园林景观的三维数字化平台设计

摘 要： 针对园林景观的数字平台中园林景观图像显示晃动的问题，提出一种园林景观的三维数字化平台设计方案。引进离散高程计算对设计的平台进行图像保帧，通过离散高程计算后的图像算子以及三维图像能够进行高阶的稳定保存，有效地避免了三维图像生成过程的视觉渲染低的问题，优化了边缘相关性种子点匹配，保证了图像清晰度和图像的稳定性，同时，通过边缘算子的优化增加了图像的边缘稳定性，较高的边缘稳定性可以从根本上避免图像出现晃动的问题。为了验证设计的园林景观的三维数字化平台的有效性，还设计了对比仿真实验。实验结果表明，设计的园林景观的三维数字化平台能够稳定地显示三维园林景观图像，同时避免了三维图像出现晃动的现象。
关键词： 园林景观； 三维数字化平台； 离散高程计算； 边缘相关性
中图分类号： TN02?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）17?0067?03
Design of 3D digital platform for garden landscape
ZHENG Yuanyuan
（Academy of Arts， Chengdu College of Arts and Sciences， Chengdu 610000， China）
Abstract： Considering the image swaying problem of garden landscape in the digital platform， a design scheme of 3D digital platform for garden landscape is proposed. The discrete elevation calculation is introduced for image frame preservation of the designed platform， by which the image operators and 3D images after discrete elevation calculation can be stored in high definition. This effectively avoids the low visual rendering in the generation process of the 3D image， optimizes the match of seed points with edge correlation， and ensures the image definition and stability. The stability of the image edge is enhanced by optimizing the edge operators， which can avoid image swaying problem fundamentally. In order to verify the effectiveness of the 3D digital garden landscape platform designed in this paper， the contrastive simulation experiment was carried out. The experimental results show that the designed 3D digital platform for garden landscape can display the 3D garden landscape image stably and avoid the swaying phenomenon of 3D images.
Keywords： garden landscape； 3D digital platform； discrete elevation calculation； edge correlation
0 引 言
園林景观三维数字化平台是对园林景观进行数据采集，然后利用虚拟现实的技术手段对园林景观进行图像呈现的虚拟数字平台[1]。园林景观三维数字化平台中涵盖园林绿化、人文设计景观、整体规划设计、园林道路环境、园林景区的建筑规划等多方面内容[2]。园林景观三维数字化平台强调景观与生活、自然与人文、文化与娱乐的相辅相成，园林景观三维数字化平台能够使观光者产生身临其境的感觉[3]。
园林景观三维数字化平台设计的基础是对园林景观的数字采集，然后使用对应的成像技术对其进行三维景观的刻画。传统的园林景观三维数字化平台极其注重数字采集的过程，但是由于技术手段有限，生成的三维图像可能会出现清晰度不高的现象[4?5]，甚至会出现三维图像晃动，极大地影响了园林景观三维数字化平台的呈现效果，同时，图像的效果极大地影响了平台的应用情况[6?7]。
针对上述问题，本文设计了一种园林景观的三维数字化平台。引进离散高程计算，对采集的数字图像数据进行离散化计算，避免图像视觉渲染程度低的问题，有效地提高了三维园林景观图像的高阶稳定性，同时优化了边缘相关性种子点匹配，避免出现由于边缘算子计算失误导致边缘混沌的现象，极大地提高了边缘的稳定性，从根本上解决了三维园林景观图像出现的图像晃动问题，通过上述两种方法的结合保证了三维园林景观图像能够清晰稳定的显示。为了验证本文设计的园林景观的三维数字化平台的有效性，设计了对比仿真实验，实验结果表明，本文设计的园林景观的三维数字化平台能够清晰稳定地显示三维园林景观图像。
1 园林景观的三维数字化平台设计方案
1.1 硬件设计
园林景观的三维数字化平台的硬件设备主要是由数据采集传感器、数字控制器、图像扫描器、数据存储系统、电源控制系统等组成。另外，园林景观的三维数字化平台还包括TPM图像分析芯片以及数据转换连接端口等系统模块间的连接模块。本文设计的园林景观三维数字化平台结构如图1所示。
1.2 引进离散高程计算
引进的离散高程计算能够保证本文设计的园林景观的三维数字化平台系统能够得到高清的三维园林景观图像，引进的离散高程计算方法采用反距权重高程插值计算的原理，从而实现三维图像离散高程计算，首先需要对数据进行“反距权重”计算：
（1）
（2）
式中：表示采集的图像数据含有的权值稳定性；表示图像数据的像素分辨率；表示三维图像的反距系数；是三维园林景观图像包含的视觉色差；表示三维图像经过反距权重计算过程中的焓值差。通过式（1），式（2）可以把采集的园林景观的数据图像进行“标码化”，这样方便进行高阶离散计算。数据离散处理的计算公式为：
（3）
式中：表示内离散数据离散到所产生的相位差；表示离散最大化到权值的函数差。引进离散高程计算实际上是对图像的像素权值进行设定，通过离散的方法把无序的编程有序化，过程为：
（4）
经过引进离散高程计算的三维园林景观图像具有很高的稳定性，即使出现一定数据干扰也会很快进行消除，通过离散处理的数据能够保持一定的差值控制，避免由于视觉色差造成图像跳频，图像跳频最大的现象就是图像晃动，虽然通过计算的方法解除了一部分原因，但是还没有从根本上解决出现晃动的概率。
1.3 优化边缘相关性种子点匹配保证图像清晰
根据出现图像晃动的原因，本文优化了边缘相关性，通过优化后的边缘相关性能够摆正边缘算子的稳定程度，从根本上解决图像晃动出现的可能性。
假设为边缘图像的灰度，便可以得到设置边缘灰度的矩阵序列式为：
（5）
式中：表示图像灰度色泽差；表示图像边缘相关性权值；分别表示处理过程的像素、点位距、相位距；表示数据显性。通过边缘算子能够保证边缘的稳定性，边缘算子按西宁矩阵排列，公式为：
（6）
依据式（6），对边缘算子进行有效编辑，进而可得到三维图像的灰度梯度：
（7）
通过边缘的相关性稳定了三维图像数据的边缘算子以及灰度梯度，保证图像能够进行边缘的定化，极大地稳定了图像，最终通过式（8）增加图像的边缘稳定性：
（8）
式中表示三维图像的律动性。
通过对比例以及图像数据对象的编辑，达到数据的稳定程度，SQL语言过程为：
Part * part = the Session≥Parts（ ） Work（ ）； //SM prt
Dimension Collection * dimco = part Dimensions（ ）；
Dimension Collection： ： iterator dimit；
for（dimit = dimco begin ； dimit！ = dimcoend（ ） ； x+dimit） {
Dimension * dim = （* dimit） ；
Annotations：： Linear Tolerance * lineartol = NULL；
Dimension Type type；
if（typeid（* dim） = typeid（Pmi Horizontal Dimension）） {
Pmi Horizontal Dimension pmi = dynamic_cast Pmi Horizontal Dimen?sion * （ dim） ；
type = Dimension Type Horizontal；
lineartol = pmi?Get Tolerance（ ） ；
/ * shift int lim* /
int x = pmi?Get Integer Attribute（ temp） ；
/ *int Internet * /
综上所述，本文设计的园林景观三维数字化平台系统运用离散高程计算对图像进行保帧处理，离散高程计算能够保证三维园林景观图像的有序性，同时有效地减少了数据对其成像的干扰能力，优化了边缘相关性的计算，通过优化相关性稳定了边缘算子，从根本上解决了三维图像出现晃动的可能性，为三维数字化平台能够进行高清图像的呈现提供了解决方案。
2 仿真实验分析
为了测试本文设计的园林景观三维数字化平台系统能够对三维园林景观图像进行高清呈现，设计了对比仿真实验。实验选择某园林景观的一角进行三维图像的呈现，使用传统的方法进行图像的三维重建，同时使用本文设计的园林景观三维数字化平台系统进行三维图像的重建，为了保证实验的有效性，使用两种方法同时进行试验。
2.1 参数设定
为避免出现图像的晃动，设置图像灰度色泽差的范围为30～50；设置三维图像的反距系数为5.4；为保证三维图像的稳定性，设置分别为3.6，3.2，3.0，3.5，根据上述仿真设定的参量以及环境进行实验，结果如图2，图3所示。
2.2 结果分析
分析图2结果得知，本文设计的园林景观三维数字化平台具有较低的失帧率，能够有效地保持三维图像的清晰度；分析图3结果得知，本文设计的园林景观三维数字化平台系统的丢包率更低，说明本文设计的平台所显示的三维图像更加稳定。
综上所述，本文设计的园林景观三维数字化平台系统能够有效地显示出三维园林景观的图像，并且保持较低的失帧率和丢包率，图3显示最终的丢包率为0，说明已经从根本上解决了三维图像晃动的问题。
3 结 语
本文设计了一种园林景观的三维数字化平台系统，运用离散高程计算对图像进行保帧处理，能够得到具有一定稳定性的图像，优化了边缘相关性的计算，保证了边缘算子的稳定性以及灰度梯度，从根本上解决了三维图像出现晃动的问题。通过本文的研究能够为园林景观的三维数字化平台提供良好的理论依据。
参考文献
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