用户体验视角下的城市旅游纪念品色彩特征提取方法研究

钱 琳，叶伦强

(1.安徽信息工程学院，安徽 芜湖 241000；2.西南民族大学，四川 成都 610225)

随着城市旅游品牌的不断提升，需要对城市旅游纪念品进行优化设计，提高城市旅游的价值体验和人文内涵，研究城市旅游纪念品的设计方法，在促进城市旅游纪念品的现代化设计中具有重要意义。在城市旅游纪念品设计中，融入色彩特征元素，结合计算机视觉和用户游客体验，进行城市旅游纪念品的色彩融合性设计，研究城市旅游纪念品的色彩特征提取方法，在加快城市旅游纪念品的设计和现代化的艺术体验感受方面具有重要意义[1]。对城市旅游纪念品的色彩特征提取是进行城市旅游纪念品设计的基础，提出基于用户体验视角色彩融合的城市旅游纪念品色彩特征自动提取方法[2]。根据特征提取结果进行城市旅游纪念品色彩模糊自动匹配和颜色分类，采用块匹配方法实现城市旅游纪念品色彩特征自动提取，有效实现了用户视觉信息体验性融合，最后进行实验分析，得出有效性结论。

1 城市旅游纪念品艺术设计图像视觉表达和分块融合

1.1 城市旅游纪念品艺术设计图像视觉分析

为了实现对城市旅游纪念品设计及色彩特征提取，结合对城市旅游纪念品图像的视觉重建，进行城市旅游纪念品的色彩融合和特征匹配，构建城市旅游纪念品设计图像的特征分析模型[3]，采用分区域特征匹配方法进行城市旅游纪念品设计，构建城市旅游纪念品色彩图像分块检测和区域性融合处理，提取城市旅游纪念品色彩的匹配特征量，采用相关性融合方法进行城市旅游纪念品色彩的锐化模板特征匹配[4]，采用一个4×4子块分割模型进行城市旅游纪念品设计图像的纹理分割和分块特征匹配，采用分段约束控制方法进行城市旅游纪念品设计图像特征分割，在D维空间中进行旅游纪念品设计图像的边缘轮廓检测，根据城市旅游纪念品色彩图像采集环境的差异性，得到城市旅游纪念品设计图像纹理渲染输出为：

(1)

(2)

其中，Δu为城市旅游纪念品设计图像的视觉重建特征分量，σ为旅游纪念品设计的图像融合旋转算子。城市旅游纪念品设计图像的特征分解模型为：

(3)

构建城市旅游纪念品设计图像的相关性检测模板匹配函数f(gi)为：

(4)

由此获得城市旅游纪念品设计图像三维动态视觉重建的背景差分量，在4×4子块的局部区域内建立城市旅游纪念品设计图像三维测量的区域分布模型，描述如下：

(5)

建立活动轮廓套索模型进行城市旅游纪念品设计图像的色彩提取模型，通过计算得到城市旅游纪念品设计图像采集沿梯度方向的位移矢量Si(i=1,2,…,M)，城市旅游纪念品的色彩边缘特征提取结果为：

(6)

在用户体验视角下，分析城市旅游纪念品的视觉符号、构图、色彩的表达过程，提高城市旅游纪念品现代化设计中的表达能力。城市旅游纪念品设计图像的像素点子集输出为：

(7)

其中，A为城市旅游纪念品色彩图像三维尺度信息，t(x)为城市旅游纪念品色彩图像采样间隔，旅游纪念品设计图像的色彩模板匹配矢量Sk(k=1,2,…,M)，根据上述分析，构建城市旅游纪念品色彩图像的特征分析模型，采用目标匹配方法进行城市旅游纪念品色彩图像纹理渲染[5]。

1.2 城市旅游纪念品的色彩渲染

采用目标匹配方法进行城市旅游纪念品色彩图像纹理渲染，建立城市旅游纪念品色彩图像的均匀分布网格顶点模型，城市旅游纪念品设计图像的纹理像素重构输出为：

(8)

其中，

(9)

提取城市旅游纪念品设计图像W的R、G、B分量，相应得到城市旅游纪念品设计图像的三维模板匹配值AR、AG、AB和WR、WG、WB，色彩信息融合分解结果：

(10)

其中，〈f,dγ0〉为城市旅游纪念品设计图像的像素特征点在dγ0方向上的滤波输出。通过色彩元素的传承，应用在城市旅游纪念品设计中，设计师是城市旅游纪念品造型视觉语言的发送者，服务对象是城市旅游纪念品造型视觉语言的接受者[6]。在城市旅游纪念品设计图像特征分解中，计算各像素点与聚类中心间的聚类，假设输入的城市旅游纪念品设计图像视觉成像暗原色分量为：

(11)

2 城市旅游纪念品的色彩特征提取优化

2.1 城市旅游纪念品色彩模糊自动匹配

建立城市旅游纪念品色彩图像的均匀分布网格顶点模型，采用边缘轮廓检测方法进行城市旅游纪念品色彩的纹理分割和边缘轮廓特征检测[7]，设J(x)t(x)为图像的边缘像素集，得到为现代城市旅游纪念品设计的艺术元素分类输出为：

(12)

结合城市旅游纪念品的图形、色彩、材质、结构设计[8]，在视觉文化素材的约束下，得到城市旅游纪念品设计的色彩融合特征信息输出模型为：

(13)

在模板m×n区域内对城市旅游纪念品设计图像进行像素值区域模板融合处理，城市旅游纪念品设计图像的视觉重建表面点为：

(14)

其中，t0表示城市旅游纪念品设计图像的结构相似度，在用户视觉体验下，进行城市旅游纪念品艺术设计的图像图案优化设计。图像检测输出的灰度直方图信息为：

(15)

其中，w(A,V)是城市旅游纪念品设计图像的像素点子集A中的像素固定幅值，w(B,V)为城市旅游纪念品设计图像的三维边缘轮廓统计特征量，假设城市旅游纪念品设计图像的灰度像素集为(i,j)，以此为像素中心，提取反应用户视觉体验特性的城市旅游纪念品色彩的颜色特征量，得到城市旅游纪念品色彩图像的边界特征模糊分割向量集表达式为：

(16)

式(16)表示为对城市旅游纪念品色彩图像采集和RGB分解过程，根据RGB颜色特征分解结果[9]，进行城市旅游纪念品色彩图像的自相关量化分析，给出城市旅游纪念品色彩图像的边界特征识别结果Φ(Tn)：

Φ(Tn)=γTHγ+θTHθ+ωTHω

(17)

根据特征提取结果进行城市旅游纪念品色彩模糊自动匹配和颜色分类，进行城市旅游纪念品色彩图像融合和色彩特征分类。

2.2 城市旅游纪念品色彩特征自动提取

采用模型顶点匹配方法，进行城市旅游纪念品色彩图像的边缘轮廓特征分解，得到分解系数为：

(18)

其中，Fd表示城市旅游纪念品色彩图像的边缘尺度，城市旅游纪念品色彩图像的色彩分割点距离为d(x,y)。取得色彩特征分布的噪点数Nl，描述为：

(19)

采用相似性特征分析方法，进行城市旅游纪念品色彩特征自动提取，根据特征提取结果进行城市旅游纪念品色彩模糊自动匹配和颜色分类，采用块匹配方法实现城市旅游纪念品色彩特征自动提取[10]，在重建城市旅游纪念品色彩图像表面(a,bm)点处的连续重构特征分量为：

(20)

建立城市旅游纪念品色彩图像的统计形状模型，得到两个相邻像素集为：

(21)

其中，

(22)

采用块匹配方法实现城市旅游纪念品色彩特征自动提取，采用邻域搜索方法进行城市旅游纪念品色彩图像的特征点快速定位和信息增强处理，得到：

(23)

其中，λ=intvi。

采用目标匹配方法进行城市旅游纪念品色彩图像纹理渲染，有效实现了用户视觉信息体验性融合，提高色彩特征提取的准确性和智能性。

3 仿真实验与结果分析

为了测试设计方法在实现城市旅游纪念品色彩特征自动提取中的性能，进行仿真实验，实验建立在Matlab 7仿真工具基础上，采用Visual Studio 2010构建城市旅游纪念品的色彩特征提取的视觉仿真平台，采用Simulink工具读取城市旅游纪念品的视觉图像信息和色彩信息，并进行城市旅游纪念品的边缘轮廓检测特征分离，提取城市旅游纪念品的色彩特征分量，设定城市旅游纪念品色彩图像灰度直方图的高为Hm=0.12，分块区域模板匹配系数为0.28，城市旅游纪念品色彩融合分量的每个子块的特征子样Ms=12，x，y，z方向的边缘像素集为(32，28，16)，根据上述仿真环境和参数设定，进行城市旅游纪念品色彩特征自动提取仿真，得到原始的城市旅游纪念品图像如图1所示。

图1 原始的城市旅游纪念品图像

图2 城市旅游纪念品色彩特征提取结果

以图1所示原始的城市旅游纪念品图像为输入，采用目标匹配方法进行城市旅游纪念品色彩图像纹理渲染，建立城市旅游纪念品色彩图像的均匀分布网格顶点模型，在用户体验视角下实现城市旅游纪念品色彩特征提取，得到提取结果如图2所示。采用该方法能有效实现对城市旅游纪念品色彩特征提取，色彩的融合性能较好，提取了对城市旅游纪念品的色彩分析与融合能力。采用不同方法测试城市旅游纪念品色彩特征提取的匹配度，得到测试结果见表1，改进方法进行城市旅游纪念品色彩特征提取的匹配度较好，色彩融合性能较好。

表1 色彩特征匹配性能对比

4 结语

研究城市旅游纪念品的设计方法，在促进城市旅游纪念品的现代化设计中具有重要意义，在城市旅游纪念品设计中，融入色彩特征元素，结合计算机视觉和用户游客体验，进行城市旅游纪念品的色彩融合性设计，提出一种基于用户体验视角色彩融合的城市旅游纪念品色彩特征自动提取方法。构建城市旅游纪念品色彩图像的特征分析模型，采用目标匹配方法进行城市旅游纪念品色彩图像纹理渲染，建立城市旅游纪念品色彩图像的均匀分布网格顶点模型，提取反应用户视觉体验特性的城市旅游纪念品色彩的颜色特征量，根据特征提取结果进行城市旅游纪念品色彩模糊自动匹配和颜色分类，采用块匹配方法实现城市旅游纪念品色彩特征自动提取，有效实现了用户视觉信息体验性融合，提高色彩特征提取的准确性和智能性。经研究得知，本文方法能有效实现城市旅游纪念品色彩特征自动提取。