论文总字数：13803字

目 录

1．绪论 5

1.1课题研究的目的 5

1.2国内外研究现状及意义 5

2．增强现实技术（AR）概述 6

2.1增强现实技术的概念 6

2.2增强现实技术的主要特点 6

3．基于PC端的增强现实技术在气象节气科普中的优势分析 7

3.1科普简单化的真切感受 7

3.2具备个性化的学习方式 7

3.3视听交互性的感知效果 7

3.4具有直观性的操作体验 8

4．模拟科普展览中气象节气科普AR展示实例 8

4.1毕业设计的创作过程 8

4.1.1实现AR的方式 8

4.1.2实现AR的装置设备 8

4.1.3配置Vuforia开发工具 9

4.1.4实现AR操作的基本流程 13

4.1.5实现AR的PC配置要求 15

4.2毕业设计实践成果问题分析 15

4.2.1Maker图片的制作问题 15

4.2.2识别过程中出现模型晃动的问题 15

4.2.3创建增强现实时出现物体丢失的问题 16

4.2.4关于Vuforia多图识别的问题 16

4.2.5Unity文件打包时的问题 16

4.2.6触发音频播放的问题 17

5．总结及展望 17

参考文献： 18

致 谢 19

浅析基于PC端AR技术在节气科普中的应用

王炳杰

，China

Abstract：With technological advances, the application of augmented reality technology has also become increasingly diversified. Most applications are designed specifically for smart phones, smart glasses and so on, which can be applied to cameras, games, GPS navigation map display and so on. This paper mainly explores the advantages of PC based augmented reality technology for use in popular science exhibition and the associated problems that may arise, its use augmented reality applications designed and developed via the Vuforia SDK to exemplify the important function of the PC end to realize real-time fusion of virtual objects. In Meteorological Popular Science Exhibition, PC-based AR technology will offer significant advantages and be able to gain more scientific popularization value. It not only has the ability to enrich the content and forms of meteorological representation, but also enhance the application value of the augmented reality technology, which is of practical significance to the promotion of the development of popular culture industry of meteorological science.

Key words：Augmented Reality technology; PC End application; solar terms; popularization of science.  

1．绪论

1.1课题研究的目的

通过课题研究探索在科普展览中通过增强现实技术进行气象节气科普过程中的优势性以及需要注意的问题；探讨以图片识别的增强现实表现形式如何更好地应用于气象节气的科普活动中；探索在通过增强现实技术科普节气形式的同时，如何让科普内容与展示内容更具联系性，发挥气象节气科普的更多效益和价值。

1.2国内外研究现状及意义

依据国内学者以往的讨论与研究，普遍认为增强现实技术的发展能够在气象科普展览中为科普受众带来全新的体验。比如，泉琳在《新媒体时代下的科普场馆》中提到伴随新媒体时代的来临，增强现实技术数字化程度逐渐加深，在“中国制造”向“中国创造”转型的时代背景下，现代科学技术快速发展，气象卫星、计算机图像学、天气雷达、增强现实等技术手段不断提升，同时使得科普受众与展项之间的人机交互方式和交流互动程度也在日益深化。全球气候变暖、台风、大范围的干旱和洪涝、水循环等的观测和预报预警也逐渐成为现实，而且我国社会经济的持续快速发展，公民科学素质整体水平得到进一步提高，对气象动态的关注，已经向更深、更广、更专业的方向发展。2017年12月，美国著名开发增强现实应用的公司MagicLeap终于发布其第一款AR硬件，被称为Lightpack。这款产品的最大特点之一就是数字光场，它试图将数字光与自然光混合，使AR和真实世界的物体之间的差异不那么激烈。国外的AR产品迭代速度加快，不断催生新的科普类产品的诞生。气象科普类增强现实产品将结合更多如人工智能、云计算、大数据等高新科技智能元素，增强视听感官效果感受，从而能够在气象科普领域获得更多更快的发展。

从气象民俗、沃克环流到全球气候变暖，从简单到复杂，在公众求知欲的需求推动下，气象科普工作也在电视电台、互联网、手机应用等不同宣传平台展开。同时，类似于文字展板的传统学习方式会让科普受众觉得无聊乏味，关于二十四节气等气象民俗科学方面的普及、展示形式的单调以及文字优于图像的科普形式并不能引起前来参观的人的兴趣，因此，科普受众很难专业详细地了解到关于气象民俗科学方面的知识。而采用增强现实技术开展节气科普等气象科普工作，对于气象知识的趣味性有着极大地提高，三维立体和生动逼真的场景对于受众的记忆有加强的效果，激发了人们对气象知识领悟的兴趣。气象科学知识的普及必须要借助更富有效果力的手段和形式去把复杂的科普内容简单化、把横向的内容纵向展开、把抽象难理解的内容具象化。那么增强现实产品的应用则可以作为大众所能够接受的一种全新的科普形式和研究分析科学的方法出现在公众视野内。那么在气象节气科普活动中将增强现实技术作为科普辅助类应用工具，对气象科普活动的发展和规划、推动气象节气科普等活动的进行具有实际意义。

2．增强现实技术（AR）概述

增强现实技术主要是利用了计算机智能系统通过算法产生的虚拟图像或部分应用信息叠加到真实场景中，从而生成三维现实空间与二维虚拟场景的影像画面，以假乱真，可以对科普受众感官上的认知产生奇妙的体验。在王涌天、陈靖和程德文的《增强现实技术导论》中提到过：“增强现实技术借助光电显示技术、交互技术、多种传感技术、计算机图形和多媒体技术，将计算机生成的虚拟环境与用户周围的现实环境融为一体，使用户从感官效果上确信虚拟环境是其周围真实环境的组成部分”[1]，让科普受众与虚拟对象进行实时互动，从而获得一种奇妙的视觉体验，关键的是科普受众在互动的同时不会受到时间、空间以及一些客观因素的影响，可以随心所欲的去体验日常生活中视觉上所无法体会到的事物。因此，“具有把真实场景信息与虚拟信息相结合、可以实时地进行人机交互、用于三维环境中的特点”[2]。

2.1增强现实技术的概念

增强现实是一种通过计算机等科学技术叠加上相应图像画面的技术，实时地计算图像采集设备所捕捉到的图像的位置及角度等相关数据，然后合成图像画面，即模拟、仿真再叠加。这种技术目前所能呈现的效果是将事先建造完成的三维场景融入到现实的环境下，最后在显示屏中展示出来。同时，增强现实技术在电子设备快速更新迭代的当下，仍在不断地追求模拟仿真所带来的沉浸感，数字信息化程度越高，仿真效果越强，科普受众的感官认知就越强烈，最终达到一种视觉上覆盖现实的感受与体验。

2.2增强现实技术的主要特点

增强现实技术的临场感、可感知性和实时交互性切合了科普教育中进行科学教育的特点，基于PC端增强现实技术创建的虚拟与现实相结合的环境能够被观众直接感知，并能让观众在这种特殊环境中进行各种操作，提升了观众的感官体验以及对中国传统气象民俗二十四节气有了更深的了解!

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