（长春理工大学计算机科学技术学院，吉林省 长春市 130022）
项目编号：2017S033； 项目名称：基于增强现实技术的房地产沙盘模拟系统
摘要：使用楼书、宣传片、沙盘模型、样板房等传统方式进行小区楼盘展示，成本高、时效短且非常缺乏灵活性，用户体验极差，已经远远无法满足消费者和行业的需求。增强现实技术以其特有的实时交互、虚实融合、沉浸感等特性在房地产等领域慢慢起到越来越重要的作用。本文主要介绍了增强现实的基本概念以及基于HoloLens的增强现实技术在房地产交互展示系统中的初步研究与应用，探讨了楼盘展示系统中的应用方式，为增强现实在地产展示领域的发展提供借鉴。
关键词：增强现实；HoloLens；楼盘交互展示
引言
房地产开发商在售卖楼盘时一般使用楼书、样板间和沙盘模型等方式向购房者展示楼盘小区布局以及具体房屋的内部结构。而传统的沙盘模型虽然可以在总体上呈现出小区的布局，但是购房者能够获得的有用信息较少，且模型移动较为困难，一般只能放在售楼大厅中，对购房者影响较小；楼书相对于沙盘模型来说，虽然能够给购房者提供大量有用信息，但是专业性较强，要求购房者有一定的专业知识否则获取不到有用的信息，而且缺乏一定的视觉享受；至于样板间，虽然提供信息量丰富，而且对购房者并没有专业上的要求，但是样本房成本太高，地理位置受限，最终对于购房者并不具有行之有效的影响。
针对上述房地产行业宣传楼盘时存在的问题，本文将研究增强现实技术在房地产交互展示宣传中的应用。
1 增强现实（Augmented Reality）
增强现实(Augmented Reality，AR)技术可以将虚拟的物体与现实场景进行融合，并且支持人机交互，它已经成为虚拟现实研究中的一个非常重要的分支及领域，也是人机交互领域的一个重要发展方向。增强现实虽然作为虚拟现实衍生出来的一个分支，但是与虚拟现实致力于的完全沉浸的体验目标不同，他致力于将虚拟物体与现实环境相融合，以达到“增强”现实的效果。他利用透视式头盔显示器、具有成像功能的眼镜等，将计算机生成的虚拟物体投射到透镜上，从而使这些虚拟物体与现实环境同时出现在使用者的视野中。更加重要的是，增强现实技术还支持使用者利用不同的形式与虚拟物体进行交互，比如，在特定的位置与时间提示相应的信息、模拟虚拟物体与现实物体的组合，增强想象力等。与具有高度沉浸感的虚拟现实技术相比，增强现实技术不仅具有非常广泛的应用领域，而且也在一定程度上保护使用者远离伤害，因为增强现实技术可以让使用者同时看到虚拟物体与现实环境，即使是在一些极端的环境下也能够确保使用者的安全。增强现实技术代表了下一阶段人机交互领域发展的方向。
增强现实首先通过摄像机获取真实场景具体信息，接着对真实场景信息与相机位置信息进行对比分析，计算出计算机生成的虚拟物体坐标到相机视平面之间的仿射变换，然后利用计算出的仿射变换矩阵在相机视平面上“放置”虚拟物体，最后直接投射到光学透镜上，达到与实际物体同时出现在使用者的视野中的效果。
图1 VR、AR和MR关系图
2 HoloLens问世
HoloLens主要注重于增强现实的实现，并不关注于虚拟现实中的完全虚拟的环境，而是侧重于将虚拟物体与现实环境进行融合，再利用人机交互技术，使使用者能够在现实环境中享受数字虚拟的生活[6]。HoloLens不仅适用于游戏领域，也可以将之应用于许多不同的场景。比如，装修设计师可以自己的创意，使用HoloLens在样板房构建出完善完备的房间装修效果图，只要用户戴上HoloLens就可以随时随地的享受各种完善完备的装修设计方案，并且可以利用HoloLens中的人机交互能力，自己进行设计和更改装修设计方案。
3模型制作
3.1 传统模型制作
传统沙盘模型制作通常要经历好几个步骤，首先根据平面布置图和地形图制作沙盘地面部分，并进行布置场景使之变得更加真实；将建筑分解成若干部分，分别制作零件并将其组合成一个整体的建筑物。传统模型制作周期相对较长、费用较高、制成后一次成型再修改非常困难、而且无法同设计更改并及时更新同步、搬运不便、占地较大等缺点也极大地限制了房地产展示领域的发展。
3.2 BIM
BIM是指一个完备的信息模型制作过程，可以将工程在每个不同时期的关键信息、资源以及其他的一些重要过程步骤等整合在一个模型中，能够方便地提供信息。利用三维数字技术模拟建筑具有的所有物理信息，为工程设计提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型促进设计与施工的一体化，各领域协同工作，从而降低工程生产成本[2]。
3.3 新型沙盘模型优势
与传统沙盘制作过程相比，制作相对较方便；
大量减少重复性工作。例如多栋楼房相同结构时或不同楼层结构相同，首先创建单层模型，再复制出其他楼层与楼房，可以有效减少建模工作量；
灵活性比较高，便于后期更改；
项目协同和深化设计，有效减少不同专业之间协作的“错漏缺”现象；
BIM可在实际施工前进行模拟、分析、优化等，大大减少返工成本和管理成本[2]。
4 增强现实技术在房地产展示系统中的应用与实现
4.1 房地产交互展示系统功能
利用增强现实技术与BIM构建技术将平时所看到的沙盘模型构建成AR模型并进行展示，高度还原现实楼盘场景，打造高度沉浸式的视觉体验效果，AR沙盘呈现出各个楼的详细信息，并给购房者带来最直观的视觉体验；另外购房者也可以查看室内装修情况，系统将为用户准备数套较成熟完备的室内装修设计方案，用户自行设计，满足对装修的一切要求。
4.2 系统功能实现
系统主要是使用3ds Max建模软件进行沙盘模型建模，建模过程中需要提供相关的图纸或尺寸文件，包括小区整体布局图，建筑施工图纸，房屋内结构图纸，户型图等，与传统实体沙盘的制作要求大抵相同。BIM建模需要建立小区整体布局模型、各个楼盘建筑模型、户型模型以及户型内样板间模型。模型建立完成后导出成Unity3D支持文件类型，并导入到Unity3D场景。
图2 BIM小区沙盘模型
使用Unity3D游戏引擎设计系统界面以及手势操作等相关功能。首先制定系统交互逻辑与标准、UI设计规范等，设计出简单大方的系统界面。对于人机交互方面，利用HoloLens提供的获取摄像头图像、场景深度、同步定位与建图合成三维场景等技术获取当前场景信息，为下一步Unity3D建立虚拟场景提供重要信息。参照微软提供的Holotoolkit中HandsManager等Demo，实时跟踪使用者的手并给出相应的FeedBack，利用得到的FeedBack针对使用者不同的手势实现对应的操作，例如Air-Tap对应鼠标左键单击，Zoom代表返回主界面等。
图3 手势操作及系统主界面
4.3 系统优势
具有较高的沉浸感；
人机交互的特性；
查看户型图时，可以进入房屋内部更加直观；
观看沙盘和样板房，含有相应的详细讲解，包含户型结构、面积、贷款金额、还款方式、销控表等；
多台设备之间模型共享；
HoloLens设备具备线上查看的功能，远距离获取楼盘信息。
5 总结与展望
基于增强现实的房地产交互展示系统，大大提高项目规划设计的质量，减少风险，降低了沙盘模型制作的成本，大幅度提高了模型的灵活性，使用者具有较高的参与感与设计感，与传统的、其他形式的增强现实具有较为明显的优势。
增强现实注重的是交互和虚实融合，而HoloLens恰好能够很好的做到这一点。增强现实在展览展示这一领域有着很好的应用价值以及非常广阔的应用范围。例如，参观学校校史馆、参观博物馆、参观园区等等。
尽管目前移动终端上的增强现实还有这许多技术难题，例如图像识别的准确性、三维标定的精确度和稳定性、3D图像成像的速度与性能以及应用界面人机交互性能等等都影响着用户体验。但随着移动终端硬件性能的不断提升，各种微电子传感器的加入，计算机图形学技术的不断进步，必将对增强现实领域带来深远的影响[1]。相信随着增强现实技术的不断发展，在未来的建筑领域，增强现实技术将有着极其广泛的前景。
参考文献
[1]顾鸿.基于移动终端的增强现实在楼盘展示中的应用研究[J].信息与电脑(理论版),2011(08):136+138.
[2]许炳,朱海龙.我国建筑业BIM应用现状及影响机理研究[J].建筑经济,2015,36(03):10-14.
论文作者:刘子豪 陈其航 卜令梅 张晨晨 牛润良
论文发表刊物:《知识-力量》2018年9月上
论文发表时间:2018/8/7
标签：现实论文; 沙盘论文; 模型论文; 技术论文; 物体论文; 信息论文; 使用者论文; 《知识-力量》2018年9月上论文;