智慧博物馆建设方案

引言

智慧博物馆是在实体博物馆、数字博物馆概念基础之上，由于科学技术的进步而演变发展起来的新生事物，传统实体博物馆因观念、技术、场地、展陈能力限制，以及有时出于对文物保护的考虑，所能展示、提供的文物信息量严重不足，实体博物馆在时间、空间与展示形式上的内在局限性，制约了博物馆的社会教育和文化传播能力。

数字博物馆的出现，突破了藏品展陈的时空限制，丰富了藏品展陈方式，扩展了展陈内容，但仍旧存在局限性。内在机制层面上，数字博物馆为单向信息传递模式，导致了数字博物馆所提供的信息的时效性、真实性、交互性和现场体验感与实体博物馆存在巨大的差异。同时，也加剧了博物馆内部各自为政和信息孤岛的形成，对管理、保护和研究工作的系统支持有限。

智慧博物馆以多模态感知“数据”替代数字博物馆的集中式静态采集 “数字”，并以此为基础，建立更加全面、深入和泛在的互联互通，消除信息孤岛，使人与人、人与物、物与物之间形成系统化的协同工作方式，从而形成更为深入的智能化博物馆运作体系。智慧博物馆淡化了实体博物馆相互之间以及实体博物馆与数字博物馆之间的界限，形成了以博物馆业务需求为核心，以不断创新的技术手段为支撑，线上线下相结合的新型博物馆发展模式。

智慧博物馆提供“物、人、数据”三者之间的双向多元信息交互通道。博物馆中的人（包括现场观众和线上观众、博物馆工作者，以及相关机构和管理部门）、物（包括藏品，各类设备设施，库房、展厅等）的信息可动态感知，并通过网络汇集，借助物联网和云计算技术，建立“物—人”“物—数据”“人—数据”之间的信息交互和远程控制，同时结合云计算和大数据技术，从而实现对博物馆服务、保护和管理的智能化自适应控制和优化。以“人为中心”的信息传递模式，使藏品与藏品、藏品与展品、藏品/展品与保护、研究者、管理者与策展者、受众与展品等元素之间的联系真正达到智慧化融合。

1.三维藏品模型数据库

1.1系统概述

1.1.1数据库

数据库技术是一种用计算机管理数据的方法,它研究如何对数据进行编码、组织、分类、存储、检索、更新及维护。20世纪60年代,第一次引入数据库技术以来,数据库技术得到了长足的发展,在各个领域都可以看到数据库技术的应用,都使用数据库来存储、操纵和检索各类数据。

在博物馆事业中引入数据库技术,利用数据库技术对博物馆藏品信息进行有效管理,将替代传统藏品卡片式的管理方式,大大提高藏品信息管理力度。博物馆藏品管理是博物馆一项基本工作,是博物馆一切业务工作的重点。当然藏品数据库建设的最终目的是为了让大众在任何时间、任何地方通过网络共享文物藏品资源信息。

1.1.2三维藏品模型

智慧博物馆系统必须是在一个三维的环境中运行，三维模型的建立是整个智慧博物馆实现的基础，其次才是实施绘制和立体显示的工作，而在整体环境建设中，以藏品的三维模型数据库最为核心，即在技术上采用三维虚拟技术对藏品进行数字化处理，整理其相关信息，进行智能化管理。例如，博物馆可以将传统的展示方式（实物+文字+图片）形式转变为更为主动交互（实物+虚拟化立体模型+语音+互动）形式。

在智慧博物馆中，我们不仅要求模型外观逼真可信，同时对部分物体还需要有良好的互动及交互功能。此外，对于整个系统运行的实时性的要求也比较高，而场景中模型的数量及类型多而复杂，这位整个系统运行的流畅性增加了一定的难度，故对于模型数据的优化及简化的技术也十分重要。

1.2系统特点

博物馆三维藏品数据库突破时间和地域的限制，能够有效地扩大博物馆知识传播的范围，突破时间和空间的藩篱，可以让世界各地观众尽情浏览所喜欢的藏品，变被动接收为主动参与。

博物馆可以将因条件不具备而无法展出的藏品，从“深闺”中发掘出来，使得湿度、温度、光线等问题不再成为制约其展示的障碍。

可将藏品的相关信息通过云存储，实现对博物馆藏品的征集与收录、对藏品进行编目、对藏品进行保存于修复等规范化管理。根据用户的不同层次进行专业的检索和统计分析。

藏品的三维技术的运用，使得其展示效果更加逼真、生动和全面，不仅可以全方面360度地鉴赏和研究，还能进一步对博物馆资源（包括文字、图像、声音等）进行整合、加工、提升和更换，在某种程度上作为实现与观众交互的基础。

1.3技术应用

1.3.1三维建模技术

在三维藏品数据库的建立中，三维场景及物体是可由专业的建模软件来完成，利用这种建模的方法能够方便而真实的表现显示生活中的场景和物体，同时也能够生成动画和片段，方便进一步的交互及漫游的实现。

在追求三维藏品逼真性和还原性的同时，需要考虑到是它实时运行时的速度与快捷性，所以在模型的简历的时候我们不仅要从硬件上对其运行做好充分的准备与支持工作，更多的是在简历模型的时候就要考虑到这个因素，做好模型优化工作。

1.3.2超高精度扫描系统

在模型建立的过程中，同时可以采用三维超高精度扫描系统。3D扫描技术是结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术，所以又称之为“三维结构光扫描仪”。3D扫描技术仪可以创建物体几何表面，用以插补成物体表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴，亦即所谓的材质粘贴。

1.3.3数据库建立与管理

既有对进入藏品数据库的信息进行统计、查询和知识整合，又有将人作用于藏品的保护、研究和管理信息不断积累，形成藏品的“生命档案”。

利用三维动画技术可以进行精确的古迹复原，立体、逼真地展现文物、古迹，甚至模拟历史场景，并在此基础上，制作出影视宣传片，介绍历史的变迁以及博物馆的情况。

以藏品信息管理为核心的博物馆综合业务管理软件、数据库管理软件、知识库管理和信息服务平台等。

2. 360度全息幻影成像系统

2.1系统概述

360度全息幻影成像系统是用一种将三维画面悬浮在柜体实景中的半空中成像系统，也被称之为三维全息影像、全息三维成像，它是由透明材料制成的四面锥体，观众的视线能从任何一面穿透它，通过表面镜射和反射，观众能从锥形空间里看到自由飘浮的影像和图形。四个视频发射器将光信号发射到这个锥体中的特殊棱镜上，汇集到一起后形成具有真实维度空间的立体影像。

360度全息幻影成像系统在博物馆虚拟展厅中常有应用,它可以使立体影像不借助任何媒介而直接投影于特定的空间,忠实地再现现实中的物体或复原出存在于远古的物体。由于影像清晰可见、色彩还原度高,因此非常逼真,可以给受众以强烈的视觉冲击,仿佛置身其中,满足了受众对博物馆展览探索、猎奇的要求,提升了参观的体验性和娱乐性。

2.2 系统特点

幻影成像系统是基于“实物模型”和“立体幻影”的光学成像结合，利用多机多方位摄像技术及人眼视觉心理特性，获得“立体幻影”与实物模型结合及相互作用的逼真的视觉效果。配上三维声音、灯光、气味、烟雾等，使其更加惟妙惟肖。

尺寸灵活——三维全息系统硬件设备分为成像区与工作区两部分，成像尺寸由1.2M至12M，可根据不同的应用需求进行尺寸选择。

安装便捷——三维全息系统能根据现有的建筑或安装位置空间来修改硬件的体系和结构，有利于在各种建筑和城市空间里永久安装。

内容多样——三维全息系统可根据需求随时更换数字内容。

2.3 技术应用

360全息幻影成像系统由柜体、分光镜、射灯、视频播放设备组成，基于分光镜成像原理，通过对产品实拍构建三维模型的特殊处理，然后将拍摄的的产品影像或产品三维模型影像叠加进场景中，构成了动静结合的产品展示系统。不需要人们佩戴任何偏光眼镜，在完全没有束缚下就可以尽情观看3D幻影立体显示特效，给人以视觉上的冲击，具有强烈的纵深感。

2.4 适用范围

幻影成像可以揭示一个现象、演示一个规律、解释一个科学原理、讲解一段故事、树立企业形象、介绍一种产品、分析数据曲线，以及一些危险环境下的不适宜人进入的场景等。

目前国内外有影响的博物馆大量采用现代展示技术，挖掘历史文化、民俗风情、历史典故、民族旅游热点、亮点，吸引了大量游客，促进相互发展，达到了双赢和多赢的效果。

3. AR体验系统

3.1系统概述

AR（增强现实）是一种通过摄像头对现实三维空间进行定位，从而在现实影像上叠加虚拟影像的技术。博物馆展品AR交互体验系统首先让观众通过手机或者平板电脑的摄像头影像识别出他正在观看的展品，对展品的三维空间位置进行实时定位，然后在手机或者平板电脑上启动一段关于这个展品的交互体验，如显示展品历史、显示相关展品等。

   某博物馆通过AR技术向用户显示展品信息。图中观众通过手中的平板电脑识别出了现实中的展品。

3.2系统特色

展品AR交互体验系统可以极大地增强参观博物馆的趣味性。当观众在博物馆中游览时，他不再只是被动的接收信息，而是能主动同展品进行交互，铺开一个新的展览维度，提升展览效果。以采金展台为例，我们可以在现实河道中设置“虚拟金子”，观众通过拿着手机或者平板电脑瞄准某个区域扫描展台就能成功“淘金”。

3.3技术应用

该系统包括以下三个模块：

3.3.1空间定位技术（SLAM）

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