水 源

（合肥學(xué)院 藝術(shù)設(shè)計(jì)系， 安徽 合肥230001）

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)城市人居生活質(zhì)量提出了更高的要求，越來(lái)越多的園林景觀和公園建設(shè)不斷推進(jìn)，為滿(mǎn)足人們的生活和休閑需求提供保障.在帶狀園林廊道設(shè)計(jì)中，通過(guò)融合生態(tài)策略考慮，研究帶狀園林廊道的中軸線設(shè)計(jì)方法，結(jié)合帶狀園林廊道的風(fēng)格設(shè)計(jì)需求，合理利用中軸線的起控點(diǎn)進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)，提高帶狀園林廊道設(shè)計(jì)的人居合理性，相關(guān)的帶狀園林廊道中軸線的布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究受到人們的極大重視［1］.對(duì)帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)是建立在對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像處理和自適應(yīng)特征檢測(cè)基礎(chǔ)上，合理利用帶狀園林廊道中軸線布局分布，從人居體驗(yàn)和審美需求上進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高園林景觀的視覺(jué)表達(dá)能力［2］.本文提出一種融合生態(tài)策略的帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)方法，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像處理技術(shù)，進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局優(yōu)化設(shè)計(jì).在生態(tài)因素的約束下，采用相關(guān)性匹配和濾波檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道中軸線布局的視覺(jué)圖像優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行性能測(cè)試，得到有效性結(jié)論.

1 帶狀園林廊道中軸線布局的視覺(jué)圖像分析和軸線幾何性轉(zhuǎn)換

1.1 帶狀園林廊道中軸線布局的視覺(jué)圖像分析

為了實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道中軸線布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)，構(gòu)建帶狀園林廊道視覺(jué)特征分布的均勻分布模型［3］，得到帶狀園林廊道圖像的網(wǎng)格分布模型如圖1 所示.

圖1 帶狀園林廊道圖像的網(wǎng)格分布模型

在圖1 所示的網(wǎng)格模型中進(jìn)行帶狀園林廊道圖像的景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)和紋理特征渲染，融合生態(tài)信息融合方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局的關(guān)聯(lián)性特征分解，設(shè)三維帶狀園林廊道圖像融合的像素序列的分布矩陣描述為：

采用動(dòng)態(tài)約束和灰度邊緣重建方法，出基于RGB 圖像重建的帶狀園林廊道色彩特征，結(jié)合輪廓邊界特征分解方法和主成分分析方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤識(shí)別，對(duì)景觀圖像進(jìn)行RGB 顏色特征分解，提取帶狀園林廊道色彩分布的相似度特征量，構(gòu)建帶狀園林廊道中軸線分布的像素點(diǎn)集合為：

采用顏色相似度函數(shù)分析方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線分布的自適應(yīng)加權(quán)控制，根據(jù)模糊指向性分布進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線分布視覺(jué)圖像的顏色特征分割，檢測(cè)篩選出左右視差圖，得到帶狀園林廊道中軸線分布的逆加權(quán)f(gi)為：

構(gòu)建帶狀園林廊道圖像的特征分析模型，采用視差圖特征匹配方法進(jìn)行帶狀園林廊道的中軸線分割和自適應(yīng)分塊區(qū)域匹配，在Taubin 平滑區(qū)域重新賦予視差值，進(jìn)行帶狀園林廊道圖像的小波尺度分解和均衡控制［4］，采用紋理變換方法進(jìn)行帶狀園林廊道的中軸線布局設(shè)計(jì)，得到帶狀園林廊道中軸線布局的模糊分割向量集表達(dá)式為：

按照樣本模板尺寸匹配方法，進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設(shè)計(jì)，基于融合性生態(tài)策略，在灰度像素區(qū)域中進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局區(qū)域塊匹配，提高對(duì)帶狀園林廊道圖像的特征識(shí)別和顏色空 間 表 達(dá) 能 力［5］.

1.2 軸線幾何性轉(zhuǎn)換

采用區(qū)域分割方法，提取帶狀園林廊道中軸線布局型設(shè)計(jì)場(chǎng)景狀態(tài)信息，采用自相關(guān)特征匹配方法［6］，得到帶狀園林廊道色彩特征自動(dòng)提取的灰度像素集為得到帶狀園林廊道中軸線分布的平滑函數(shù)為：

其中：

式中，I(x, y)表示帶狀園林廊道圖像在(x, y)處的區(qū)域像素值，L(x, y, σ)表示Taubin 平滑算子，G(x, y, σ)表示為帶狀園林廊道色彩特征塊匹配特征系數(shù)，計(jì)算式為：

判斷帶狀園林廊道中軸線的邊緣輪廓信息，根據(jù)顏色特征匹配和分塊分割方法，在融合生態(tài)策略下進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)［7］，構(gòu)建帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)的色彩差異，用E(d(x, y))表示中軸線布局設(shè)計(jì)的紋理稀疏點(diǎn)分布距離，得到圖像融合的量化特征向量由此實(shí)現(xiàn)對(duì)帶狀園林廊道中軸線分區(qū)匹配和特征分離，采用3DStudio MAX 和Multigen Creato 進(jìn)行三維重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道圖像的平滑濾波［8］，在對(duì)帶狀園林廊道中軸線的信息增強(qiáng)處理的基礎(chǔ)上，得到帶狀園林廊道圖像的差分特征量近似解：

其中：x1,x2,x3…,xT是帶狀園林廊道色彩分割的子塊特征量，T 為帶狀園林廊道圖像邊緣信息的特征分量.融合生態(tài)因素考慮，采用塊匹配和分塊區(qū)域檢測(cè)方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測(cè)［9］，提取帶狀園林廊道景觀圖像的譜特征量，建立帶狀園林廊道圖像的統(tǒng)計(jì)形狀模型，得到兩個(gè)相鄰像素集為：

其中：

定義ELBF為帶狀園林廊道圖像的局部模板匹配項(xiàng)，ERGB是塊匹配和分塊區(qū)域檢測(cè)的融合系數(shù)， 由此實(shí)現(xiàn)軸線幾何性轉(zhuǎn)換.

2 帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 邊緣輪廓檢測(cè)和分塊匹配

在上述構(gòu)建帶狀園林廊道景觀設(shè)計(jì)的圖像采集模型的基礎(chǔ)上，融合生態(tài)因素考慮，采用塊匹配和分塊區(qū)域檢測(cè)方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測(cè)，采用稀疏線性分割方法，設(shè)置帶狀園林廊道圖像向量量化特征量，提取帶狀園林廊道景觀的模糊關(guān)聯(lián)集：

采用圖像融合方法進(jìn)行帶狀園林廊道景觀設(shè)計(jì)的色彩信息融合和動(dòng)態(tài)跟蹤識(shí)別，得到帶狀園林廊道景觀設(shè)計(jì)的約束邊界點(diǎn)用p*=(X(cs2), θ*, ρ*)描述，帶狀園林廊道景觀圖像邊緣信息特征分量為：

重新設(shè)置帶狀園林廊道中軸線分布的邊緣輪廓信息，構(gòu)建稀疏線性方程組，針對(duì)帶狀園林廊道中軸線布局圖像存在場(chǎng)景模型交叉而導(dǎo)致帶狀園林廊道中軸線布局失穩(wěn)的問(wèn)題，融合生態(tài)策略，構(gòu)建帶狀園林廊道中軸線分布的灰度像素特征分布為：

提取反應(yīng)人類(lèi)視覺(jué)特征的帶狀園林廊道色彩的顏色特征量，設(shè)置圖像的聯(lián)合模板匹配系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶狀園林廊道圖像輪廓特征提取和重構(gòu)，采用色彩模式自動(dòng)分類(lèi)和角點(diǎn)檢測(cè)方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線的優(yōu)化布局，得到圖像的色彩特征自動(dòng)提取表達(dá)式為：

2.2 中軸線布局優(yōu)化輸出和景觀設(shè)計(jì)優(yōu)化

采用色彩模式自動(dòng)分類(lèi)和角點(diǎn)檢測(cè)方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線的優(yōu)化布局，在生態(tài)因素的約束下，采用邊緣輪廓檢測(cè)方法進(jìn)行中軸線布局優(yōu)化設(shè)計(jì)，提取反映帶狀園林廊道中軸線分布的顏色特征量，采用平滑濾波方法，進(jìn)行圖像的稀疏點(diǎn)重構(gòu)，得圖像的色彩稀疏點(diǎn)重構(gòu)輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

其中，Gnew和Gold分別表示帶狀園林廊道圖像的低頻分量和高頻分量.根據(jù)視點(diǎn)ψq″的位置來(lái)確定帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬的梯度向量的模為：

其中f(x,y)為帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬分布場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)中(x,y)點(diǎn)的邊緣像素集，根據(jù)對(duì)帶狀園林廊道圖像的信息增強(qiáng)處理結(jié)果，在生態(tài)因素的約束下，采用相關(guān)性匹配和濾波檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道中軸線布局的視覺(jué)圖像優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了帶狀園林廊道中軸線布局的生態(tài)保護(hù)性和模糊指向性［10］.帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設(shè)計(jì)的塊匹配示意圖如圖2 所示.

圖2 帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設(shè)計(jì)的塊匹配示意圖

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

為了測(cè)試本文方法在實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)和視覺(jué)優(yōu)化處理中的性能，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，采用3DStudio MAX 和Multigen Creator 軟件進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬和幾何建模，采用視景仿真渲染軟件Vega Prime 進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局三維模擬設(shè)計(jì)的視景渲染，在嵌入式Linux 平臺(tái)下進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局型設(shè)計(jì)視景仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)，成像的分辨率為1 400×1 000 像素，分塊區(qū)域?yàn)?00×200 像素，帶狀園林廊道中軸線長(zhǎng)度為120 像素，根據(jù)上述參量設(shè)定，進(jìn)行融合生態(tài)策略下的帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)，得到原始視覺(jué)圖像如圖3 所示.

圖3 帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)原始圖像

以圖3 為輸入，構(gòu)建帶狀園林廊道景觀設(shè)計(jì)的圖像采集模型，融合生態(tài)因素考慮，采用塊匹配和分塊區(qū)域檢測(cè)方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測(cè)和中軸線布局，得到布局設(shè)計(jì)結(jié)果如圖4 所示.

圖4 帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測(cè)和中軸線布局

分析圖4 得知， 采用本文模型能有效實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測(cè)和中軸線布局設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的合理性，得到帶狀園林廊道中軸線布局的合理性概率分布如圖5 所示.

圖5 帶狀園林廊道中軸線布局的合理性概率分布

分析圖5 得知，本文方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)的合理性較好.

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種融合生態(tài)策略的帶狀園林廊道中軸線布局設(shè)計(jì)方法，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像處理技術(shù)，進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局優(yōu)化設(shè)計(jì).構(gòu)建帶狀園林廊道景觀設(shè)計(jì)的圖像采集模型，融合生態(tài)因素考慮，采用塊匹配和分塊區(qū)域檢測(cè)方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測(cè)，提取帶狀園林廊道景觀圖像的譜特征量，采用色彩模式自動(dòng)分類(lèi)和角點(diǎn)檢測(cè)方法進(jìn)行帶狀園林廊道中軸線的優(yōu)化布局，在生態(tài)因素的約束下，采用相關(guān)性匹配和濾波檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道中軸線布局的視覺(jué)圖像優(yōu)化設(shè)計(jì).研究得知，采用本文模型能有效實(shí)現(xiàn)帶狀園林廊道中軸線布局的輪廓線檢測(cè)和中軸線布局設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的合理性.