基于数字虚拟技术的环境艺术三维景观模型构建_王雅洁.pdf

科技论坛2022.241280 引言随着我国社会经济的不断发展，计算机三维景观模型虚拟技术也得到了良好的发展与普及，尤其是在信息技术与软件工程技术的大力推动下，许多针对环境艺术的三维景观建模工作只需要在现场通过移动设备就能够完成，大幅提升了设计工作的实时性1。因此，在现阶段的景观设计工作中，需要进一步加强对于数字虚拟技术的开发，通过高水平的三维景观构建技术为景观设计提供更加全面的支持2。1 三维图像的重构本次研究所使用的三维动画模拟软件为 Autodesk Maya，通过分块像素特征匹配的方式重构环境艺术的三维视觉特征，并借由向量量化分解技术来实现三维动画成像，对成像结果中的颜色特征分量加以提取，进而提升整个模型对颜色特征分辨能力和主成分特征分析能力3。通过自适应特征检测技术针对三维动画进行多视点融合跟踪，进而获取成像结果中的边缘轮廓特征值，多视点重构模型如图 1 所示。本次研究通过多重纹理融合技术来对三维动画图像进行动态化的融合处理，首先需要对某一环境区域内的分块像素自相关函数进行定义4，定义方法如下：()()21,niiiiiZI x yI xx yy=+（1）上式将三维动画图像动态融合的边缘特征点记为(),iix y；将环境设计特征分块的融合像素集记为x 和y，根据特征分解和像素边缘融合方法，三维动画模拟特征重构的像素特征量输出可表示为：IIZ=+（2）图 1 三维成像的多视点重构模型上式将三维成像的边界像素点记为I，通过 Kronecker Delta 函数将三维成像的先验分布场分割为几个不同的区域，三维分布场相关系数的计算方法如下：()1niCI l k=（3）上式将空间区域分割特征值记为 l，将模糊相关性特征检测的像素值记为 k。本次研究通过三维颜色特征空间的特征分解的方式来重构环境艺术三维图像，进而获取三维动态特征量，最后完成图像信息的采集工作。基于数字虚拟技术的环境艺术三维景观模型构建王雅洁（陕西学前师范学院，陕西西安，710100）摘要：本研究基于环境艺术景观设计数字化方面的需求，提出了一套基于数字虚拟技术的环境艺术三维景观模型构建方案，通过分解三维颜色特征空间特征的方式重构乡村景观三维模型，并对该模型的重建效果进行了仿真分析。关键词：三维视觉；环境设计；乡村景观；三维动画技术中图分类号：TN919 文献标识码：AConstructionof3DlandscapemodelofenvironmentalartbasedondigitalvirtualtechnologyWang Yajie（Shaanxi Xueqian Normal University,Xi an Shaanxi,710100）Abstract:Based on the demand of digitalization of environmental art landscape design,this research puts forward a set of construction scheme of Environmental Art 3D landscape model based on digital virtual technology,reconstructs the rural landscape 3D model by decomposing the spatial characteristics of 3D color features,and makes simulation analysis on the reconstruction effect of the model.Keywords:3D vision;environmental design;rural landscape;3D animation technologyDOI:10.16520/ki.1000-8519.2022.24.034科技论坛2022.241292 提取三维动态特征量本次研究通过虚拟视景重构的方式来针对景观环境进行特征投影处理并采集三维动画图像，并对三维动力图像实施边缘轮廓检测和二值拟合处理，其中边缘轮廓检测所使用的方法为包络轮廓检测法，并基于计三维动画图像的色彩空间分块融合特征值来更新模型，进而获得如下所示的迭代公式：()()1AClk=+（4）上式将控制三维成像的两个分布场记为，进而得到三维动画图像的灰度像素特征量。本次研究利用 Euler Lagrange 方程得出如下所示的三维动画图像观测点边界区域方程：dAAdtii=（5）利用边缘轮廓特征检测结果，设计者能够对三维动画图像细节部分进行有针对性地强化。假定三维动画图像呈正态分布，通过连续重构法能够获取如下所示的三维动态特征重构输出：()()()()121,vminmaxsmpmBBGvvMh wTCx yHh hhh=（6）在此基础上可通过 RGB 分解的方式来提取三维动画图像的颜色分量，处理方法如下：,sR G Bwhf=（7）上式将 RGB 分量记为,R G Bf，将标准差为s的 2D 高斯核记为sh，三维动画的边缘轮廓检测输出为：()fmPhTw=+（8）上式将标准差为f的 2D 高斯核记为fh，基于已经获取的颜色特征提取结果来提取三维动态特征量。3 分块融合处理本次研究通过 Autodesk Maya 软件来优化景观环境的设计方案，通过 RGB 分解的方式来提取三维动画图像的颜色分量，三维动画图像 Harris 角点分布信息的表达方式如下：12v=+，21s1=，h=（9）上式将特征重构空间中三维动画图像的椭圆主方向角记为，将长半轴长度记为1，将短半轴长度记为1。因此，三维动画图像像素分布序列的表达方式如下：1minnmshdev=（10）上式将图像特征象素点分布序列在多线性融合模型中的权值系数记为 e，将迭代总步数记为 m。设 1Niiaa=为 N 个标量所构成的三维动画图像向量量化特征分解值，在此基础上通过多特征融合的方式来分解边缘像素，进而获取如下所示的分块融合处理模型：Hgad=（11）上式将三维动画图像的灰度像素级记为g，并在此基础上针对三维动画图像实施分块融合处理。4 三维动画重构本次研究通过分块区域重构的方式来实现三维动画重构，通过区域块分割方法的方式来获取三维动画重构的几何不变矩相关系数，区域块分割的结果如下：()b jiy=+（12）上式将图像像素序列每一帧中分块区域的位置记为 b，将三维动画图像的定义域记为 y，将图像像素初始值的分布坐标记为(),j i，将 b 与 y 的相关系数记为。在此基础上对图像暗原色先验特征信息进行提取，并通过灰度像素信息融合的方法重构图像特征，进而实现自适应的图像信息融合，标记景观灰度轮廓点，单个像素值 P 的传达方式如下：()112nkkPr ji=+（13）上式将图像特征分布直方图特征值记为 r，接下来需要对图像的动态信息融合特征量进行构建，本次研究通过自动分块技术获取 MN 个 22 的景观环境子块 Gm,n，经过图像动态信息重构处理后得到以下计算结果：()()()(),1,11,21,2,;1,2,2,12,2m nm nm nm nm nggGmM nNgg=（14）接下来研究基于景观环境实体来标定三维动画信息，进而获取图像动态信息特征匹配集，该匹配集表示为 G1=Gm,n，即以二维层状图的方式加以表示，最终获取如下所示的三维动画重构输出结果：1MGP=（15）在三维动画图像设计中通过颜色模板空间投影算法实施分块融合处理，可以使三维动画的重构能力得到显著提升。5 三维动画重建及结果本 次 研 究 利 用 SoftImag、3DStudio MAX、Autodesk Maya 等软件针对景观环境实施三维模型重建，将先验像素值设置为 640480，梯度特征系数为 1.45，于 200200 的网格区域平均分布环境观赏点，并以景观环境中的一棵树为例实施三维动画模拟，于 2 个垂直面的纹理映射和 1 个面的纹理映射区域中实施操作，最终得到如图 2 所示的重建结果。经仿真实现发现，本次研究所提出的三维动画重建方案（下转第 132 页）科技论坛2022.24132关操作，例如，在电力系统中进行数据采集操作时，可利用相关设备对电力网络的运行状态进行监控。也就是说，电子信息技术的应用不仅能够提升电力系统设备的性能与管理水平，而且还可以进一步提高对电能利用效率，从而实现电力企业经济效益的最大化。这就意味着，完善电子信息技术在生产环节的整合以及优化电子生产流程可以最大程度上地完善电子信息技术在电力自动化上的实践应用7。4.3 完善电力自动化系统功能技术当前，我国电力自动化系统功能技术发展较为迅速，其涵盖了计算机通信、网络控制等方面的内容，通过对这些功能技术进行合理应用，能够进一步完善电力自动化系统的应用功能。在计算机通讯方面，电力自动化可以利用电脑通讯以网络方式与其他装置通讯，方便真正意义上的电力自动化，随着科技的飞速发展，各种设备的种类也越来越多，目前许多设备都在使用电脑通信技术。而在网络控制方面，网络控制是一种复杂的信息处理过程，其主要包括数据采集、数据传输与数据存储等内容，当前我国电子信息技术在电网运行管理中应用十分广泛，通过对其进行合理优化和完善，能够有效提升系统运行稳定性，但是目前，我国在电力自动化领域的应用尚处于起步阶段，尚需深入的研究与探讨，电力自动化系统的管理大多采用了数据库，它包含了用户管理、调度管理、发电、供电、配电、电力设备等多种功能，这要求着相关人员引起对该方面的重视。参考文献1 何斌.电子信息技术在电力自动化系统中的应用 J.石河子科技,2021(06):16-17.2 郑佳佳.电子信息技术在电力自动化系统中的应用 J.中国高新科技,2021(15):39-40.3 林鸽.电子信息技术在电力自动化系统中的应用 J.信息系统工程,2021(05):85-87.4 黄建剑.浅谈电子信息技术在电力自动化系统中的应用J.电脑知识与技术,2021,17(14):204-205+212.5 许楚佳.电子信息技术在电力自动化系统中的应用 J.电子技术与软件工程,2021(08):138-139.6 刘凡.电子信息技术在电力自动化系统中的应用探讨 J.中国新通信,2020,22(18):102-103.7 方镇宏.电子信息技术在电力自动化系统中的实际应用初探 J.电力设备管理,2020(08):172-173.获取了良好的视觉重构效果。在视线变动过程中未出现明显的视觉误差，具有较强的视觉能力。（a）一个面的纹理映射（b）两个垂直面分别贴上纹理图 2 三维动画重建结果参考文献1 曹明兰,李亚东,冯海英,蔡彩.倾斜摄影与激光扫描技术结合的 3D 森林景观建模 J.中南林业科技大学学报,2019,39(12):10-15+33.2 李琴,霍山.3DMAX 三维虚拟景观的建模和虚拟设计 J.现代电子技术,2019,42(17):163-167.3 唐曌堃.结合废旧工业的景观雕塑对环境污染降低作用建模研究 J.环境科学与管理,2019,44(08):36-41.4 杨冰清,刘星,付建军.Sketchup 在景观设计 BIM 建模中的应用和探索 J.建筑设计管理,2019,36(07):93-96.5 徐帅军.基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模探析 J.甘肃科技,2018,34(21):26-27.6 潘俊峰,刘翀,李建华.校园环境景观建模及动画漫游展示设计研究 J.工业设计,2018(06):57-58.7 张宝平,黄庆丰.关于三维城市景观实体准确测量优化建模仿真 J.计算机仿真,2018,35(05):229-232.8 李烨.基于倾斜摄影测量技术的三维数字城市建模 J.中国高新区,2018(01):38.9 刘全海,冉慧敏,李楼.顾及地形特征的三维道路及景观快速建模方法 J.测绘通报,2016(06):30-34.10 刘宁,李子蓉,吴江鸿.3DS MAX 建模方法及园林景观效果图制作分析 J.安