三维动画技术在乡村景观环境设计中的应用

卢 军，张广付

(阜阳职业技术学院人文教育学院，安徽 阜阳 236000)

随着美丽乡村建设的推进，进行乡村景观环境设计成为乡村建设的基础，在计算机视觉和三维动画软件支持下，进行乡村景观环境设计，构建乡村景观环境设计的三维动画设计模型，采用三维图像模拟方法，进行乡村景观环境设计的三维动画模拟，结合对乡村景观环境设计三维动画图像的边缘轮廓特征分解和信息融合技术，提取乡村景观环境设计三维动画图像的颜色特征分量，构建乡村景观环境设计三维动画图像的空间区域特征分布模型，实现对乡村景观环境设计的三维模拟，研究乡村景观环境设计的三维动画模拟方法，在提高乡村景观环境设计的效能方面具有重要意义[1]。提出基于MAYA三维动画技术的乡村景观环境设计方法，构建乡村景观环境设计的三维动画成像模型，采用三维颜色特征空间的特征分解方法进行乡村景观环境设计三维重构，提取乡村景观环境设计三维动态特征量，基于MAYA软件进行乡村景观环境的三维动画设计优化，最后进行仿真实验分析，展示了该方法在提高乡村景观环境设计效能方面的优越性。

1 乡村景观环境三维动画成像和特征分析

1.1 乡村景观环境设计三维动画成像

为了实现乡村景观环境设计优化，在MAYA软件中进行三维动画模拟，采用分块像素特征匹配方法进行乡村景观环境设计的三维视觉特征重构，结合向量量化分解进行乡村景观环境设计的三维动画成像处理，提取乡村景观环境设计的三维动画成像的颜色特征分量[2]，提高对乡村景观环境设计的主成分特征分析能力和颜色特征分辨能力，在颜色空间中进行乡村景观环境设计的三维动画重建，采用自适应特征检测进行乡村景观环境设计的三维动画的多视点融合跟踪，提取乡村景观环境设计三维动画成像的边缘轮廓特征值，构建乡村景观环境设计三维成像的多视点重构模型如图1所示。

图1 乡村景观环境设计三维成像的多视点重构模型

在图1所示的乡村景观环境设计三维成像的多视点重构模型中，基于多重纹理融合方法进行乡村景观环境设计三维动画图像的动态融合[3]，定义乡村景观环境设计的区域分块像素自相关函数：

(1)

其中，Δx,Δy是乡村景观环境设计特征分块的融合像素集，(xi,yi)是三维动画图像动态融合的边缘特征点。按照像素边缘融合和特征分解方法，得到乡村景观环境设计三维动画模拟特征重构的像素特征量输出为：

I=Z+ΔI

(2)

其中，ΔI=(IxIy)T是乡村景观环境设计三维成像的边界像素点，利用Kronecker Delta函数把乡村景观环境设计三维成像的先验分布场进行区域分割，计算乡村景观环境设计三维分布场的相关系数。

(3)

其中，k和l分别模糊相关性特征检测的像素值和空间区域分割特征值。采用三维颜色特征空间的特征分解方法进行乡村景观环境设计三维重构，提取乡村景观环境设计三维动态特征量，由此实现乡村景观环境设计的图像信息采集[4]。

1.2 乡村景观环境设计三维动态特征量提取

采用虚拟视景重构技术进行乡村景观环境设计三维动画图像采集和特征投影处理，对乡村景观环境设计三维动画图像进行二值拟合和边缘轮廓检测，结合包络轮廓检测方法，进行乡村景观环境设计的边缘轮廓检测[5]，结合乡村景观环境设计三维动画图像的色彩空间分块融合特征值，进行模型更新，得到迭代公式如下：

A=(ρk+(1-ρ)l)×C

(4)

其中，ρ表示控制乡村景观环境设计三维成像的两个分布场。提取乡村景观环境设计三维动画图像的灰度像素特征量，结合Euler-Lagrange方程，得到乡村景观环境设计三维动画图像观测点边界区域方程为：

(5)

(6)

结合RGB分解技术进行乡村景观环境设计三维动画图像的颜色分量提取：

w=fR,G,B×hσs

(7)

其中，fR,G,B表示RGB分量，hσs是一个标准差为σs的2D高斯核。乡村景观环境设计三维动画的边缘轮廓检测输出为：

P=(w+Tm)×hσf

(8)

其中hσf是一个标准σf差为的高斯核。根据对乡村景观环境设计三维动画的颜色特征提取结果，进行三维动态特征量提取和重建[6]。

2 乡村景观环境设计优化

2.1 三维动画图像的分块融合处理

构建乡村景观环境设计的三维动画成像模型，在采用三维颜色特征空间的特征分解方法对乡村景观环境设计三维重构的基础上，进行三维动画技术的乡村景观环境设计的优化，提出一种基于MAYA三维动画技术的乡村景观环境设计方法。结合RGB分解技术进行乡村景观环境设计三维动画图像的颜色分量提取，乡村景观环境设计三维动画图像的Harris角点分布信息为：

(9)

其中，θ为乡村景观环境设计三维动画图像在特征重构空间上的椭圆主方向角，λ1,λ2分别为长、短半轴长度。构建乡村景观环境设计三维动画图像的像素分布序列为：

(10)

H=d×a×g

(11)

其中，g为乡村景观环境设计三维动画图像的灰度像素级，由此实现对三维动画图像的分块融合处理。

2.2 乡村景观环境设计的三维动画重构

在上述采用颜色模板空间投影算法进行乡村景观环境设计三维动画图像的分块融合处理的基础上，进行三维动画重构，采用分块区域重构方法，提高乡村景观环境设计三维动画重构能力，结合区域块分割方法，得到乡村景观环境设计三维动画重构的几何不变矩相关系数：

φ=y×b(i+j)

(12)

其中，y为乡村景观环境设计三维动画图像的定义域，b为乡村景观环境设计像素序列每一帧中分块区域的位置，(i,j)为乡村景观环境设计三维动画像素初始值的分布坐标，φ为y和b的相关系数。根据上述分析，提取乡村景观环境设计三维动画的暗原色先验特征信息，结合灰度像素信息融合技术进行特征重构[8]，提高景观环境设计三维动画图像的自适应信息融合，进行乡村景观环境设计的景观灰度轮廓点标记，单个像素值P为：

(13)

其中，r为乡村景观环境设计三维动画图像特征分布直方图特征值，在此基础上，构建乡村景观环境设计三维动画图像的动态信息融合特征量，结合自动分块技术，得到乡村景观环境的分块为M×N个2×2的子块Gm,n，在一块三维体素空间中，得到三维动画图像的动态信息重构结果为：

(14)

结合三维体数据分布模型进行乡村景观环境设计三维动画信息标定，得到三维动画图像的动态信息的特征匹配集为一个二维层状图，表示为G1=βGm,n，则乡村景观环境设计三维动画重构输出为：

M=P×G1

(15)

综上分析，利用颜色模板空间投影算法进行乡村景观环境设计三维动画图像的分块融合处理，能够提高乡村景观环境设计三维动画重构能力[9-10]。

3 仿真实验与结果分析

为了测试该方法在乡村景观环境设计的三维动画重建和设计优化中的性能，运用MAYA、3DStudio MAX、SoftImag软件进行三维模型设计，设置乡村景观环境设计三维动画先验像素值为1 200×2 400，乡村景观环境设计的观赏点分布区域为200×200的网格区域，梯度特征系数为1.45。乡村景观环境的三维动画设计中，以环境景观的树为例，进行三维动画模拟，在1个面的纹理映射和2个垂直面的纹理映射区域中，进行三维动画重建，得到重建结果如图2所示。

图2 乡村景观环境设计的三维动画重建结果

由图2得知，采用本文方法进行乡村景观环境设计的三维动画重建的视觉重构能力较好。当视线随着树的转动时，不会出现视觉误差，法向随着视线的转动而转动，视觉重构能力较强。测试利用不同方法进行乡村景观环境设计的均值误差，得到对比结果见表1。所用对比方法分别为基于虚拟现实技术的景观空间环境设计方法(方法A)和基于数字多媒体技术的景观环境设计方法(方法B)。分析表1可知，采用本文方法进行乡村景观环境设计的均值误差较低，视觉重构性能较好，提高了乡村景观环境设计的三维动画重构能力。

表1 乡村景观环境设计的均值误差对比

4 结语

综上所述，本文提出一种基于MAYA三维动画技术的乡村景观环境设计方法，构建乡村景观环境设计的三维动画成像模型，采用边缘轮廓特征检测方法进行乡村景观环境设计的视觉重构，结合RGB分解技术进行乡村景观环境设计三维动画图像的颜色分量提取，利用颜色模板空间投影算法进行乡村景观环境设计三维动画图像的分块融合处理，提高乡村景观环境设计三维动画重构能力。基于MAYA、3DStudio MAX、SoftImag软件进行乡村景观环境的三维动画设计仿真，研究得知，本文方法进行乡村景观环境的三维动画设计的三维重构能力较好，误差较低。