AI助力非遗传承和保护研究

摘要：彝族漆器非遗在现代化背景下的传承和保护具有诸多挑战，该系统通过文献分析、案例研究、专家访谈和用户调研，开发集成了AI图像识别、风格分析和虚拟展示功能的微信小程序，提升非遗数字化展示和公众参与度，研究其在彝族漆器非遗传承中的应用效果。通过加强技术整合，优化小程序功能，显著提升彝族漆器非遗的数字化展示和公众参与度，提升公众的漆器非遗保护意识。

关键词：彝族漆器；非遗传承；AI技术；微信小程序；数字化保护

1引言

为应对传统文化传承的挑战，本文设计了一款基于微信小程序的彝族漆器展示平台。该平台运用三维模型和AR识别技术，提供沉浸式、互动性强的彝族漆器文化体验，以促进传统文化的传播与继承。

2需求分析

2.1 可行性分析

技术可行性：本项目基于微信小程序开发平台，利用云开发和XR-FRAME组件实现彝族漆器的三维模型展示与AR识别功能。微信小程序开发成本低、用户体验佳、易于推广，云开发确保数据存储、计算与安全。

操作可行性：平台设计贴合用户习惯，界面简洁、操作便捷。微信扫码或搜小程序名即可进入，无需额外下载。有模型缩放等交互及登录收藏等功能。

2.2 平台需求分析

功能需求：平台要能展示彝族漆器三维模型，实现AR识别，还有登录、收藏、搜索等功能。

性能需求：运行流畅、响应快，数据稳定安全。

用户需求：目标用户为对传统文化有兴趣者，期望了解彝族漆器历史、工艺与内涵。

3 平台架构设计

3.1 平台架构设计

系统架构：前后端分离，前端uni - app开发，适配双系统，后端微信云开发，前后端HTTP通信。

技术选型：前端uni - app结合XR - FRAME组件做三维与AR功能。后端微信云数据库存数据，云函数处理逻辑。

3.2 平台功能模块设计

（1）模型3D展示模块设计

用3D软件建模彝族漆器，转GLB格式上传云存储优化。前端uni - app与XR - FRAME组件实现加载渲染交互。

（2）AR 平面识别模块设计

XR - FRAME组件实现AR展示，扫描平面投影模型，有缩放旋转交互。

（3）用户登录模块设计

用微信小程序登录授权接口，微信登录，可自定义头像昵称。

（4）收藏功能模块设计

提供收藏功能，可管理收藏夹。

（5）关键字搜索模块设计

智能搜索，按关键字匹配内容，可分词处理结合历史记录推荐。

3.3 数据库设计

（1）数据库架构

微信云数据库存储，含用户、漆器、收藏数据表。

（2）数据表设计

用户数据表存个人信息。漆器数据表存漆器详情。收藏数据表存收藏记录。

3.4 AI助手

AI助手通过获取权限令牌确保通信安全，调用API上传问题，AI大模型运用深度学习算法分析构建回答，返回服务器并格式化后渲染到界面，旨在提供优质服务，即时深入解答疑问，提升交互质量。

4 平台实现

4.1 开发环境（工具）

（1）需求分析阶段

市场调研：深入了解彝族漆器文化传承现状、目标用户特征和竞品情况，为小程序功能设计提供方向。

用户画像：基于调研，绘制包括年龄、性别、兴趣和文化背景等特征的目标用户画像，明确需求和行为，以更好地满足用户。

（2）原型设计阶段

界面设计：基于彝族美学，打造简洁且富有民族特色的小程序界面，提升用户体验。

交互设计：采用手势操作、滑块控制等便捷交互方式，优化用户体验。

原型制作：利用Axure、Sketch等工具制作高保真原型，并多次迭代优化，确保功能设计的准确呈现。

（3）技术选型阶段

开发平台：选用uni-app支持Android和iOS，实现一次开发多平台运行，提升开发效率。

数据库：采用微信云数据库，提供灵活数据结构、高效查询和安全存储，确保数据稳定。

云函数：利用云函数处理后端逻辑，简化开发流程，提升效率。

API接口：使用微信小程序API接口，确保功能一致性和稳定性。

4.2 用户端（前后端）

（1）代码开发阶段

前后端分离：采用前后端分离架构，提升开发效率和代码可维护性。

模块化开发：功能模块化，如3D模型、AR识别等，提高代码复用性和可维护性。

元测试：对各功能模块进行单元测试，确保功能稳定，降低bug率。

性能优化：优化网络请求、图片加载等，提升用户体验。

（2）测试与发布阶段

功能测试：对小程序进行功能测试，确保所有功能正常运行，满足用户需求。

性能测试：对小程序进行性能测试，确保小程序运行流畅，响应迅速，提升用户体验。

安全测试：对小程序进行安全测试，确保用户数据安全，保护用户隐私。

发布上线：将小程序发布到微信小程序平台，并进行推广，吸引用户下载和使用。

（3）运维与维护阶段

数据监控：实时监控小程序运行状态和数据使用，确保稳定运行。

版本更新：根据用户反馈和市场需求，持续更新功能和性能，提升用户体验。

用户支持：提供在线客服、FAQ等服务，解决用户问题，提高满意度。

4.3 功能实现

（1）模型 3D 展示模块实现

使用3D建模软件对彝族漆器进行高精度建模，并导出GLB格式文件。上传至微信云存储并优化，确保加载效率。通过uni-app和XR-FRAME组件实现3D模型的加载、渲染和交互功能，如缩放、旋转、平移等，让用户全方位欣赏漆器工艺。

（2）AR 平面识别模块实现

利用XR-FRAME的AR平面识别，将漆器模型投影至现实环境，提升用户体验。

（3）用户登录模块实现

使用微信小程序用户登录和授权接口实现登录功能，设计界面展示用户信息及收藏文章，同时实现退出功能保障用户隐私安全。

（4）收藏功能模块实现

收藏功能让用户轻松标记和保存感兴趣的漆器。通过微信云数据库，存储用户ID、漆器ID等信息。详情页设有“收藏”按钮，“我的收藏”页面展示内容。前端与云函数交互，实现收藏数据的插入、更新或删除，实时反映操作结果，并提供错误提示。

（5）关键字搜索模块实现

将彝族漆器高清图片分类整理并上传至微信云存储，如精美彝漆、AI彝漆和精品推荐等。设计智能搜索功能，方便用户快速找到感兴趣的漆器图片。

5结果与分析

5.1 功能实现情况

（1）3D展示和AR识别模块

① 模型数据上传与管理

已完成：模型数据已上传至微信云存储，通过 wx.cloud.uploadFile 实现上传，云数据库结构化存储完成，便于查询和管理。

② 模型加载与渲染

已完成：使用xr-frame插件的API，成功实现模型的高效加载和高质量渲染，通过loadModel接口加载模型文件。

③ 用户交互功能

已完成：模型的缩放、旋转和平移功能已实现，用户可通过手势或按钮进行多维度交互，体验良好。

④ AR识别功能

进行中：AR场景构建和实时识别功能正在进行，通过x-frame的createARSession接口创建AR会话，模型嵌入AR场景初步完成，正优化实时识别与展示功能。

（2）漆器图像模块

① 数据存储与管理

已完成：漆器图像数据已集中存储于云服务器，优化数据库实现高效管理。用户点赞数据实时同步，通过wx.cloud.callFunction接口动态更新点赞状态。

② 数据获取与渲染

已完成：通过wx.cloud.callFunction接口，实现了从云数据库到页面的高效数据获取。图像数据在页面中实时渲染，确保了高质量的展示效果。

③ 用户交互功能

已完成：用户点赞功能通过wx.cloud.callFunction接口实现点赞状态实时更新和数据同步至云服务器。

已完成：收藏功能利用wx.setStorageSync本地存储用户收藏信息，并在下次登录时加载。

④ 用户动态数据存储与获取

已完成：云数据库成功承载用户动态数据存储，通过wx.cloud.callFunction接口实现数据实时获取和更新，确保数据的一致性和最新性。

（3）用户管理模块

① 用户登录与信息获取

已完成：通过wx.login接口实现了用户登录功能，获取用户的登录凭证。

已完成：通过wx.getUserInfo接口实现了用户详细信息的获取，包括微信头像和昵称。

已完成：用户可以选择自定义个性化头像和昵称，满足个性化需求。

已完成：用户信息成功存储在云数据库中，通过云函数实现数据的存储和管理。

② 用户退出功能

已完成：通过wx.cloud.callFunction接口调用云函数，成功实现退出功能，清除云数据库中存储的用户数据。

已完成：利用wx.removeStorageSync接口成功清除本地存储的用户信息，确保用户隐私的安全。

③ 用户数据管理

已完成：确保用户数据在传输和存储过程中的安全性，采用加密和安全协议保护用户隐私。

已完成：通过实时同步机制，确保用户在不同设备上的数据一致性。

5.2 性能分析

（1）3D展示和AR识别模块

① 模型数据上传与管理

上传速度：通过wx.cloud.uploadFile接口实现模型数据上传，上传速度较快，符合预期。

数据稳定性：云数据库结构化存储已完成，数据稳定性良好，便于后续的查询和管理。

数据可访问性：数据上传后，通过云数据库可以高效访问和管理模型数据，数据可访问性高。

② 模型加载与渲染

加载速度：通过xr-frame插件的loadModel接口，模型加载速度快，渲染效果高质量。

渲染质量：利用xr-frame的高质量渲染引擎，模型细节得以完美呈现，渲染质量优秀。

内存占用：模型加载过程中，内存占用在合理范围内，未出现内存溢出或性能瓶颈。

③ 用户交互功能

交互响应速度：模型缩放、旋转和平移功能交互响应迅速，用户体验良好。

手势识别精度：手势识别精度高，用户操作流畅，未出现误操作或延迟现象。

动画流畅度：模型在缩放、旋转和平移过程中的动画流畅度高，视觉体验舒适。

④ AR识别功能

AR场景构建速度：通过xr-frame的createARSession接口，AR场景构建速度较快，符合预期。

实时识别精度：实时识别功能正在进行进一步优化和测试，初步识别精度符合要求，但仍有提升空间。

帧率稳定性：AR场景中，帧率稳定性良好，未出现明显的卡顿或掉帧现象。

CPU和GPU占用：AR功能启用后，CPU和GPU占用在合理范围内，设备性能表现良好。

（2）漆器图像模块

① 数据存储与管理

数据存储速度：漆器图像数据成功集中存储于云服务器，存储速度较快，符合预期。

数据同步速度：用户点赞数据实时同步至云服务器，通过wx.cloud.callFunction接口实现了点赞状态的动态更新，同步速度高，响应及时。

数据库结构优化：通过优化数据库结构，实现了高效的数据管理，确保数据的高效访问和查询。

② 数据获取与渲染

数据获取速度：通过wx.cloud.callFunction接口，实现了从云数据库到页面的高效数据获取，响应迅速。

图像渲染质量：图像数据在页面中实时渲染，质量高，展示效果出色，用户体验良好。

渲染性能：页面加载和渲染性能良好，未出现卡顿或延迟现象。

③ 用户交互功能

点赞响应速度：用户点赞功能通过wx.cloud.callFunction接口实时更新点赞状态，响应迅速，用户体验流畅。

点赞数据同步：点赞数据同步至云服务器，速度快，确保数据最新性和一致性。

收藏功能响应：用户收藏功能通过本地存储（wx.setStorageSync）保存图像信息，响应速度快，用户体验良好。

收藏数据加载：用户下次登录时，收藏数据加载速度快，确保高效加载和显示。

④ 用户动态数据存储与获取

数据存储速度：云数据库成功承载用户动态数据的存储，速度快，确保实时保存。

数据获取速度：通过wx.cloud.callFunction接口实现数据实时获取和更新，响应迅速。

数据一致性：通过实时同步机制确保用户数据在不同设备上的一致性和最新性。

（3）用户管理模块

① 用户登录与信息获取

登录响应速度：通过wx.login接口实现用户登录功能，登录响应速度快，用户体验流畅。

信息获取速度：通过wx.getUserInfo接口获取用户详细信息，信息获取速度快，响应迅速。

数据存储速度：用户信息成功存储在云数据库中，存储速度快，确保数据的高效管理和访问。

② 用户退出功能

退出响应速度：通过wx.cloud.callFunction接口调用云函数实现退出功能，响应迅速，用户体验良好。

数据清除速度：利用wx.removeStorageSync接口快速清除本地存储的用户信息，确保用户隐私安全。

③ 用户数据管理

数据安全性：采用加密和安全协议确保用户数据在传输和存储过程中的安全性，保护用户隐私。

数据同步速度：通过实时同步机制实现数据快速同步，确保用户在不同设备上的一致性，响应迅速。

6 结论

本研究利用AI技术与微信小程序，探讨彝族漆器非遗传承与保护。开发具备AI图像识别、风格分析及虚拟展示功能的小程序，提升展示效果和公众参与。研究发现AI技术显著增强展示效果，吸引年轻用户。建议加大技术投入，完善功能，强化公众教育，并建立合作机制。未来将深化技术应用，推动非遗数字化保护与传承。

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基金项目：天津职业技术师范大学大学生创新创业项目（202410066054）

作者简介

第一作者

赵英东

赵英东（2003年），男（汉），湖北省利川市人，天津职业技术师范大学信息技术工程学院本科在读，主要研究方向为彝族文化数字化的保护与传承和小程序的设计理念与功能规划。

第二作者

白天亮

白天亮，天津职业技术师范大学信息技术工程学院，本科在读。

联系方式：赵英东，天津市津南区双港镇大沽南路1310号天津职业技术师范大学（300350），电子邮箱2621185486@qq.com，电话13861821422。