张磊 卢凯杰 窦金花

摘要：数字博物馆的建设是博物馆适应时代发展的必然需求，是提高博物馆管理水平、促进其自身发展的必然选择。结合数字化技术，对比分析了古典家具数据库建设的方法及技术，在此基础上提出对传统博物馆的信息化建设和网络化建设理论。最后总结了数字博物馆的发展趋势，并指出在完成网页及服务器开发的基础上，应加快数字博物馆在移动端上的应用。

关键词：古典家具；数字博物馆；信息化；网络化；增强现实技术

中图分类号：G261；TP392 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）07-0053-02

作为一个国家发展程度的重要象征，现代博物馆正在迎合时代的发展，利用高科技不断完善自身，向着更先进、更科学的大方向发展。基于数字化技术的新型博物馆，即博物馆数字化和数字博物馆（Digital Museum，DM）相继出现。博物馆数字化是指通过数字技术手段构造数字空间之上的博物馆。而数字博物馆则在博物馆数字化的基础上实现对藏品的收藏、管理及虚拟展示，并通过局域网、互联网建立信息网络服务体系。DM不仅可通过计算机辅助技术将展品展示在人类面前，同时为保护世界文化遗产提供新方法。为此，世界各国都在全力建设属于自己的数字博物馆，以便保存并传承本国优秀的文化资源。

1990年，美国启动了“American Memory”计划，在实现文献资料的数字化存储的基础之上，搭建了面向全球的博物馆互联网系统。1995年，日本制定了著名的“Global Digital Museum”计划，基于虚拟现实技术对博物馆展品进行数字化处理，并通过互联网系统实现信息化流通与个性化传播。此外，建立基于场景虚拟漫游的VR博物馆体验中心，实现博物馆数字化、网络化和个性化的展示。

近年来，通过不断学习国外先进的数字化技术及虚拟现实展示技术，中国数字博物馆也在蓬勃发展。国内许多博物馆先后加入数字化，如河南博物馆、上海博物馆先后成立互联网网站，并率先探索馆内藏品的数字化技术；中国国家博物馆通过与微软合作，推出基于藏品数据库的“在线展厅”，不但实现了藏品的智能检索，也实现了展品的虚拟展示；北京故宫博物馆响应国家文物局的“文物调查及数据库管理系统建设”项目号召，开始构建藏品三维数据库并开发基于数字化技术的藏品管理系统，并引进现代科学技术，开通计算机光纤网络系统，利用国际互联网构建故宫博物院网站。

虽然经过多年的创新发展与应用，我国数字博物馆建设进程已经已进入比较成熟的阶段，但是实现大规模的古典家具数字化博物馆仍然存在许多制约条件。因此，本文归纳并分析目前阶段古典家具数字博物馆建设方案，并提出合理性的发展规划。

1 数字博物馆的信息化建设

依据博物馆时代发展的特点，实现博物馆数字化建设的过程不是数字化技术与博物馆的简单组合，而是需要立足于对博物馆工作管理特点的基础上，实现原有博物馆的信息化、网络化建设。

博物馆信息化建设主要实现馆内藏品的数字化保存以及建立面向馆内的数据化管理系统，以便藏品的智能检索和各项信息的存储与展示。目前，藏品数字化保护方式主要寄托于基于三维数据反求与CAD模型重建的逆向工程技术，以实现博物馆内各藏品信息的数字化管理与运用。并在此基础上，完善藏品信息库及信息管理系统，在存储藏品信息的同时只能匹配相应的文字资料和影像视频。因此，信息化建设的首要任务是实现古典家具的数字化。

通过翻阅国内外文献，古典家具数字化过程可总结为：数据采集、数据处理、参数化建模及古典家具数据库的构建。

1.1 数据采集

目前，古典家具的数据采集主要分为二维数据采集和三维数据采集。其中三维数据采集一般采用三维扫描设备，由于扫描方式和原理多样化，近年来，国内三维测量技术发展尤为迅速。

张荣强[1]采用非触碰式三维激光扫描技术来提高数据采集的效率和准确性。但是，由于该方法涉及滤波操作，测量范围受到一定的限制，测量精度也相对较低。为此，李玉华等[2]则提出在应用三维扫描技术进行测算的过程中，要采用手持式设施，保证扫描的连续性，并确保扫描的速度。在此基础上，林海等[3]提出在古典家具的实际测量中应综合使用直接测量法、摄影测量法和三维激光扫描3种测量方法，但对于大尺寸零件，其累积误差会因测量照片绝对数量的增加、拼合次数的增多而增大。冉险生等[4]引入近景摄影测量技术，经位置识别、图像匹配等处理技术及智能算法计算后，获取摄影对象待测点的精确三维坐标，不但提高了扫描效率，且大幅度提高了大尺寸物体的扫描精度。

1.2 数据处理

通过图像数据处理软件完成视图拼合、噪声去除、数据简化、点云分块等处理。由于复杂的曲面往往由多个曲面整合构成，要将整个三维数据分成多个小曲面数据分块，并单独对每块数据进行数据处理。为实现将不同视域下的三维数据统一到同一个坐标系下，需进行三维数据配准。典型算法有迭代就近点算法（ICP算法）和基于特征的配准方法。由于配准算法在扫描精度较低的状况下产生的误差较大，张爱武等[5]以激光采样点为配準单元，提出一种新的基于反向投影的快速配准算法。通过马氏距离搜索最近点，并利用反向投影加速最近点搜索，依靠插值方法修正最近点，避开了采样分辨率影响。

1.3 参数化建模

将预处理后的古典家具数据信息以参考文件的方式导入建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）软件，智能捕获点线面等三维要素数据，在三维空间中建立古典家具的三维信息模型，并将信息以数字化的形式保存在古典家具数据库中，为后续古典家具设计、制作和管理提供数字化基础，优化工作方式，提高工作效率。

1.4 古典家具数据库的构建

由于数据库具有数据独立性，数据库的逻辑结构和应用程度在变化时不会影响数据的显示与使用，保证数据在存储与传递过程中的唯一性与准确性。为此，刘文金等[6]提出利用图像处理软件、文字处理软件等专业软件对所收集的各类资料进行预编辑处理的方法，并以微软公司研制的Visual Basic.Net为开发平台，通过Microsoft SQL Server 2005强大的数据处理功能来进行完整的数据库设计。贺春光等[7]则在现有蒙古族传统家具二维图案数据库系统基础上，首先运用AutoCAD及Sketchup 软件完成三维图案数据库的创建与数据录入，然后运用浏览插件Archivision Discovery Viewer实现三维动态浏览功能，最后运用Archivision Active X 技术将三维数据库封装在现有的数据库系统中。林海等[3]则提出依托Revit等BIM软件平台的API接口直接建立古典家具三维模型数据库的技术，并将其运用到数字化制造等全新领域，实现古典家具数据库与实物数据的统一。

2 数字博物馆的网络化建设

21世纪又称网络化时代，计算机网络将多个独立计算机设备，通过通信技术联系成一个整体，在网络操作与协议的管理下实现信息共享与传递的计算机系统。博物馆的网络化建设相当于把博物馆视为一台计算机，通过连接各个区域博物馆计算机系统形成博物馆广域网络，最大限度发挥博物馆博物馆信息化资源，实现信息化藏品的快速传播。在此基础上，通过搭建多媒体信息发布系统，采用智能化的远程播控管理技术，实现藏品信息的远程播出，观众只需登录虚拟博物馆就可以实现与博物馆的互动与交流，接收藏品相关的文字、图片及音频视频等相关多媒体信息。

2.1 网站建设

构建属于古典家具博物馆自身的网站是迈入信息化网络的关键一步。由于家具藏品一体化信息管理系统需利用计算机建设藏品数据管理库及管理相关的藏品动态信息，因此侧重发展基于网络硬件设施的一体化管理发布体系。

首先基于家具藏品信息化技术，构建藏品数据库管理系统，利用信息采集工具将文字、图像等多媒体信息集中整理，并按照网站建设模板进行有序的信息存储与发布。依据古典家具博物馆网站特点，生成网页，在保证信息正确性的条件下，通过分析受众群体，增添用户个性化互动功能，如多媒体剧院等。

2.2 APP平台建设

基于智能手机的普及，APP应用得到迅速的推广。古典家具博物馆APP平台的开发将现有的导览系统和新媒体有机结合，实现与观众零距离互动。通过搭建集成社交功能及集成参观系统，实现用户端线上的社区服务，为参观者提供专家答问、自拍社交等在线栏目，完成线下到线上的引流和用户转化。在基于网站建设思路满足藏品介绍、导览讲解的基础上，增添互动游戏，如猜谜、互动绘图、智慧答题等形式，将相关内容以寓教于乐的方式呈现至孩童。

2.3 多媒体导览系统建设

多媒体导览系统的建设可使参观者更好地了解古典家具藏品的全面信息。2004年，Li-Der等人在基于PDA平台搭建了多媒体博物馆导览系统的雏形，当游客手持PDA至文物附近时，该系统会反馈一段传统的音频解说并显示文物相关图片、视频等其他多媒体信息。随后，Adtiano Alberti等人先后基于計算机视觉技术开发并完善一套交互式博物馆导览系统，通过特征匹配算法，实现文物识别及文物图像的匹配。另一方面，WIFI技术的迅猛发展使得基于位置的服务（Location Based Services，LBS）也得到广泛运用，多媒体设备可通过基于GPS定位计算得出用户位置，从而减少信息匹配数量，加快信息识别速度。

近年，随着（Augmented Realty，AR）增强现实技术的迅速发展，通过跟踪注册算法可建立虚拟物体与现实场景的投影变换模型，参观者佩戴AR设备可实现变换结果叠加到真实场景中，达到虚拟物体与现实场景叠加的视觉效果。在此基础上，通过将VR技术与AR技术相结合，建设AR-VR 古典家具博物馆展览互动系统[8]，即搭建一种多通道的新型人机交互接口，通过视觉、听觉、触觉和重力感等多种感觉通道为参观者营造身临其境的氛围。

2.4 AR移动终端开发

2003年，西门子公司研究院开发了一个基于C/S架构的AR Phone系统，该系统通过将手机实时拍摄的视频帧上传至远程服务器，经过计算得出手机摄像头的方位状态，最后根据手机摄像头姿态将增强的模型信息這染到视频流上，实现在手机屏幕上的显示。

随着手机智能化的发展，在移动终端进行文物的识别已成为可能，意味着服务器的负载能够随之降低，从而确保了多用户同时在线的需求。其中，Bauhaus University设计的Phone Guide系统通过蓝牙进行通信，采用两层神经网络算法分析用户信号ID并确定游客所在区域，再从该区域中匹配所识别的展品，这样即可减少识别物品的个数，从而提高了展品识别率。

3 结语

目前，我国在古典家具博物馆的数字化建设方面已加大力度，以实现藏品的信息化，并通过搭建网络平台有效地完成信息化传播及推广。随着智能手机的快速发展，未来应结合智能移动终端和远程服务器的设计开发，设法提高客户端各功能模块的灵活性和可复用性，提高古典家具图像特征识别和匹配的效率，进一步缩短传输延时和识别间隔，提升系统的实时性和完善性。在此基础上，要跟上新媒体发展进程，积极发展AR技术及VR技术在古典家具数字博物馆开发中的运用。

参考文献

[1]张荣强.逆向工程技术在古典家具保护方面的应用与研究[J].机械设计，2013：30（1）：105-107.

[2]张玉华，冯辉英，王笛.三坐标测量技术在反求工程中的应用[J].新技术新工艺，2011，（6）：37-38.

[3]林海，吴剑锋.基于数字化技术的中国古典家具研究[J].家具与室内装饰，2014，（1）：28.

[4]冉险生，林立，黄泽好.近景摄影测量在三维数据采集中的应用[J].现代制造工程，2013，（3）：100-104.

[5]胡少兴，查红彬，张爱武.大型古文物真三维数字化方法[J].系统仿真学报，2006，18（4）：951-954.

[6]刘文金，唐立华，曹建文，等.中国传统家具艺术史料数据库的研究[J].中南林业科技大学学报：社会科学版，2008，（5）：88-90.

[7]贺春光，高晓霞.创建蒙古族传统家具三维图案模型数据库的研究[J].内蒙古农业大学学报：自然科学版，2011，32（1）：245-249.

[8]李婷婷，王相海.基于AR-VR混合技术的博物馆展览互动应用研究[J].计算机工程与应用，2017，53（22）：185-189.