農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)研究

吳珊丹

摘 要： 為了降低農(nóng)業(yè)博覽園在展示過程中容易出現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)晃動的情況發(fā)生，設(shè)計一款農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)使用了三維視覺質(zhì)交器進(jìn)行三維展示，引入計算展示邊緣算子，對虛擬展示進(jìn)行三維構(gòu)建完成視覺三維體驗，建立視覺展示模型，對農(nóng)業(yè)博覽園進(jìn)行三維虛擬構(gòu)建，提升視覺的感官效果以及3D效果。實驗結(jié)果證明，設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)能夠進(jìn)行高仿真的三維視覺展示，展示過程沒有圖像晃動以及數(shù)據(jù)躍遷，能夠增加真實的三維體驗感覺。

關(guān)鍵詞： 農(nóng)業(yè)博覽園； 虛擬實現(xiàn)技術(shù)； 圖像晃動； 三維視覺； 展示系統(tǒng)； 邊緣算子

中圖分類號： TN911.73?34； TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）04?0027?03

Abstract： To reduce the easy occurrences of image data shake during the display process of agricultural exposition garden， a three?dimensional visual display system for virtual realization of agricultural exposition garden is designed. For hardware system， the three?dimensional visual quality AC converter is used for three?dimensional display. The edge operator is displayed by introducing calculation. The three?dimensional construction of virtual display is performed to complete the three?dimensional visual experience and establish the visual display model. The three?dimensional virtual construction is performed for the agricultural exposition garden to enhance the visual sensory effect and 3D effect. The experimental results show that the designed three?dimensional visual display system for virtual realization of agricultural exposition garden can simulate three?dimensional visual display， and no image shake and data transition exist during the display process， which can increase the three?dimensional sense of reality.

Keywords： agricultural exposition garden； virtual realization technology； image shake； three?dimensional vision； display system； edge operator

0 引 言

長時間以來，農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)園藝產(chǎn)品進(jìn)行公開的展示一直是一件非常難的事情，因為農(nóng)業(yè)博覽園的占地面積較大，并且涉及到的設(shè)施比較多，前期投入較大，各方渠道受益面較小缺少性價比。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)博覽園與虛擬實現(xiàn)技術(shù)相互融合能夠做到簡單的虛擬展示[1]，但是進(jìn)行展示過程中由于展示的內(nèi)容都是平面圖像，并且展示的圖像數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)晃動。針對上述問題，本文設(shè)計一套農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)使用了三維視覺質(zhì)交器進(jìn)行三維展示，引入計算展示邊緣算子，對虛擬展示進(jìn)行三維構(gòu)建完成視覺三維體驗，改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)博覽園的平面虛擬展示過程，邊緣算子消除圖像數(shù)據(jù)躍遷發(fā)生，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像晃動現(xiàn)象，三維視覺展示中應(yīng)用了視覺展示模型，對農(nóng)業(yè)博覽園進(jìn)行三維虛擬構(gòu)建，極大地提升視覺的感官效果以及3D效果。本文為了驗證設(shè)計系統(tǒng)的有效性設(shè)計了對比仿真實驗，通過實驗數(shù)據(jù)的分析，得到本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)能夠進(jìn)行三維視覺的展示。

1 農(nóng)業(yè)博覽園三維視覺展示系統(tǒng)設(shè)計方案

1.1 引入計算展示邊緣算子

本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)引入計算展示邊緣算子，算子本身是一個標(biāo)量，標(biāo)量最大的特點是帶有一定的同級性，因此進(jìn)行設(shè)定后的數(shù)據(jù)不會發(fā)生屬相變化[2]，有效地保證了數(shù)據(jù)展示過程中的穩(wěn)定性。假設(shè)農(nóng)業(yè)博覽園的平面圖像的展示函數(shù)為[fx，y]，那么定義展示邊框為：

經(jīng)過上述過程完成了對農(nóng)業(yè)博覽園的虛擬現(xiàn)實圖像的三維視覺轉(zhuǎn)換以及展示數(shù)據(jù)的條件設(shè)定過程。

1.2 農(nóng)業(yè)博覽園三維視覺展示實現(xiàn)

在上述轉(zhuǎn)化的三維視覺的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及條件限定，能對農(nóng)業(yè)博覽園三維視覺數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)代換，但是不能進(jìn)行真正意義上的三維視覺展示，本文設(shè)計農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)在實現(xiàn)過程運行展示模型對轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)，展示模型能對圖像以及音頻進(jìn)行有機(jī)聯(lián)動，本文使用展示模型如下：

式中：[A]為農(nóng)業(yè)博覽園展示成像在像素[x]方向的視覺呈現(xiàn)值；[t（x）]為農(nóng)業(yè)博覽園成像在展示域中視覺色澤分布；[J（x）]為農(nóng)業(yè)博覽園展示音頻結(jié)合率，在視覺圖像發(fā)生轉(zhuǎn)變過程中音頻也會隨之發(fā)生變化[9?10]。經(jīng)過上述過程完成對農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)設(shè)計。endprint

2 仿真實驗分析

2.1 參數(shù)設(shè)定

為了保證本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)的有效性，對試驗參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，本文選取農(nóng)業(yè)博覽園的虛擬展示圖像是局部圖像，這樣方便實驗過程中的有效呈現(xiàn)，農(nóng)業(yè)博覽園的局部音效已經(jīng)通過掃描進(jìn)行三維記錄，但是需要對試驗基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，試驗基本數(shù)據(jù)如表1所示。

2.2 數(shù)據(jù)處理及分析

為了保證本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)能夠進(jìn)行三維視覺的完整呈現(xiàn)，需要對實驗三維視覺展示代碼進(jìn)行調(diào)試，代碼參數(shù)調(diào)節(jié)過程見表2。

2.3 結(jié)果對比分析

本文為了能夠?qū)φ故境潭冗M(jìn)行有效評價使用第三方測試軟件進(jìn)行展示成果的描素打分，通過三方軟件以及人工的視覺感官體驗進(jìn)行評價，對比試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3中的數(shù)據(jù)分析能夠看出，本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)比傳統(tǒng)虛擬展示系統(tǒng)的視覺聚焦能力要高出2倍以上，視覺聚焦能力即范迪克指數(shù)，是衡量視覺感官以及多感官沖擊力的指數(shù)，最大限額是8.0，達(dá)到4.0以上的數(shù)據(jù)說明已經(jīng)具備調(diào)用多感官感知的能力。

本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)與傳統(tǒng)虛擬展示系統(tǒng)。使用測試軟件進(jìn)行基本參數(shù)的比較，圖1為對視試驗結(jié)果。

從圖1的對比曲線可以看出，本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)的圖像分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)虛擬展示系統(tǒng)，說明本文設(shè)計的系統(tǒng)能夠在展示過程中進(jìn)行更高清晰度的顯示。實驗過程中本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)能夠進(jìn)行三維視覺模擬，對比傳統(tǒng)展示方法能夠進(jìn)行3D展示。因此在測試軟件的測試過程中需要進(jìn)行基數(shù)的統(tǒng)一，這樣能夠更好地對兩種方法進(jìn)行測試，對兩種方法的模擬程度進(jìn)行測試結(jié)果見圖2，為了體現(xiàn)對比程度設(shè)置了理論參考值。

由圖2可知，本文設(shè)計的農(nóng)業(yè)博覽園虛擬實現(xiàn)三維視覺展示系統(tǒng)在隨著圖像變化速率的加快更加接近理論值，傳統(tǒng)方法與理論值相比較具有較大的波動性，說明其會隨著圖像頻率的變換模擬程度發(fā)生一定的影響，這也是在展示過程中易出現(xiàn)展示圖像晃動的原因。

3 結(jié) 語

本文中硬件系統(tǒng)使用三維視覺質(zhì)交器進(jìn)行三維展示，引入計算展示邊緣算子，對虛擬展示進(jìn)行三維構(gòu)建完成視覺三維體驗，改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)博覽園的平面虛擬展示過程，邊緣算子消除圖像數(shù)據(jù)躍遷發(fā)生，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)圖像晃動現(xiàn)象，三維視覺展示中應(yīng)用視覺展示模型，對農(nóng)業(yè)博覽園進(jìn)行三維虛擬構(gòu)建，極大地提升了視覺的感官效果以及3D效果。希望通過本文研究能夠提高農(nóng)業(yè)博覽園的展示手段。

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