基于增强现实技术的手机导航系统研究

摘要：Google的Android平台是一个新兴的手机操作系统，它强大的网络功能和绚丽的用户界面不输iPhone。通过增强现实技术，利用GPS全球定位技术确定用户所处的地理位置，通过摄像头获取用户周围的真实情况，将周围敏感点的相关信息叠加到摄像头照片之上，达到增强现实（AR）的效果，真正帮助用户了解周围的信息状况。用户可以选择自己想获取的信息，比如酒店，餐饮之类信息，就可以真正的将现实和信息结合起来，达到增强现实（AR）的效果。系统主要提供了列表展示、地图展示和增强现实展示三种方式，相互结合，用户可以在不同的界面之间可以相互切换，最终帮助用户准确了解周围现实世界的详细情况。

关键词：Android；增强现实（AR）；GPS

1、引言

现在的互联网，信息量非常的巨大，然而人们对这些信息的利用过度依赖于搜索，需要输入合适的关键词才能找到自己想要的信息。除了搜索之外，有没有更好的方式呢，能蛉萌嗣歉加便利，随时随地的利用周围的信息呢？人与人之间的沟通交流，现实世界过于生硬，虚拟世界过于遥远，要真正找到志同道合的知己很难，有没有介于现实和虚拟之间的一个交流平台，帮助大家找到更多的好朋友？利用增强现实（AR）技术正好可以解决以上各种问题，可以利用该技术把现实中的事物和虚拟事物结合起来，使我们的世界变得更加丰富多彩。

2、研究背景

增强现实（AR）简单的说就是虚实结合。它是一个新兴的研究领域，与传统虚拟现实技术所要达到的完全沉浸的效果不同，增强现实技术致力于将计算机生成的物体叠加到现实景物上，在虚拟环境与真实世界之间的沟壑间架起了一座桥梁[1]。它通过多种设备，如与计算机相连接的光学透视式头盔显示器或配有各种成像原件的眼镜等，让虚拟物体能够叠加到真实场景上，以便使它们一起出现在使用者的视场中。

3、可行性分析

本系统采用的是Eclipse开发平台，与SQLite数据库相结合的方法，通过SQLite数据库搭建AR数据库，存储兴趣点的相关信息，诸如经纬度，名称，图像等内容。最后，通过Google Maps在地图上展示出来，显示用户所在位置周围的兴趣点；而且在摄像头的图层之上显示用户周围的物体信息，达到增强现实的效果。基于此思想的系统的理论及技术已很成熟，而且该方面的开发也已经有很多机构，人们正在研究，并且已经有类似的软件开始、运行。比如触景无限公司的Senscape AR浏览器可以将现实世界跟虚拟的数字内容完美的结合在一起，让你通过手机浏览器，就能感知更多精彩的世界。在增强现实（AR）技术领域向更加纵深的方向发展。因此，从技术方面来讲，理论上是可以实现的。用户只需要Android系统的智能手机一部即可达到硬件要求，并且本系统设计的用户界面简单，用户很快可以上手，达到操作要求。

4、系统设计

（1）体系结构设计

系统采用分层的体系结构，这样，层与层之间相互进行数据通信，互相调用，方便以后的维护，修改与升级。系统分别由数据访问层、用户界面层以及逻辑管理层构成。数据访问层主要出来对SQLite数据库的操作，逻辑事务层主要处理系统中的逻辑判断以及通信、事件的管理，界面层主要负责把数据以良好的UI展示给用户。这样的设计便于以后的维护更改等操作，而且各层之间相互隔离，有益于保证系统的安全性和稳定性。

（2）系统流程

本系统将采用SQLite数据库，构建AR数据库，达到增强现实的效果进行实际应用，同时通过GPS定位，确定用户周围的兴趣点，并在Google Maps在地图上展示出来。系统流程图如下：

首先需要通过GPS确定用户所处的具置，用户在进入系统之后，可以设置显示周围多大范围之内的兴趣点。系统需要获取Android手机中各种传感器的使用权限，并且注册各个活动页面，接着按照系统流程图进行工作。该系统主要通过以下四个模块实现系统功能：

主界面模块：主界面主要采用了借鉴了网站设计中tab的布局设计理念，主界面主要由一个tab选项卡构成，tab由列表、镜头、地图三个选项卡构成，分别对应着不同的功能和操作界面。当用户单机了不同的选项卡之后，系统将切换到不同的界面。而且，系统提供了两个Menu选项，分别用来退出系统和帮助用户了解系统。

列表展示模块：该模块主要以列表的形式展示用户所在周围指定范围内的兴趣点信息，具体包括兴趣点的名称，兴趣点的类型，而且将会提供一个按钮，使得用户可以直接跳转到地图上查看该点的信息。

增强显示展示模块：这一模块是系统的核心模块，它主要结合用户摄像头的内容，在摄像头内容之上添加一个新的图层。在新的图层之上显示周围物体的相关信息[4]。首先通过一个布局记录用户摄像头的内容，在该布局之上加入一个新的图层用来显示兴趣点的内容。在新的图层上，我们还可以加入图标来标志建筑物所在的位置，这样的话，基本上就展示了用户周围的建筑物情况，有效的帮用户了解了周围的情况。

地图展示模块：该模块主要是通过Google Maps展示用户所在位置周围的兴趣点。地图上会以不同的图像展示不同类型的兴趣点，这些兴趣点都是从SQLite数据库读取出来的。

5、结论

在现在智能手机高速发展的今天，手机应用程序的互动性已经越来越重要。增强现实应用现在已经成为智能手机的一个研究热点。本论文基于Android平台给出了一个初步的设计方案，并已经实现基本的功能。通过SQLite数据库实现快速访问兴趣点的相关信息，利用GPS确定用户所在的位置，分析手机传感器的数据，最终确定在用户周围展示哪些具体的信息。最终不仅实现了兴趣点的信息的展示，而且确保了展示的准确性和具体性。同时，简约的界面设计风格，给用户带来了良好的体验。

参考文献：

[1]赵新灿.增强现实维修诱导系统关键技术研究[D].南京航空航天大学，2007.

[2]PArnd Vitzthum.SSIML/AR：A Visual Language for the Abstract Specification of Augmented Reality User Interfaces.USA： NW Washington.

作者简介：

张振华（1986--），男，汉，辽宁人，毕业于北京大学，硕士研究生，研究方向为导航时频。