吳 珺

(合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)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(duì)建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)提出了更高的要求，進(jìn)行建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)是整個(gè)家居裝飾設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，研究建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)方法是建立在對(duì)建筑墻體裝飾的圖案優(yōu)化分析基礎(chǔ)上的，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)環(huán)境下進(jìn)行建筑墻體裝飾圖案的分析和設(shè)計(jì)，采用現(xiàn)代圖像處理技術(shù)，進(jìn)行建筑墻體裝飾圖案設(shè)計(jì)，構(gòu)造建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的圖像信息處理模型[1]，實(shí)現(xiàn)建筑墻體裝飾的構(gòu)圖、色彩等優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高建筑墻體裝飾的信息表達(dá)能力，促進(jìn)建筑墻體裝飾的優(yōu)化設(shè)計(jì)。提出基于模塊化技術(shù)和視覺(jué)重構(gòu)的建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)方法，構(gòu)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(shí)現(xiàn)對(duì)建筑墻體裝飾的圖案重構(gòu)[2]，實(shí)現(xiàn)建筑墻體裝飾的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析，展示了該方法在提高建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的圖案采集

為了實(shí)現(xiàn)建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)優(yōu)化，采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)特征分析技術(shù)對(duì)建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的圖案進(jìn)行采集，對(duì)采集的建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)圖案采用超像素融合方法進(jìn)行信息融合處理，在紋理分布區(qū)域中對(duì)建筑墻體裝飾的圖案紋理進(jìn)行智能匹配[3]。采用圖像特征重構(gòu)空間技術(shù)，讀取建筑墻體裝飾圖案的三維紋理特征量，結(jié)合三維數(shù)據(jù)智能識(shí)別方法，形成建筑墻體裝飾的圖像信息處理庫(kù)，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(shù)，建立建筑墻體裝飾的緩存數(shù)據(jù)庫(kù)，并將圖像存儲(chǔ)在device memory中，根據(jù)device memory中建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的信息處理庫(kù)，讀取建筑墻體裝飾圖像信息和紋理信息[4]。假設(shè)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(jù)建筑墻體裝飾圖案的分布進(jìn)行紋理點(diǎn)對(duì)配對(duì)，得到建筑墻體裝飾的信息采集模型為：

(1)

(2)

在視覺(jué)傳達(dá)下進(jìn)行建筑墻體裝飾圖案特征匹配，采用分塊融合的方法，構(gòu)建建筑墻體裝飾圖案的相空間重構(gòu)模型[5]，在像素點(diǎn)(x，y，σ)處，提取建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)圖像的邊界特征信息，進(jìn)行圖像檢測(cè)，得到鄰域幀強(qiáng)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(jù)建筑墻體裝飾圖案的邊緣像素集分布，實(shí)現(xiàn)建筑墻體的區(qū)域分塊重構(gòu)，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(jué)特征采集模型為：

(4)

式(4)中

(5)

綜上分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的圖像采集，根據(jù)圖像采集結(jié)果進(jìn)行視覺(jué)重構(gòu)，提高建筑墻體的裝飾設(shè)計(jì)效果。

1.2 建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)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(nèi)，得到建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)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(hào)；i和j為建筑墻體裝飾紋理圖案的特征匹配點(diǎn)；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(jì)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(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的色彩融合處理

在上述構(gòu)建建筑墻體裝飾圖案分析模型采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)特征分析技術(shù)進(jìn)行建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的圖案采集的基礎(chǔ)上，進(jìn)行建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)優(yōu)化，計(jì)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(cè)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I(lǐng)x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(shè)計(jì)圖案的邊界信息特征量，結(jié)合模糊識(shí)別方法進(jìn)行建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的色彩融合性分析，建筑墻體裝飾圖案的活動(dòng)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(jìn)行建筑墻體裝飾圖案紋理信息增強(qiáng)和優(yōu)化檢測(cè)，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(chǔ)，進(jìn)行分塊匹配，得到建筑墻體裝飾圖案設(shè)計(jì)的色彩融合模型，根據(jù)色彩融合結(jié)果，進(jìn)行裝飾設(shè)計(jì)優(yōu)化[8]。

2.2 建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的模塊化技術(shù)優(yōu)化

根據(jù)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(qiáng)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(yīng)分塊特征匹配方法確定建筑墻體裝飾的優(yōu)先級(jí)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(jìn)行建筑墻體裝飾的模板配準(zhǔn)，配準(zhǔn)函數(shù)為：

(18)

采用模塊化技術(shù)，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(shù)為：

SPEC(t，f)=|STFT(t，f)|2。

(19)

采用邊緣檢測(cè)算法得到建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的分塊特征匹配函數(shù)，描述為：

(20)

在N×N窗口內(nèi)，以wi為自適應(yīng)加權(quán)向量，得到建筑墻體裝飾的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了測(cè)試改進(jìn)方法在實(shí)現(xiàn)建筑墻體裝飾優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用性能，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，在Matlab中進(jìn)行建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，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(yīng)迭代步數(shù)100，分塊大小為500，根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行建筑墻體裝飾優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(duì)象，對(duì)采集的建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)圖案采用超像素融合方法進(jìn)行裝飾信息融合和特征重構(gòu)，提取建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)圖案的邊界信息特征量，實(shí)現(xiàn)建筑墻體裝飾優(yōu)化，得到優(yōu)化設(shè)計(jì)效果圖如圖3所示。

分析圖3得知，采用該方法能有效實(shí)現(xiàn)模塊化技術(shù)的建筑墻體裝飾圖案設(shè)計(jì)，紋理和色彩的匹配效果較好。測(cè)試建筑墻體裝飾的色彩匹配能力，得到對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1，分析得知，所提方法進(jìn)行建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的色彩匹配能力較好，設(shè)計(jì)的滿意度水平較高。

圖3 建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)優(yōu)化圖

迭代次數(shù)改進(jìn)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(jié)語(yǔ)

構(gòu)造建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的圖像信息處理模型，實(shí)現(xiàn)建筑墻體裝飾的構(gòu)圖、色彩等優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高建筑墻體裝飾的信息表達(dá)能力，提出基于模塊化技術(shù)和視覺(jué)重構(gòu)的建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)方法，在視覺(jué)傳達(dá)下進(jìn)行建筑墻體裝飾圖案特征匹配，采用分塊融合的方法，構(gòu)建建筑墻體裝飾圖案的相空間重構(gòu)模型，采用像素特征量統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行紋理匹配根據(jù)已知建筑墻體裝飾的模塊化匹配值，采用自適應(yīng)分塊特征匹配方法確定建筑墻體裝飾的優(yōu)先級(jí)特征分布集，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑墻體裝飾的圖案重構(gòu)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究得知，該方法進(jìn)行建筑墻體裝飾設(shè)計(jì)的效果較好。