三維動畫技術在鄉村景觀環境設計中的應用

盧 軍，張廣付

(阜陽職業技術學院人文教育學院，安徽 阜陽 236000)

隨著美麗鄉村建設的推進，進行鄉村景觀環境設計成為鄉村建設的基礎，在計算機視覺和三維動畫軟件支持下，進行鄉村景觀環境設計，構建鄉村景觀環境設計的三維動畫設計模型，采用三維圖像模擬方法，進行鄉村景觀環境設計的三維動畫模擬，結合對鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的邊緣輪廓特征分解和信息融合技術，提取鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的顏色特征分量，構建鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的空間區域特征分布模型，實現對鄉村景觀環境設計的三維模擬，研究鄉村景觀環境設計的三維動畫模擬方法，在提高鄉村景觀環境設計的效能方面具有重要意義[1]。提出基于MAYA三維動畫技術的鄉村景觀環境設計方法，構建鄉村景觀環境設計的三維動畫成像模型，采用三維顏色特征空間的特征分解方法進行鄉村景觀環境設計三維重構，提取鄉村景觀環境設計三維動態特征量，基于MAYA軟件進行鄉村景觀環境的三維動畫設計優化，最后進行仿真實驗分析，展示了該方法在提高鄉村景觀環境設計效能方面的優越性。

1 鄉村景觀環境三維動畫成像和特征分析

1.1 鄉村景觀環境設計三維動畫成像

為了實現鄉村景觀環境設計優化，在MAYA軟件中進行三維動畫模擬，采用分塊像素特征匹配方法進行鄉村景觀環境設計的三維視覺特征重構，結合向量量化分解進行鄉村景觀環境設計的三維動畫成像處理，提取鄉村景觀環境設計的三維動畫成像的顏色特征分量[2]，提高對鄉村景觀環境設計的主成分特征分析能力和顏色特征分辨能力，在顏色空間中進行鄉村景觀環境設計的三維動畫重建，采用自適應特征檢測進行鄉村景觀環境設計的三維動畫的多視點融合跟蹤，提取鄉村景觀環境設計三維動畫成像的邊緣輪廓特征值，構建鄉村景觀環境設計三維成像的多視點重構模型如圖1所示。

圖1 鄉村景觀環境設計三維成像的多視點重構模型

在圖1所示的鄉村景觀環境設計三維成像的多視點重構模型中，基于多重紋理融合方法進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的動態融合[3]，定義鄉村景觀環境設計的區域分塊像素自相關函數：

(1)

其中，Δx,Δy是鄉村景觀環境設計特征分塊的融合像素集，(xi,yi)是三維動畫圖像動態融合的邊緣特征點。按照像素邊緣融合和特征分解方法，得到鄉村景觀環境設計三維動畫模擬特征重構的像素特征量輸出為：

I=Z+ΔI

(2)

其中，ΔI=(IxIy)T是鄉村景觀環境設計三維成像的邊界像素點，利用Kronecker Delta函數把鄉村景觀環境設計三維成像的先驗分布場進行區域分割，計算鄉村景觀環境設計三維分布場的相關系數。

(3)

其中，k和l分別模糊相關性特征檢測的像素值和空間區域分割特征值。采用三維顏色特征空間的特征分解方法進行鄉村景觀環境設計三維重構，提取鄉村景觀環境設計三維動態特征量，由此實現鄉村景觀環境設計的圖像信息采集[4]。

1.2 鄉村景觀環境設計三維動態特征量提取

采用虛擬視景重構技術進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像采集和特征投影處理，對鄉村景觀環境設計三維動畫圖像進行二值擬合和邊緣輪廓檢測，結合包絡輪廓檢測方法，進行鄉村景觀環境設計的邊緣輪廓檢測[5]，結合鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的色彩空間分塊融合特征值，進行模型更新，得到迭代公式如下：

A=(ρk+(1-ρ)l)×C

(4)

其中，ρ表示控制鄉村景觀環境設計三維成像的兩個分布場。提取鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的灰度像素特征量，結合Euler-Lagrange方程，得到鄉村景觀環境設計三維動畫圖像觀測點邊界區域方程為：

(5)

(6)

結合RGB分解技術進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的顏色分量提?。?/p>

w=fR,G,B×hσs

(7)

其中，fR,G,B表示RGB分量，hσs是一個標準差為σs的2D高斯核。鄉村景觀環境設計三維動畫的邊緣輪廓檢測輸出為：

P=(w+Tm)×hσf

(8)

其中hσf是一個標準σf差為的高斯核。根據對鄉村景觀環境設計三維動畫的顏色特征提取結果，進行三維動態特征量提取和重建[6]。

2 鄉村景觀環境設計優化

2.1 三維動畫圖像的分塊融合處理

構建鄉村景觀環境設計的三維動畫成像模型，在采用三維顏色特征空間的特征分解方法對鄉村景觀環境設計三維重構的基礎上，進行三維動畫技術的鄉村景觀環境設計的優化，提出一種基于MAYA三維動畫技術的鄉村景觀環境設計方法。結合RGB分解技術進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的顏色分量提取，鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的Harris角點分布信息為：

(9)

其中，θ為鄉村景觀環境設計三維動畫圖像在特征重構空間上的橢圓主方向角，λ1,λ2分別為長、短半軸長度。構建鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的像素分布序列為：

(10)

H=d×a×g

(11)

其中，g為鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的灰度像素級，由此實現對三維動畫圖像的分塊融合處理。

2.2 鄉村景觀環境設計的三維動畫重構

在上述采用顏色模板空間投影算法進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的分塊融合處理的基礎上，進行三維動畫重構，采用分塊區域重構方法，提高鄉村景觀環境設計三維動畫重構能力，結合區域塊分割方法，得到鄉村景觀環境設計三維動畫重構的幾何不變矩相關系數：

φ=y×b(i+j)

(12)

其中，y為鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的定義域，b為鄉村景觀環境設計像素序列每一幀中分塊區域的位置，(i,j)為鄉村景觀環境設計三維動畫像素初始值的分布坐標，φ為y和b的相關系數。根據上述分析，提取鄉村景觀環境設計三維動畫的暗原色先驗特征信息，結合灰度像素信息融合技術進行特征重構[8]，提高景觀環境設計三維動畫圖像的自適應信息融合，進行鄉村景觀環境設計的景觀灰度輪廓點標記，單個像素值P為：

(13)

其中，r為鄉村景觀環境設計三維動畫圖像特征分布直方圖特征值，在此基礎上，構建鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的動態信息融合特征量，結合自動分塊技術，得到鄉村景觀環境的分塊為M×N個2×2的子塊Gm,n，在一塊三維體素空間中，得到三維動畫圖像的動態信息重構結果為：

(14)

結合三維體數據分布模型進行鄉村景觀環境設計三維動畫信息標定，得到三維動畫圖像的動態信息的特征匹配集為一個二維層狀圖，表示為G1=βGm,n，則鄉村景觀環境設計三維動畫重構輸出為：

M=P×G1

(15)

綜上分析，利用顏色模板空間投影算法進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的分塊融合處理，能夠提高鄉村景觀環境設計三維動畫重構能力[9-10]。

3 仿真實驗與結果分析

為了測試該方法在鄉村景觀環境設計的三維動畫重建和設計優化中的性能，運用MAYA、3DStudio MAX、SoftImag軟件進行三維模型設計，設置鄉村景觀環境設計三維動畫先驗像素值為1 200×2 400，鄉村景觀環境設計的觀賞點分布區域為200×200的網格區域，梯度特征系數為1.45。鄉村景觀環境的三維動畫設計中，以環境景觀的樹為例，進行三維動畫模擬，在1個面的紋理映射和2個垂直面的紋理映射區域中，進行三維動畫重建，得到重建結果如圖2所示。

圖2 鄉村景觀環境設計的三維動畫重建結果

由圖2得知，采用本文方法進行鄉村景觀環境設計的三維動畫重建的視覺重構能力較好。當視線隨著樹的轉動時，不會出現視覺誤差，法向隨著視線的轉動而轉動，視覺重構能力較強。測試利用不同方法進行鄉村景觀環境設計的均值誤差，得到對比結果見表1。所用對比方法分別為基于虛擬現實技術的景觀空間環境設計方法(方法A)和基于數字多媒體技術的景觀環境設計方法(方法B)。分析表1可知，采用本文方法進行鄉村景觀環境設計的均值誤差較低，視覺重構性能較好，提高了鄉村景觀環境設計的三維動畫重構能力。

表1 鄉村景觀環境設計的均值誤差對比

4 結語

綜上所述，本文提出一種基于MAYA三維動畫技術的鄉村景觀環境設計方法，構建鄉村景觀環境設計的三維動畫成像模型，采用邊緣輪廓特征檢測方法進行鄉村景觀環境設計的視覺重構，結合RGB分解技術進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的顏色分量提取，利用顏色模板空間投影算法進行鄉村景觀環境設計三維動畫圖像的分塊融合處理，提高鄉村景觀環境設計三維動畫重構能力?；贛AYA、3DStudio MAX、SoftImag軟件進行鄉村景觀環境的三維動畫設計仿真，研究得知，本文方法進行鄉村景觀環境的三維動畫設計的三維重構能力較好，誤差較低。