CN117974947A - 一种vr虚拟博物馆系统及藏品推荐算法 - Google Patents

Abstract

一种VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，属于VR技术领域，包括以下步骤：S1、对展示藏品进行3D数字化扫描，建立3D模型及贴图；S2、在虚拟空间中设计建设博物馆建筑外形及内部空间，分配展间及展位；S3、用户通过VR设备游览虚拟空间中的博物馆，并且通过VR设备对藏品进行查看；S4、通过采集参观者观看藏品的时间和观看藏品时的表情，来计算用户的兴趣值；S5、计算藏品之间的相似度并创建相似度矩阵；S6、根据藏品的兴趣值和藏品之间的相似度，计算用户对某个未观看的藏品的兴趣度；S7、根据用户对未观看的藏品的兴趣度，对藏品进行排序和推荐。本发明能够使游客感受到新型的博物馆展览方式，还能够推荐参观者感兴趣的藏品，提高了参观者参观体验。

Description

一种VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法

技术领域

本发明属于VR技术领域，具体涉及一种VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法。

背景技术

虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，借助计算机等设备产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛，VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。

现在的实体博物馆的展示形式以静态展示为主，辅以文字描述和图画展示，单调的展示方式只能从视觉上给参观者留下粗略的印象，而缺乏展品与观众间的“互动与沟通”，使得游客体验感较差，虽然现在有利用VR设备对博物馆藏品进行展示的方式，但是现有的VR设备只能对展品进行简单的展示，展示效果较差，而且由于博物馆的藏品较多，参观者难以看到自己感兴趣的藏品，从而会影响到参观者的体验，所以需要一种能够给参观者推荐其感兴趣藏品的VR博物馆系统，本发明针对这一技术问题进行解决。

发明内容

本发明提供了一种VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，能够使游客感受到新型的博物馆展览方式，并且本系统还能够推荐参观者感兴趣的藏品，提高了参观者的参观体验。

一种VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，包括以下步骤：

S1、对展示藏品进行3D数字化扫描，建立3D模型及贴图；

S2、在虚拟空间中设计建设博物馆建筑外形及内部空间，分配展间及展位；

S3、用户通过VR设备游览虚拟空间中的博物馆，并且通过VR设备对藏品进行查看；

S4、通过采集参观者观看藏品的时间和观看藏品时的表情，来计算用户的兴趣值；

S5、计算藏品之间的相似度并创建相似度矩阵；

S6、根据藏品的兴趣值和藏品之间的相似度，计算用户对某个未观看的藏品的兴趣度；

S7、根据用户对未观看的藏品的兴趣度，对藏品进行排序和推荐。

进一步的，所述步骤S3中包括以下步骤：

S31、用户佩戴VR设备后，自动进入虚拟博物馆内部空间，通过手柄在虚拟空间内完成移动；

S32、当靠近藏品时，藏品边缘高亮，用户点击手柄相应按钮，藏品位移至用户眼前，用户通过手柄在空间内控制眼前藏品旋转；

S33、用户能够通过手柄对藏品进行“抓握”操作，即藏品被吸附在手柄上，可随手柄旋转及移动，取消操作后，藏品回到原位置，点击复位按钮，藏品回到原摆放位置；

S34、用户靠近藏品时，藏品附近会弹出立体UI展板，展示藏品相关的文字、音频、视频，当藏品有场景模型信息时，会出现单独的按钮，点击后用户会进入对应的场景模型中；

S35、在完成场景模型观览后，点击立体UI展板，回到博物馆内的原所在位置，并继续游览；

S36、在观看完当前展间内的藏品后，用户能够调出菜单，选择进入下一个展间继续进行游览。

进一步的，所述步骤S4中包括以下步骤：

S41、采集参观者从选择当前藏品进行观看，到放下藏品所经历的时间t，单位为秒，范围为0-1000，大于1000秒则视为1000；

S42、通过VR设备上的表情识别模块，采集参观者在观看当前展品时的表情数据，通过表情算法获得用户在观看藏品时的专注程度f，范围为0-1000；

S43、将t与f进行加权并计算出兴趣值w，表示为w=0.35t+0.55f，w超过设定值时，视为参观者对此藏品感兴趣，反之不感兴趣。

进一步的，所述步骤S5中包括以下步骤：

S51、对之前的参观者参观的藏品进行统计，统计出感兴趣的多个藏品；

S52、当对a藏品感兴趣的参观者也对b藏品感兴趣时，视为a藏品与b藏品的相似度高；

S53、针对a、b两种藏品，进行藏品之间的相似度计算：

，

其中，分母部分，表示对a藏品感兴趣的参观者数量，表示对b藏品感兴趣 的参观者数量，二者相乘后做开方运算；

分子部分，表示同时对a藏品及b藏品感兴趣的参观者数量，分子分母 相除后获得的为ab两件藏品的相似度值；

S54、将感兴趣的多个藏品采用上述两两计算的方式计算藏品之间的相似度，然后根据计算得到的藏品相似度信息，获得藏品的相似度矩阵。

进一步的，所述步骤S6中包括以下步骤：

S61、根据当前参观者已经看过的感兴趣的藏品，结合相似度矩阵，计算未观看藏品与当前参观者感兴趣的藏品的相似度，并加权当前参观者已观看的藏品的兴趣值，获得某个未观看的藏品的兴趣度；

S62、未观看的藏品的兴趣度计算方式如下：

其中，T(u)是参观者u看过的所有感兴趣的藏品的集合，s(x,m)是与藏品x根据相 似度矩阵获得的与其最相似的m个藏品的集合，是x藏品和y藏品的相似度,其中y藏品 为参观者u已观看的并且感兴趣的藏品，x藏品为参观者未观看的某个藏品，为参观者u 对藏品y的兴趣值。

进一步的，所述步骤S7中包括以下步骤：

S71、根据计算得到的每个未观看的藏品的兴趣度，对未观看的藏品进行排序；

S72、当参观者离开当前展间时，将兴趣度最高的未观看藏品的模型添加到下一个展间的展位上；

S73、当用户完成新的藏品观看时，对用户关于此藏品的兴趣值进行计算，并根据算法，进一步修正兴趣度的排序。

本发明的技术效果如下：

（1）本方案通过在虚拟空间内建设博物馆的方式，使用户可以通过佩戴VR设备与虚拟博物馆进行交互，对博物馆内的藏品进行旋转、移动，从而全方位地对藏品进行观看，并且还可以通过文字、视频、音频等方式展示藏品的信息，从而通过上述方式，使参观者可以更好地了解藏品的形状和历史；

（2）本方案通过计算参观者对当前藏品的兴趣值，并根据藏品相似度矩阵，来计算出参观者对未观看的每个藏品的兴趣度，藏品的兴趣度越高，参观者感兴趣的可能性就越大，所以通过这种方式，来对剩下未观看的藏品依照兴趣度进行排序，从而能够使参观者更早的看到自己感兴趣的藏品，提高了参观者的游览体验；

（3）本方案通过对参观者观看藏品时的时长以及表情数据进行采集，来计算出参观者对此藏品的兴趣值，从而基于此种方式，最终获得未观看藏品的兴趣度，并且对时长和表情数据的采集是在参观者观看藏品时采集到的，不会影响到参观者的体验，而且没有对参观者进行刻意的引导，采集到的数据均为参观者参观时所自然表现出的，在一定程度上具有可靠性，从而使后续对未观看藏品的推荐更加准确。

附图说明

图1为本发明的流程图一。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明。

参见图1，一种VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，包括以下步骤：

S1、对展示藏品进行3D数字化扫描，建立3D模型及贴图；

S2、在虚拟空间中设计建设博物馆建筑外形及内部空间，分配展间及展位；

S3、用户通过VR设备游览虚拟空间中的博物馆，并且通过VR设备对藏品进行查看；

S4、通过采集参观者观看藏品的时间和观看藏品时的表情，来计算用户的兴趣值；

S5、计算藏品之间的相似度并创建相似度矩阵；

S6、根据藏品的兴趣值和藏品之间的相似度，计算用户对某个未观看的藏品的兴趣度；

S7、根据用户对未观看的藏品的兴趣度，对藏品进行排序和推荐。

进一步的，步骤S3中包括以下步骤：

S31、用户佩戴VR设备后，自动进入虚拟博物馆内部空间，通过手柄在虚拟空间内完成移动；

S32、当靠近藏品时，藏品边缘高亮，用户点击手柄相应按钮，藏品位移至用户眼前，用户通过手柄在空间内控制眼前藏品旋转；

S33、用户能够通过手柄对藏品进行“抓握”操作，即藏品被吸附在手柄上，可随手柄旋转及移动，取消操作后，藏品回到原位置，点击复位按钮，藏品回到原摆放位置；

S34、用户靠近藏品时，藏品附近会弹出立体UI展板，展示藏品相关的文字、音频、视频，当藏品有场景模型信息时，会出现单独的按钮，点击后用户会进入对应的场景模型中；

S35、在完成场景模型观览后，点击立体UI展板，回到博物馆内的原所在位置，并继续游览；

S36、在观看完当前展间内的藏品后，用户能够调出菜单，选择进入下一个展间继续进行游览。

进一步的，步骤S4中包括以下步骤：

S41、采集参观者从选择当前藏品进行观看，到放下藏品所经历的时间t，单位为秒，范围为0-1000，大于1000秒则视为1000；

S42、通过VR设备上的表情识别模块，采集参观者在观看当前展品时的表情数据，通过表情算法获得用户在观看藏品时的专注程度f，范围为0-1000；

S43、将t与f进行加权并计算出兴趣值w，表示为w=0.35t+0.55f，w超过设定值时，视为参观者对此藏品感兴趣，反之不感兴趣。

本实施例中的表情识别模块为VR设备中VR眼镜上的摄像头，具有眼球追踪和面部追踪功能，通过追踪眼球和面部，来采集到参观者参观当前展品时的表情数据。

本实施例中的设定值为650。

进一步的，步骤S5中包括以下步骤：

S51、对之前的参观者参观的藏品进行统计，统计出感兴趣的多个藏品；

S52、当对a藏品感兴趣的参观者也对b藏品感兴趣时，视为a藏品与b藏品的相似度高；

S53、针对a、b两种藏品，进行藏品之间的相似度计算：

，

其中，分母部分，表示对a藏品感兴趣的参观者数量，表示对b藏品感兴趣 的参观者数量，二者相乘后做开方运算；

分子部分，表示同时对a藏品及b藏品感兴趣的参观者数量，分子分母 相除后获得的为ab两件藏品的相似度值；

S54、将感兴趣的多个藏品采用上述两两计算的方式计算藏品之间的相似度，然后根据计算得到的藏品相似度信息，获得藏品的相似度矩阵。

进一步的，步骤S6中包括以下步骤：

S61、根据当前参观者已经看过的感兴趣的藏品，结合相似度矩阵，计算未观看藏品与当前参观者感兴趣的藏品的相似度，并加权当前参观者已观看的藏品的兴趣值，获得某个未观看的藏品的兴趣度；

S62、未观看的藏品的兴趣度计算方式如下：

其中，T(u)是参观者u看过的所有感兴趣的藏品的集合，s(x,m)是与藏品x根据相 似度矩阵获得的与其最相似的m个藏品的集合，是x藏品和y藏品的相似度,其中y藏品 为参观者u已观看的并且感兴趣的藏品，x藏品为参观者未观看的某个藏品，为参观者u 对藏品y的兴趣值。

进一步的，步骤S7中包括以下步骤：

S71、根据计算得到的每个未观看的藏品的兴趣度，对未观看的藏品进行排序；

S72、当参观者离开当前展间时，将兴趣度最高的未观看藏品的模型添加到下一个展间的展位上；

S73、当用户完成新的藏品观看时，对用户关于此藏品的兴趣值进行计算，并根据算法，进一步修正兴趣度的排序。

本方案的工作原理如下：

首先对博物馆内的展示藏品进行扫描，建立模型和贴图，然后设计和建设博物馆的建筑外形和内部空间，根据藏品的数量来分配内部的展间和展位，在用户通过VR设备对藏品进行参观时，VR眼镜上的摄像头会采集到用户在观看当前展品时的表情数据，并且结合现有的表情算法以及参观者观看当前展品的时长，来计算出参观者对当前展品的兴趣值，当兴趣值超过650时，即视为对此藏品感兴趣；

当对a藏品感兴趣的许多个用户，经过统计，对b藏品感兴趣的概率很高时，说明a藏品和b藏品的相似度高，因此对于两个藏品用户感兴趣的正相关性越强则相似度越高，然后将a藏品和b藏品通过公式进行计算，得到a、b两件藏品的相似度，并将所有展品通过上述方式进行计算，然后得到博物馆内展品的相似度矩阵；

根据参观者对某个已观看藏品的兴趣值，并结合相似度矩阵，来计算出参观者对某个未观看的藏品的兴趣度，兴趣度的值越高，参观者对其感兴趣的可能性就越高，然后将计算后的多个藏品根据兴趣度的高低进行排序，兴趣度越高的藏品会越早推荐给参观者，从而提高参观者的参观体验；

可选的，由于相似度矩阵需要许多参观者参观藏品时的兴趣值来计算得到，并且在建立相似度矩阵后才可以计算兴趣度并进行推荐，故本系统可以在使用前期先根据采集到的数据建立相似度矩阵，相似度矩阵建立完成后再进行藏品的推荐，这是本领域技术人员可以想到的，在此不再详述。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，本领域技术人员可以在不付出创造性劳动的前提下，从上述实施例得到其它的实施例，故本申请保护的不仅为上述实施例，而是保护与本申请的原理和特征相一致的范围。

Claims (6)

1.一种VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对展示藏品进行3D数字化扫描，建立3D模型及贴图；

S2、在虚拟空间中设计建设博物馆建筑外形及内部空间，分配展间及展位；

S3、用户通过VR设备游览虚拟空间中的博物馆，并且通过VR设备对藏品进行查看；

S4、通过采集参观者观看藏品的时间和观看藏品时的表情，来计算用户的兴趣值；

S5、计算藏品之间的相似度并创建相似度矩阵；

S6、根据藏品的兴趣值和藏品之间的相似度，计算用户对某个未观看的藏品的兴趣度；

S7、根据用户对未观看的藏品的兴趣度，对藏品进行排序和推荐。

2.根据权利要求1所述的VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，其特征在于，所述步骤S3中包括以下步骤：

S31、用户佩戴VR设备后，自动进入虚拟博物馆内部空间，通过手柄在虚拟空间内完成移动；

S32、当靠近藏品时，藏品边缘高亮，用户点击手柄相应按钮，藏品位移至用户眼前，用户通过手柄在空间内控制眼前藏品旋转；

S33、用户能够通过手柄对藏品进行“抓握”操作，即藏品被吸附在手柄上，可随手柄旋转及移动，取消操作后，藏品回到原位置，点击复位按钮，藏品回到原摆放位置；

S34、用户靠近藏品时，藏品附近会弹出立体UI展板，展示藏品相关的文字、音频、视频，当藏品有场景模型信息时，会出现单独的按钮，点击后用户会进入对应的场景模型中；

S35、在完成场景模型观览后，点击立体UI展板，回到博物馆内的原所在位置，并继续游览；

S36、在观看完当前展间内的藏品后，用户能够调出菜单，选择进入下一个展间继续进行游览。

3.根据权利要求1所述的VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，其特征在于，所述步骤S4中包括以下步骤：

S41、采集参观者从选择当前藏品进行观看，到放下藏品所经历的时间t，单位为秒，范围为0-1000，大于1000秒则视为1000；

S42、通过VR设备上的表情识别模块，采集参观者在观看当前展品时的表情数据，通过表情算法获得用户在观看藏品时的专注程度f，范围为0-1000；

S43、将t与f进行加权并计算出兴趣值w，表示为w=0.35t+0.55f，w超过设定值时，视为参观者对此藏品感兴趣，反之不感兴趣。

4.根据权利要求3所述的VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，其特征在于，所述步骤S5中包括以下步骤：

S51、对之前的参观者参观的藏品进行统计，统计出感兴趣的多个藏品；

S52、当对a藏品感兴趣的参观者也对b藏品感兴趣时，视为a藏品与b藏品的相似度高；

S53、针对a、b两种藏品，进行藏品之间的相似度计算：

，

其中，分母部分，表示对a藏品感兴趣的参观者数量，/>表示对b藏品感兴趣的参观者数量，二者相乘后做开方运算；

分子部分，表示同时对a藏品及b藏品感兴趣的参观者数量，分子分母相除后获得的/>为ab两件藏品的相似度值；

S54、将感兴趣的多个藏品采用上述两两计算的方式计算藏品之间的相似度，然后根据计算得到的藏品相似度信息，获得藏品的相似度矩阵。

5.根据权利要求4所述的VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，其特征在于，所述步骤S6中包括以下步骤：

S61、根据当前参观者已经看过的感兴趣的藏品，结合相似度矩阵，计算未观看藏品与当前参观者感兴趣的藏品的相似度，并加权当前参观者已观看的藏品的兴趣值，获得某个未观看的藏品的兴趣度；

S62、未观看的藏品的兴趣度计算方式如下：

其中，T(u)是参观者u看过的所有感兴趣的藏品的集合，s(x,m)是与藏品x根据相似度矩阵获得的与其最相似的m个藏品的集合，/>是x藏品和y藏品的相似度,其中y藏品为参观者u已观看的并且感兴趣的藏品，x藏品为参观者未观看的某个藏品，/>为参观者u对藏品y的兴趣值。

6.根据权利要求5所述的VR虚拟博物馆系统及藏品推荐算法，其特征在于，所述步骤S7中包括以下步骤：

S71、根据计算得到的每个未观看的藏品的兴趣度，对未观看的藏品进行排序；

S72、当参观者离开当前展间时，将兴趣度最高的未观看藏品的模型添加到下一个展间的展位上；

S73、当用户完成新的藏品观看时，对用户关于此藏品的兴趣值进行计算，并根据算法，进一步修正兴趣度的排序。