据客观需求灵活选择不同的设计方式。
6结语
虚拟铁路博物馆展示建设作为校园文化的一种延伸，可 以在学校的对外宣传、招生等方面起到非常重
要的作用，是 构建和谐校园的重要部分，有助于培养学生的专业能力。
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社会调剂是什么意思
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