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　　摘要：在城市經濟以及智能設備高度發展的基礎上，當今的交通向智能化方向發展是一個必然的趨勢。而智能標牌在城市道路交通中的應用，則是智能化交通的重要組成部分。增強現實技術將為城市道路交通智能標牌的實現提供技術依據和保障，增強現實智能標牌將有很光明的應用前景。

　　關鍵詞：增強現實技術,交通標牌,智能化

　　前言

　　隨著現代科學技術的飛速發展，越來越多的高智能化的產品出現于人們的生活中，使人們的生活更加快捷、方便。設計者們將許許多多的設計理論構想，通過現代科學技術一一實現，智能化已是當今社會發展的一個必然趨勢。在一個發達的城市，大部分設施都將作為高科技的產物服務于人們的生活中。作為城市便捷化的助手——道路交通標牌也將作為一個新穎的智能設施服務于我們的生活。

　　一.智能交通標牌在我國城市交通系統中的應用調研實例

　　我國很多的城市已在市區的交通設施中使用了較為智能的標牌系統，達到了較好的指引和預防事故的效果。

　　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，原來是兩個左轉道一個直行道和一個直行加右轉道。如今，在該路口的指示牌上，第二個左轉車道和最右邊的直行加右轉車道指示發生了變化，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，保持現有的通行不變，平峰時，從隴海路左轉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道，勢必造成左轉車道資源浪費，而直行車道不夠用。根據這種情況，鄭州市交警部門準備在平峰時將該路口第二個左轉道調整為直行道，留一個左轉道，而最右邊的直行加右轉車道調整為單一的右轉車道。

　　我們可以看出，智能標牌不僅是能讓城市看起來更現代化，而且會在很大程度上解決交通中的擁堵等難題，進行智能化地協調，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

　　在蘇州工業園區，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。它內置移動信號接收模塊，可以接收公交車或公交控制中心發來的信息，可發布所有途經本站公交車的到站時間等信息，智能公交系統的報站準確率已達95%左右。每個公交站點還有一塊醒目的藍色標牌，標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網等多種方式查詢通過該站點的公交到站情況了。

　　截至目前，智能公交已實現了對蘇州工業園區所屬400余輛公交車輛的統一調度、統一管理和實時定位，實現對其中150輛公交車輛的視頻實時監控，260個公交站點的預報站信息發布。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質量、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.增強現實智能標牌設計構想

　　傳統的路牌具有較大的局限性。設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。現在已經有人致力于模擬現實系統的研究，我們可以設想，把這種模擬現實的技術，應用到交通標牌的設計中去，從而達到3D效果的路牌效果。

　　2.1增強現實技術的定義

　　增強現實（或者叫虛擬現實）的技術，把原本在現實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息、聲音、味道、觸覺等)，通過科學技術模擬仿真后再疊加到現實世界被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗，發揮傳感器、可穿戴計算機等技術的優勢，這種技術叫做增強現實技術,即AugmentedReality，簡稱AR技術。滿洛維奇對增強現實給出如下定義：“將動態的、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對建立在增強現實技術上的路牌設計構思

　　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格相統一，或者能讓人高科技的質感，可以采用金屬的銳利表現，也可以采用冷色調（如藍色）來表現。

　　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，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實際情景轉化為三維動畫。同時注意要將道路路兩旁的主要標志物表示清楚，在客戶端界面中用箭頭等以讓使用者理解的標志引導提示使用者方向。

　　最后就是技術實現。開發者需要手動對已有的路牌圖片特征點進行對應，實現疊加的內容連接。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將計算機生成的虛擬物體和真實環境中景象“對齊”將這些特征與后臺匹配信息一一對應，最后將三維效果圖展現在用戶的移動設備上。并隨著用戶的移動而移動。

　　2.3使用方法

　　當用戶啟動軟件并將自己的移動設備對住路牌時，系統開始自動識別，從系統上下載相關三維場景與路標圖片相關聯，最終顯示在用戶設備的屏幕上。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，當用戶的設備離開圖像顯示的位置時，該段信息應仍可以持續顯示，并且關連到使用者所照射到的地面，建筑物等實體上。并顯示與這些相關的信息，直到用戶關閉該系統，或者映射下一個圖標。當三維場景在顯現時，可根據現實相機照射到的場景、當前任務或需要交互地改變其形狀和外觀，對于現實目標通過疊加虛擬景象產生類似于X光透視的增強效果。

　　若使用者輸入想去的附近的地址，在三維場景設定范圍內，屏幕上會出現一個箭頭，指示使用者應該走的方向。

　　2.4附加游戲功能

　　在增強現實標牌的使用方法中我們提到系統會自動下載相關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實Game大戰。

　　具體做法是，在用于指路的客戶端界面中設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)，并設置游戲的玩法，如CF等。在真實的環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

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

　　智能交通標牌系統的應用，還應該是對標牌要求比較高的地方，如地鐵站（通道復雜多變），旅游景區（旅游景區線路復雜、人員流動大，多是對環境不熟悉的人群，并且絕大部分是步行）。

　　三.增強現實智能標牌設計可能會出現的難題及解決方案

　　三維畫面太大，載入慢，容易死機。從攝像機定位到現實標牌中的二維圖片，到從系統中下載相關三維畫面的過程中，由于三維畫面太大，很容易會使客戶端設備陷入服務無響應，甚至死機的狀態。

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

　　亟待技術和設備的支持。現在開發的一些簡單的增強現實的軟件系統，還只是能在部分平臺上運行，如iPhone、iPad等系統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用。

　　四.相對應的可能的解決方法

　　從上述可知，增強現實智能標牌的實現對科技及經濟發展狀況等社會背景的依賴性很大。所以隨著社會和科技的發展，以后經濟可能將不是制約增強現實標牌發展的主要問題。另外智能設備價格也會逐漸降低，適合更多人群的使用。

　　當科學技術的發展到一定的程度，客戶端設備的系統運行將會非常流暢，并且運算速度也會相應提高，屆時軟件的載入以及死機問題可能不復存在。電池的待機時間短，軟件耗電量大的問題也可以解決。

　　在此系統發展的起步階段可以考慮采用2.5D（即偽3D技術）來代替三維動畫，或者減小三維圖像的精細度以縮小動畫的大小。這樣能在一定程度上解決系統容易出現無響應或者死機的問題，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運行時所需的空間，若是增強現實智能標牌系統的程序能更精進，這樣就在技術本身上解決或者至少減少系統運行時會出現的問題。

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

　　總結

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

　　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，江蘇科技大學機械工程學院工業設計系本科生，研究方向:工業設計。

　　[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，四川省瀘縣福集鎮教管中心干事，研究方向:中學物理教學。