基于融合生態策略的帶狀園林廊道中軸線布局設計

水 源

（合肥學院 藝術設計系， 安徽 合肥230001）

近年來，隨著我國經濟的飛速發展，人們對城市人居生活質量提出了更高的要求，越來越多的園林景觀和公園建設不斷推進，為滿足人們的生活和休閑需求提供保障.在帶狀園林廊道設計中，通過融合生態策略考慮，研究帶狀園林廊道的中軸線設計方法，結合帶狀園林廊道的風格設計需求，合理利用中軸線的起控點進行景觀設計，提高帶狀園林廊道設計的人居合理性，相關的帶狀園林廊道中軸線的布局優化設計方法研究受到人們的極大重視［1］.對帶狀園林廊道中軸線布局設計是建立在對計算機視覺圖像處理和自適應特征檢測基礎上，合理利用帶狀園林廊道中軸線布局分布，從人居體驗和審美需求上進行帶狀園林廊道中軸線布局優化設計，提高園林景觀的視覺表達能力［2］.本文提出一種融合生態策略的帶狀園林廊道中軸線布局設計方法，結合計算機視覺圖像處理技術，進行帶狀園林廊道中軸線布局優化設計.在生態因素的約束下，采用相關性匹配和濾波檢測方法實現帶狀園林廊道中軸線布局的視覺圖像優化設計，最后通過仿真實驗進行性能測試，得到有效性結論.

1 帶狀園林廊道中軸線布局的視覺圖像分析和軸線幾何性轉換

1.1 帶狀園林廊道中軸線布局的視覺圖像分析

為了實現帶狀園林廊道中軸線布局的優化設計，構建帶狀園林廊道視覺特征分布的均勻分布模型［3］，得到帶狀園林廊道圖像的網格分布模型如圖1 所示.

圖1 帶狀園林廊道圖像的網格分布模型

在圖1 所示的網格模型中進行帶狀園林廊道圖像的景觀規劃設計和紋理特征渲染，融合生態信息融合方法進行帶狀園林廊道中軸線布局的關聯性特征分解，設三維帶狀園林廊道圖像融合的像素序列的分布矩陣描述為：

采用動態約束和灰度邊緣重建方法，出基于RGB 圖像重建的帶狀園林廊道色彩特征，結合輪廓邊界特征分解方法和主成分分析方法進行動態跟蹤識別，對景觀圖像進行RGB 顏色特征分解，提取帶狀園林廊道色彩分布的相似度特征量，構建帶狀園林廊道中軸線分布的像素點集合為：

采用顏色相似度函數分析方法進行帶狀園林廊道中軸線分布的自適應加權控制，根據模糊指向性分布進行帶狀園林廊道中軸線分布視覺圖像的顏色特征分割，檢測篩選出左右視差圖，得到帶狀園林廊道中軸線分布的逆加權f(gi)為：

構建帶狀園林廊道圖像的特征分析模型，采用視差圖特征匹配方法進行帶狀園林廊道的中軸線分割和自適應分塊區域匹配，在Taubin 平滑區域重新賦予視差值，進行帶狀園林廊道圖像的小波尺度分解和均衡控制［4］，采用紋理變換方法進行帶狀園林廊道的中軸線布局設計，得到帶狀園林廊道中軸線布局的模糊分割向量集表達式為：

按照樣本模板尺寸匹配方法，進行帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設計，基于融合性生態策略，在灰度像素區域中進行帶狀園林廊道中軸線布局區域塊匹配，提高對帶狀園林廊道圖像的特征識別和顏色空 間 表 達 能 力［5］.

1.2 軸線幾何性轉換

采用區域分割方法，提取帶狀園林廊道中軸線布局型設計場景狀態信息，采用自相關特征匹配方法［6］，得到帶狀園林廊道色彩特征自動提取的灰度像素集為得到帶狀園林廊道中軸線分布的平滑函數為：

其中：

式中，I(x, y)表示帶狀園林廊道圖像在(x, y)處的區域像素值，L(x, y, σ)表示Taubin 平滑算子，G(x, y, σ)表示為帶狀園林廊道色彩特征塊匹配特征系數，計算式為：

判斷帶狀園林廊道中軸線的邊緣輪廓信息，根據顏色特征匹配和分塊分割方法，在融合生態策略下進行景觀設計［7］，構建帶狀園林廊道中軸線布局設計的色彩差異，用E(d(x, y))表示中軸線布局設計的紋理稀疏點分布距離，得到圖像融合的量化特征向量由此實現對帶狀園林廊道中軸線分區匹配和特征分離，采用3DStudio MAX 和Multigen Creato 進行三維重構，實現帶狀園林廊道圖像的平滑濾波［8］，在對帶狀園林廊道中軸線的信息增強處理的基礎上，得到帶狀園林廊道圖像的差分特征量近似解：

其中：x1,x2,x3…,xT是帶狀園林廊道色彩分割的子塊特征量，T 為帶狀園林廊道圖像邊緣信息的特征分量.融合生態因素考慮，采用塊匹配和分塊區域檢測方法進行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測［9］，提取帶狀園林廊道景觀圖像的譜特征量，建立帶狀園林廊道圖像的統計形狀模型，得到兩個相鄰像素集為：

其中：

定義ELBF為帶狀園林廊道圖像的局部模板匹配項，ERGB是塊匹配和分塊區域檢測的融合系數， 由此實現軸線幾何性轉換.

2 帶狀園林廊道中軸線布局設計優化

2.1 邊緣輪廓檢測和分塊匹配

在上述構建帶狀園林廊道景觀設計的圖像采集模型的基礎上，融合生態因素考慮，采用塊匹配和分塊區域檢測方法進行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測，采用稀疏線性分割方法，設置帶狀園林廊道圖像向量量化特征量，提取帶狀園林廊道景觀的模糊關聯集：

采用圖像融合方法進行帶狀園林廊道景觀設計的色彩信息融合和動態跟蹤識別，得到帶狀園林廊道景觀設計的約束邊界點用p*=(X(cs2), θ*, ρ*)描述，帶狀園林廊道景觀圖像邊緣信息特征分量為：

重新設置帶狀園林廊道中軸線分布的邊緣輪廓信息，構建稀疏線性方程組，針對帶狀園林廊道中軸線布局圖像存在場景模型交叉而導致帶狀園林廊道中軸線布局失穩的問題，融合生態策略，構建帶狀園林廊道中軸線分布的灰度像素特征分布為：

提取反應人類視覺特征的帶狀園林廊道色彩的顏色特征量，設置圖像的聯合模板匹配系數，實現對帶狀園林廊道圖像輪廓特征提取和重構，采用色彩模式自動分類和角點檢測方法進行帶狀園林廊道中軸線的優化布局，得到圖像的色彩特征自動提取表達式為：

2.2 中軸線布局優化輸出和景觀設計優化

采用色彩模式自動分類和角點檢測方法進行帶狀園林廊道中軸線的優化布局，在生態因素的約束下，采用邊緣輪廓檢測方法進行中軸線布局優化設計，提取反映帶狀園林廊道中軸線分布的顏色特征量，采用平滑濾波方法，進行圖像的稀疏點重構，得圖像的色彩稀疏點重構輸出的數學表達式：

其中，Gnew和Gold分別表示帶狀園林廊道圖像的低頻分量和高頻分量.根據視點ψq″的位置來確定帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬的梯度向量的模為：

其中f(x,y)為帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬分布場景數據庫中(x,y)點的邊緣像素集，根據對帶狀園林廊道圖像的信息增強處理結果，在生態因素的約束下，采用相關性匹配和濾波檢測方法實現帶狀園林廊道中軸線布局的視覺圖像優化設計，提高了帶狀園林廊道中軸線布局的生態保護性和模糊指向性［10］.帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設計的塊匹配示意圖如圖2 所示.

圖2 帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設計的塊匹配示意圖

3 實驗測試分析

為了測試本文方法在實現帶狀園林廊道中軸線布局設計和視覺優化處理中的性能，進行了仿真實驗，采用3DStudio MAX 和Multigen Creator 軟件進行帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬和幾何建模，采用視景仿真渲染軟件Vega Prime 進行帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設計的視景渲染，在嵌入式Linux 平臺下進行帶狀園林廊道中軸線布局型設計視景仿真平臺開發，成像的分辨率為1 400×1 000 像素，分塊區域為200×200 像素，帶狀園林廊道中軸線長度為120 像素，根據上述參量設定，進行融合生態策略下的帶狀園林廊道中軸線布局設計，得到原始視覺圖像如圖3 所示.

圖3 帶狀園林廊道中軸線布局設計原始圖像

以圖3 為輸入，構建帶狀園林廊道景觀設計的圖像采集模型，融合生態因素考慮，采用塊匹配和分塊區域檢測方法進行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測和中軸線布局，得到布局設計結果如圖4 所示.

圖4 帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測和中軸線布局

分析圖4 得知， 采用本文模型能有效實現帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測和中軸線布局設計，提高設計的合理性，得到帶狀園林廊道中軸線布局的合理性概率分布如圖5 所示.

圖5 帶狀園林廊道中軸線布局的合理性概率分布

分析圖5 得知，本文方法進行帶狀園林廊道中軸線布局設計的合理性較好.

4 結語

本文提出一種融合生態策略的帶狀園林廊道中軸線布局設計方法，結合計算機視覺圖像處理技術，進行帶狀園林廊道中軸線布局優化設計.構建帶狀園林廊道景觀設計的圖像采集模型，融合生態因素考慮，采用塊匹配和分塊區域檢測方法進行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測，提取帶狀園林廊道景觀圖像的譜特征量，采用色彩模式自動分類和角點檢測方法進行帶狀園林廊道中軸線的優化布局，在生態因素的約束下，采用相關性匹配和濾波檢測方法實現帶狀園林廊道中軸線布局的視覺圖像優化設計.研究得知，采用本文模型能有效實現帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測和中軸線布局設計，提高設計的合理性.