園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割方法

劉 芳

(宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 宿州 234101)

隨著三維視覺圖像處理技術(shù)的發(fā)展，采用三維視覺特征分析方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道設(shè)計，結(jié)合園林景觀設(shè)計方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道的空間優(yōu)化組合設(shè)計，提高園林三維景觀綠化廊道的設(shè)計效果，采用圖像處理技術(shù)進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道設(shè)計，提高園林三維景觀綠化廊道設(shè)計的美感，在計算機(jī)視覺下進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道的優(yōu)化設(shè)計，構(gòu)建園林三維景觀綠化廊道視覺分析模型[1]，通過圖像重構(gòu)的方法，將園林三維景觀綠化廊道三維視景圖像反射到投影區(qū)域中，提高了園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的準(zhǔn)確分析和三維規(guī)劃設(shè)計能力[2]。本文提出基于銳化模板匹配的園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割方法，構(gòu)建園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的稀疏表示模型，建立園林三維景觀綠化廊道空間三維視景仿真模型，采用可視化的視覺重構(gòu)和特征提取方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割。最后進(jìn)行仿真實驗分析，得出有效性結(jié)論。

1 園林三維景觀綠化廊道視覺成像和模板匹配模型

1.1 園林三維景觀綠化廊道視覺成像

為了實現(xiàn)，在D維空間中進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的邊緣輪廓檢測，根據(jù)園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的紋理分布差異性，構(gòu)建園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的稀疏表示模型，采用分塊模板匹配方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺圖像重建[3]，得到園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的稀疏表示為：

u(x，y;t)=G(x，y;t)

(1)

(2)

其中，Δu為在園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的區(qū)域空間可視化分割的特征分量，Ag表示重建圖像整體梯度方向的像素強(qiáng)度，σ為園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的旋轉(zhuǎn)算子。根據(jù)園林三維景觀綠化廊道紋理的規(guī)則性進(jìn)行空間可視化分割處理，結(jié)合邊緣模板匹配方法[4]，得到園林三維景觀綠化廊道視覺空間可視化分割稀疏分布模型為：

f=〈f，dγ0〉dγ0+Rf

(3)

其中〈f，dγ0〉表示園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的像素特征點在dγ0方向上的峰值信噪比。根據(jù)上述分析，采用稀疏表示方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺重建和可視化分割[5]，構(gòu)建園林三維景觀模板匹配函數(shù)f(gi)為：

(4)

采用空間可視化分割的方法，由此獲得園林三維景觀綠化廊道視覺成像模型，進(jìn)行視覺圖像的背景差分重構(gòu)[7]。

1.2 圖像的模板匹配

采用分塊模板匹配方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的邊緣輪廓特征分解，提取園林三維景觀綠化廊道視覺分布特征量，提取園林三維景觀綠化廊道視覺圖像W的R、G、B分量，相應(yīng)得到園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的模板跟蹤值A(chǔ)R、AG、AB和WR、WG、WB，結(jié)合顏色分量特征分解的方法，得到園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割模板m*n，對園林三維景觀綠化廊道視覺圖像視覺信息特征量S'進(jìn)行稀疏化重構(gòu)，在邊緣輪廓分布區(qū)域(x'，y')，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道的紋理梯度分解[8]，采用一個4×4子塊空間可視化分割模型進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺重建，園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的空間可視化分割閾值為：

(5)

(6)

(7)

根據(jù)園林三維景觀綠化廊道的空間區(qū)域特征，進(jìn)行模板匹配，提高園林三維景觀綠化廊道的視覺分析能力。

2 綠化廊道空間可視化分割優(yōu)化

2.1 園林三維景觀綠化廊道視覺分布特征量提取

提取園林三維景觀綠化廊道視覺分布特征量，結(jié)合銳化模板特征匹配的方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間區(qū)域重構(gòu)，三維景觀綠化廊道圖像超分辨率重構(gòu)和模板匹配，得到園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的響應(yīng)函數(shù)型為：

Pyw3|xw3，θ，β∝Pyw3|xw3，θyw3|βi

(8)

在模板m*n區(qū)域內(nèi)對園林三維景觀綠化廊道視覺圖像進(jìn)行像素值區(qū)域重構(gòu)，根據(jù)園林三維景觀綠化廊道的紋理、細(xì)節(jié)區(qū)域特征量[10]，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道圖像超分辨率重構(gòu)和模板匹配，輸出為：

bnrβX=RβX-RβX1

(9)

構(gòu)建園林三維景觀綠化廊道視覺圖像視覺檢測模型，采用空間可視化分割的方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的空間可視化分割[11]，得到正態(tài)分布函數(shù)為：

(10)

園林三維景觀綠化廊道視覺的模糊區(qū)域大小為M×N，在最佳閾值分割下，得到園林三維景觀綠化廊道額RGB分解結(jié)果為：

(11)

綜上分析，對提取的園林三維景觀綠化廊道視覺圖像進(jìn)行色調(diào)映射和顏色特征分解，提高圖像的空間可視化分割能力。

采用分塊模板匹配方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺圖像融合，得到園林三維景觀的顏色空間數(shù)值為s(X，Y)，采用分塊模板匹配方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道的分區(qū)域映射，得到分割函數(shù)為：

(12)

其中，assoc(A，V)是園林三維景觀綠化廊道視覺特征分布的幅值，assoc(B，V)為園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換統(tǒng)計特征量[12]，圖像信息融合輸出為：

(13)

采用模糊區(qū)域重構(gòu)方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺可視化分割，得到分割圖像的表面點為：

(14)

其中，t0表示園林三維景觀綠化廊道視覺圖像的結(jié)構(gòu)相似度，綜上分析，結(jié)合銳化模板特征匹配的方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間區(qū)域重構(gòu)，提高廊道空間可視化分割能力。

2.2 廊道空間的可視化分割輸出

采用可視化的視覺重構(gòu)和特征提取方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割，圖像的超分辨像素分布序列為：

(15)

上式中，n=1，2，...，T，構(gòu)建圖像的相關(guān)性檢測模型，在相空間Edx，y中進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺分割，得到灰度像素值I(i，j)，由I(k)(i，j)表示如下：

(16)

采用低對比度圖像分割成M×N個2×2的子塊Gm，n，圖像的分塊融合的聯(lián)合分布為：

(17)

其中

g(m，n)(u，v)=I(k)g[2(m-1)+u，2(n-1)+v]

u∈{1，2};v∈{1，2};

(18)

圖1 算法的實現(xiàn)流程

其中，u為園林三維景觀綠化廊道視覺圖像p(i，j)在紋理聯(lián)合分布內(nèi)的灰度像素值，(i，j)為相應(yīng)像素的坐標(biāo)值。綜上分析，采用可視化的視覺重構(gòu)和特征提取方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割。改進(jìn)算法的實現(xiàn)流程如圖1所示。

3 仿真測試分析

對園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割的仿真實驗采用Matlab設(shè)計，園林三維景觀綠化廊道的空間分布區(qū)域為256×256×224，峰值信噪比為35dB，可視化分割的均方根誤差設(shè)定為0.012，像素強(qiáng)度為26dB，得到原始的園林三維景觀綠化廊道空間分布如圖2所示。

圖2 園林三維景觀綠化廊道空間分布

以圖2的園林三維景觀綠化廊道為研究對象，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割，得到分割結(jié)果如圖3所示。

(a)本文算法 (b)傳統(tǒng)算法圖3 園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割結(jié)果

分析圖3得知，采用本文方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割的分辨能力較好。測試分割誤差，得到對比結(jié)果見表1，分析表1得知，本文方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割的誤差較低。

表1 園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割誤差對比

4 結(jié)語

本文提出基于銳化模板匹配的園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割方法，進(jìn)行模板特征分布式重建，在園林三維景觀綠化廊道中，采用分區(qū)域特征匹配方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道視覺重建，采用分塊融合處理方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道的信息融合，采用可視化的視覺重構(gòu)和特征提取方法，進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割。分析得知，采用本文方法進(jìn)行園林三維景觀綠化廊道空間可視化分割的自適應(yīng)性較好，特征分辨能力較強(qiáng)，提高園林三維景觀綠化廊道的設(shè)計效果。