用戶體驗(yàn)視角下的城市旅游紀(jì)念品色彩特征提取方法研究

錢 琳，葉倫強(qiáng)

(1.安徽信息工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；2.西南民族大學(xué)，四川 成都 610225)

隨著城市旅游品牌的不斷提升，需要對城市旅游紀(jì)念品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高城市旅游的價(jià)值體驗(yàn)和人文內(nèi)涵，研究城市旅游紀(jì)念品的設(shè)計(jì)方法，在促進(jìn)城市旅游紀(jì)念品的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)中具有重要意義。在城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)中，融入色彩特征元素，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和用戶游客體驗(yàn)，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品的色彩融合性設(shè)計(jì)，研究城市旅游紀(jì)念品的色彩特征提取方法，在加快城市旅游紀(jì)念品的設(shè)計(jì)和現(xiàn)代化的藝術(shù)體驗(yàn)感受方面具有重要意義[1]。對城市旅游紀(jì)念品的色彩特征提取是進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，提出基于用戶體驗(yàn)視角色彩融合的城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取方法[2]。根據(jù)特征提取結(jié)果進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩模糊自動匹配和顏色分類，采用塊匹配方法實(shí)現(xiàn)城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取，有效實(shí)現(xiàn)了用戶視覺信息體驗(yàn)性融合，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得出有效性結(jié)論。

1 城市旅游紀(jì)念品藝術(shù)設(shè)計(jì)圖像視覺表達(dá)和分塊融合

1.1 城市旅游紀(jì)念品藝術(shù)設(shè)計(jì)圖像視覺分析

為了實(shí)現(xiàn)對城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)及色彩特征提取，結(jié)合對城市旅游紀(jì)念品圖像的視覺重建，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品的色彩融合和特征匹配，構(gòu)建城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的特征分析模型[3]，采用分區(qū)域特征匹配方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)，構(gòu)建城市旅游紀(jì)念品色彩圖像分塊檢測和區(qū)域性融合處理，提取城市旅游紀(jì)念品色彩的匹配特征量，采用相關(guān)性融合方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩的銳化模板特征匹配[4]，采用一個(gè)4×4子塊分割模型進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的紋理分割和分塊特征匹配，采用分段約束控制方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像特征分割，在D維空間中進(jìn)行旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的邊緣輪廓檢測，根據(jù)城市旅游紀(jì)念品色彩圖像采集環(huán)境的差異性，得到城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像紋理渲染輸出為：

(1)

(2)

其中，Δu為城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的視覺重建特征分量，σ為旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)的圖像融合旋轉(zhuǎn)算子。城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的特征分解模型為：

(3)

構(gòu)建城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的相關(guān)性檢測模板匹配函數(shù)f(gi)為：

(4)

由此獲得城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像三維動態(tài)視覺重建的背景差分量，在4×4子塊的局部區(qū)域內(nèi)建立城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像三維測量的區(qū)域分布模型，描述如下：

(5)

建立活動輪廓套索模型進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的色彩提取模型，通過計(jì)算得到城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像采集沿梯度方向的位移矢量Si(i=1,2,…,M)，城市旅游紀(jì)念品的色彩邊緣特征提取結(jié)果為：

(6)

在用戶體驗(yàn)視角下，分析城市旅游紀(jì)念品的視覺符號、構(gòu)圖、色彩的表達(dá)過程，提高城市旅游紀(jì)念品現(xiàn)代化設(shè)計(jì)中的表達(dá)能力。城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的像素點(diǎn)子集輸出為：

(7)

其中，A為城市旅游紀(jì)念品色彩圖像三維尺度信息，t(x)為城市旅游紀(jì)念品色彩圖像采樣間隔，旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的色彩模板匹配矢量Sk(k=1,2,…,M)，根據(jù)上述分析，構(gòu)建城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的特征分析模型，采用目標(biāo)匹配方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像紋理渲染[5]。

1.2 城市旅游紀(jì)念品的色彩渲染

采用目標(biāo)匹配方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像紋理渲染，建立城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的均勻分布網(wǎng)格頂點(diǎn)模型，城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的紋理像素重構(gòu)輸出為：

(8)

其中，

(9)

提取城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像W的R、G、B分量，相應(yīng)得到城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的三維模板匹配值A(chǔ)R、AG、AB和WR、WG、WB，色彩信息融合分解結(jié)果：

(10)

其中，〈f,dγ0〉為城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的像素特征點(diǎn)在dγ0方向上的濾波輸出。通過色彩元素的傳承，應(yīng)用在城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師是城市旅游紀(jì)念品造型視覺語言的發(fā)送者，服務(wù)對象是城市旅游紀(jì)念品造型視覺語言的接受者[6]。在城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像特征分解中，計(jì)算各像素點(diǎn)與聚類中心間的聚類，假設(shè)輸入的城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像視覺成像暗原色分量為：

(11)

2 城市旅游紀(jì)念品的色彩特征提取優(yōu)化

2.1 城市旅游紀(jì)念品色彩模糊自動匹配

建立城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的均勻分布網(wǎng)格頂點(diǎn)模型，采用邊緣輪廓檢測方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩的紋理分割和邊緣輪廓特征檢測[7]，設(shè)J(x)t(x)為圖像的邊緣像素集，得到為現(xiàn)代城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)的藝術(shù)元素分類輸出為：

(12)

結(jié)合城市旅游紀(jì)念品的圖形、色彩、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[8]，在視覺文化素材的約束下，得到城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)的色彩融合特征信息輸出模型為：

(13)

在模板m×n區(qū)域內(nèi)對城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像進(jìn)行像素值區(qū)域模板融合處理，城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的視覺重建表面點(diǎn)為：

(14)

其中，t0表示城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的結(jié)構(gòu)相似度，在用戶視覺體驗(yàn)下，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品藝術(shù)設(shè)計(jì)的圖像圖案優(yōu)化設(shè)計(jì)。圖像檢測輸出的灰度直方圖信息為：

(15)

其中，w(A,V)是城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的像素點(diǎn)子集A中的像素固定幅值，w(B,V)為城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的三維邊緣輪廓統(tǒng)計(jì)特征量，假設(shè)城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)圖像的灰度像素集為(i,j)，以此為像素中心，提取反應(yīng)用戶視覺體驗(yàn)特性的城市旅游紀(jì)念品色彩的顏色特征量，得到城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的邊界特征模糊分割向量集表達(dá)式為：

(16)

式(16)表示為對城市旅游紀(jì)念品色彩圖像采集和RGB分解過程，根據(jù)RGB顏色特征分解結(jié)果[9]，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的自相關(guān)量化分析，給出城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的邊界特征識別結(jié)果Φ(Tn)：

Φ(Tn)=γTHγ+θTHθ+ωTHω

(17)

根據(jù)特征提取結(jié)果進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩模糊自動匹配和顏色分類，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像融合和色彩特征分類。

2.2 城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取

采用模型頂點(diǎn)匹配方法，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的邊緣輪廓特征分解，得到分解系數(shù)為：

(18)

其中，F(xiàn)d表示城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的邊緣尺度，城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的色彩分割點(diǎn)距離為d(x,y)。取得色彩特征分布的噪點(diǎn)數(shù)Nl，描述為：

(19)

采用相似性特征分析方法，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取，根據(jù)特征提取結(jié)果進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩模糊自動匹配和顏色分類，采用塊匹配方法實(shí)現(xiàn)城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取[10]，在重建城市旅游紀(jì)念品色彩圖像表面(a,bm)點(diǎn)處的連續(xù)重構(gòu)特征分量為：

(20)

建立城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的統(tǒng)計(jì)形狀模型，得到兩個(gè)相鄰像素集為：

(21)

其中，

(22)

采用塊匹配方法實(shí)現(xiàn)城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取，采用鄰域搜索方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的特征點(diǎn)快速定位和信息增強(qiáng)處理，得到：

(23)

其中，λ=intvi。

采用目標(biāo)匹配方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像紋理渲染，有效實(shí)現(xiàn)了用戶視覺信息體驗(yàn)性融合，提高色彩特征提取的準(zhǔn)確性和智能性。

3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了測試設(shè)計(jì)方法在實(shí)現(xiàn)城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取中的性能，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)建立在Matlab 7仿真工具基礎(chǔ)上，采用Visual Studio 2010構(gòu)建城市旅游紀(jì)念品的色彩特征提取的視覺仿真平臺，采用Simulink工具讀取城市旅游紀(jì)念品的視覺圖像信息和色彩信息，并進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品的邊緣輪廓檢測特征分離，提取城市旅游紀(jì)念品的色彩特征分量，設(shè)定城市旅游紀(jì)念品色彩圖像灰度直方圖的高為Hm=0.12，分塊區(qū)域模板匹配系數(shù)為0.28，城市旅游紀(jì)念品色彩融合分量的每個(gè)子塊的特征子樣Ms=12，x，y，z方向的邊緣像素集為(32，28，16)，根據(jù)上述仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取仿真，得到原始的城市旅游紀(jì)念品圖像如圖1所示。

圖1 原始的城市旅游紀(jì)念品圖像

圖2 城市旅游紀(jì)念品色彩特征提取結(jié)果

以圖1所示原始的城市旅游紀(jì)念品圖像為輸入，采用目標(biāo)匹配方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像紋理渲染，建立城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的均勻分布網(wǎng)格頂點(diǎn)模型，在用戶體驗(yàn)視角下實(shí)現(xiàn)城市旅游紀(jì)念品色彩特征提取，得到提取結(jié)果如圖2所示。采用該方法能有效實(shí)現(xiàn)對城市旅游紀(jì)念品色彩特征提取，色彩的融合性能較好，提取了對城市旅游紀(jì)念品的色彩分析與融合能力。采用不同方法測試城市旅游紀(jì)念品色彩特征提取的匹配度，得到測試結(jié)果見表1，改進(jìn)方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩特征提取的匹配度較好，色彩融合性能較好。

表1 色彩特征匹配性能對比

4 結(jié)語

研究城市旅游紀(jì)念品的設(shè)計(jì)方法，在促進(jìn)城市旅游紀(jì)念品的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)中具有重要意義，在城市旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)中，融入色彩特征元素，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和用戶游客體驗(yàn)，進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品的色彩融合性設(shè)計(jì)，提出一種基于用戶體驗(yàn)視角色彩融合的城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取方法。構(gòu)建城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的特征分析模型，采用目標(biāo)匹配方法進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩圖像紋理渲染，建立城市旅游紀(jì)念品色彩圖像的均勻分布網(wǎng)格頂點(diǎn)模型，提取反應(yīng)用戶視覺體驗(yàn)特性的城市旅游紀(jì)念品色彩的顏色特征量，根據(jù)特征提取結(jié)果進(jìn)行城市旅游紀(jì)念品色彩模糊自動匹配和顏色分類，采用塊匹配方法實(shí)現(xiàn)城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取，有效實(shí)現(xiàn)了用戶視覺信息體驗(yàn)性融合，提高色彩特征提取的準(zhǔn)確性和智能性。經(jīng)研究得知，本文方法能有效實(shí)現(xiàn)城市旅游紀(jì)念品色彩特征自動提取。