模塊化技術在建筑墻體裝飾設計中的應用研究

吳 珺

(合肥職業(yè)技術學院，合肥 241000)

0 引言

隨著現(xiàn)代建筑和裝飾業(yè)的快速發(fā)展，對建筑墻體裝飾設計提出了更高的要求，進行建筑墻體裝飾設計是整個家居裝飾設計的基礎，研究建筑墻體裝飾設計方法是建立在對建筑墻體裝飾的圖案優(yōu)化分析基礎上的，在計算機視覺環(huán)境下進行建筑墻體裝飾圖案的分析和設計，采用現(xiàn)代圖像處理技術，進行建筑墻體裝飾圖案設計，構造建筑墻體裝飾設計的圖像信息處理模型[1]，實現(xiàn)建筑墻體裝飾的構圖、色彩等優(yōu)化設計，提高建筑墻體裝飾的信息表達能力，促進建筑墻體裝飾的優(yōu)化設計。提出基于模塊化技術和視覺重構的建筑墻體裝飾設計方法，構建建筑墻體裝飾圖案的分析模型，采用模塊化特征匹配方法實現(xiàn)對建筑墻體裝飾的圖案重構[2]，實現(xiàn)建筑墻體裝飾的優(yōu)化設計。最后進行仿真實驗分析，展示了該方法在提高建筑墻體裝飾設計效果方面的優(yōu)越性能。

1 建筑墻體裝飾的圖案信息采集和特征分析

1.1 建筑墻體裝飾設計的圖案采集

為了實現(xiàn)建筑墻體裝飾設計優(yōu)化，采用計算機視覺特征分析技術對建筑墻體裝飾設計的圖案進行采集，對采集的建筑墻體裝飾設計圖案采用超像素融合方法進行信息融合處理，在紋理分布區(qū)域中對建筑墻體裝飾的圖案紋理進行智能匹配[3]。采用圖像特征重構空間技術，讀取建筑墻體裝飾圖案的三維紋理特征量，結合三維數據智能識別方法，形成建筑墻體裝飾的圖像信息處理庫，讀取建筑墻體裝飾圖案的紋理特征集，建立raw文件。按照特征采樣技術，建立建筑墻體裝飾的緩存數據庫，并將圖像存儲在device memory中，根據device memory中建筑墻體裝飾設計的信息處理庫，讀取建筑墻體裝飾圖像信息和紋理信息[4]。假設建筑墻體裝飾的圖像分布像素集為n，輸出的建筑墻體裝飾像素融合特征量為P(1)=[1-L-1]m-1，根據建筑墻體裝飾圖案的分布進行紋理點對配對，得到建筑墻體裝飾的信息采集模型為：

(1)

(2)

在視覺傳達下進行建筑墻體裝飾圖案特征匹配，采用分塊融合的方法，構建建筑墻體裝飾圖案的相空間重構模型[5]，在像素點(x，y，σ)處，提取建筑墻體裝飾設計圖像的邊界特征信息，進行圖像檢測，得到鄰域幀強度為：

(3)

式中：Lxx(x，σ)為建筑墻體裝飾圖案紋理分布集；Lxy和Lyy為相似度特征量，根據建筑墻體裝飾圖案的邊緣像素集分布，實現(xiàn)建筑墻體的區(qū)域分塊重構，得到P(i，j)的邊緣能量值，得到建筑墻體裝飾圖像的模塊化視覺特征采集模型為：

(4)

式(4)中

(5)

綜上分析，實現(xiàn)對建筑墻體裝飾設計的圖像采集，根據圖像采集結果進行視覺重構，提高建筑墻體的裝飾設計效果。

1.2 建筑墻體裝飾設計的圖像特征分析

(6)

在建筑墻體裝飾圖案的特征分布灰度鄰域內，得到建筑墻體裝飾設計的紋理分布特征量為：

(7)

式中：m和n為建筑墻體裝飾圖案的三維的圖像投影編號；i和j為建筑墻體裝飾紋理圖案的特征匹配點；θ為建筑墻體裝飾紋理圖案的分塊融合中心，采用像素特征量統(tǒng)計分析方法，得到建筑墻體裝飾的主成分特征分量記為：

(8)

(9)

2 建筑墻體裝飾圖案設計優(yōu)化

2.1 建筑墻體裝飾設計的色彩融合處理

在上述構建建筑墻體裝飾圖案分析模型采用計算機視覺特征分析技術進行建筑墻體裝飾設計的圖案采集的基礎上，進行建筑墻體裝飾設計優(yōu)化，計算建筑墻體裝飾圖案的邊緣信息特征量，采用邊緣輪廓檢測方法[7]，得到優(yōu)化的建筑墻體裝飾圖案特征提取輸出為：

(10)

其中：

(11)

圖1 建筑墻體裝飾的模塊化匹配模型

令Ix為建筑墻體裝飾的模塊化分塊特征匹配集，其中x=P、N，提取建筑墻體裝飾設計圖案的邊界信息特征量，結合模糊識別方法進行建筑墻體裝飾設計的色彩融合性分析，建筑墻體裝飾圖案的活動輪廓為：

(12)

(13)

式中：Q為建筑墻體裝飾圖案的邊緣尺度；W為弱邊緣特征量，采用正則化特征融合方法進行建筑墻體裝飾圖案紋理信息增強和優(yōu)化檢測，在紋理映射變換下，得到特征匹配度為：

(14)

(15)

以提取的裝飾圖案色譜分布為基礎，進行分塊匹配，得到建筑墻體裝飾圖案設計的色彩融合模型，根據色彩融合結果，進行裝飾設計優(yōu)化[8]。

2.2 建筑墻體裝飾設計的模塊化技術優(yōu)化

根據已知建筑墻體裝飾的模塊化匹配值，得到建筑墻體裝飾的紋理分布強度滿足I(x)=1，確定建筑墻體裝飾的區(qū)域模板匹配值為：

(16)

采用自適應分塊特征匹配方法確定建筑墻體裝飾的優(yōu)先級特征分布集[9]，得到建筑墻體裝飾圖案邊緣融合特征集用式(17)描述為：

(17)

采用紋理智能匹配方法進行建筑墻體裝飾的模板配準，配準函數為：

(18)

采用模塊化技術，利用兩幅建筑墻體裝飾圖案的差異性特征量[10]，得到建筑墻體裝飾的相似度特征匹配函數為：

SPEC(t，f)=|STFT(t，f)|2。

(19)

采用邊緣檢測算法得到建筑墻體裝飾設計的分塊特征匹配函數，描述為：

(20)

在N×N窗口內，以wi為自適應加權向量，得到建筑墻體裝飾的優(yōu)化設計輸出為：

Iif(x，y)=I×G(x，y，σi)，

(21)

Iiv(x，y)=I×stdfilt(x，y，wi)，

(22)

Sgif(x，y)=-log(Pif(x，y))，

(23)

3 仿真實驗與結果分析

為了測試改進方法在實現(xiàn)建筑墻體裝飾優(yōu)化設計中的應用性能，進行實驗分析，在Matlab中進行建筑墻體裝飾設計仿真實驗，建筑墻體裝飾的圖案信息采集的幀掃描頻率為25 kHz，初始像素集為1 200×1 200，建筑墻體裝飾圖案分布的主成分特征量為1.47，誤差匹配的范圍為0.54～0.87，建筑墻體裝飾的特征分塊尺度為a=0.56，自適應迭代步數100，分塊大小為500，根據上述參數設定，進行建筑墻體裝飾優(yōu)化設計，得到建筑墻體裝飾圖案如圖2所示。

圖2 原始的建筑墻體裝飾圖案

以圖2的圖案為研究對象，對采集的建筑墻體裝飾設計圖案采用超像素融合方法進行裝飾信息融合和特征重構，提取建筑墻體裝飾設計圖案的邊界信息特征量，實現(xiàn)建筑墻體裝飾優(yōu)化，得到優(yōu)化設計效果圖如圖3所示。

分析圖3得知，采用該方法能有效實現(xiàn)模塊化技術的建筑墻體裝飾圖案設計，紋理和色彩的匹配效果較好。測試建筑墻體裝飾的色彩匹配能力，得到對比結果見表1，分析得知，所提方法進行建筑墻體裝飾設計的色彩匹配能力較好，設計的滿意度水平較高。

圖3 建筑墻體裝飾設計優(yōu)化圖

迭代次數改進方法色彩分辨方法主成分分析方法1000.9450.8650.8452000.9770.8760.8873000.9890.9120.9234000.9970.9340.956

4 結語

構造建筑墻體裝飾設計的圖像信息處理模型，實現(xiàn)建筑墻體裝飾的構圖、色彩等優(yōu)化設計，提高建筑墻體裝飾的信息表達能力，提出基于模塊化技術和視覺重構的建筑墻體裝飾設計方法，在視覺傳達下進行建筑墻體裝飾圖案特征匹配，采用分塊融合的方法，構建建筑墻體裝飾圖案的相空間重構模型，采用像素特征量統(tǒng)計分析方法進行紋理匹配根據已知建筑墻體裝飾的模塊化匹配值，采用自適應分塊特征匹配方法確定建筑墻體裝飾的優(yōu)先級特征分布集，實現(xiàn)對建筑墻體裝飾的圖案重構和優(yōu)化設計。研究得知，該方法進行建筑墻體裝飾設計的效果較好。