基于三维视角的高密度景观规划设计

杨维

摘 要： 针对传统虚拟视角的景观规划设计中建模匹配图像清晰度不高的问题，提出一种基于三维视角的高密度景观规划设计。采用双目立体视觉方法进行视觉数据的转换，改变了传统意义上的扫描数据到特征提取的过程，提高了数据的有效性，同时使用SIFT 候选特征提取方法，保证使用的数据特征能够有效地代表数据的属性，提高了图像的辨识度以及清晰程度。为了验证设计的有效性，设计了对比仿真试验，通过试验结果能够证明基于三维视角的高密度景观规划设计有效地解决了建模匹配图像清晰度不高的问题，对该领域的发展具有很高的借鉴价值。

关键词： 三维视角； 特征提取； 像素； 高密度； 景观规划； 数据建模

中图分类号： TN911.73?34； TU985 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）03?0071?04

Abstract： Since the modeling matching image has low definition in traditional landscape planning design based onvirtual perspective， a high?density landscape planning design based on three?dimensional （3D） perspective is proposed. The binocular stereo vision method is used to convert the visual data， which can change the process from data scanning to feature extraction， and improve the validity of the data. The SIFT candidate feature extraction method is used to guarantee that the used data characteristics can represent the data attribute effectively， and improve the image identification degree and definition degree. In order to verify the validity of the design， the contrast simulation test was designed. The experimental results verify that the high?density landscape planning design based on 3D perspective can improve the definition of modeling matching image effectively， and has high reference value for the development of this field.

Keywords： three?dimensional perspective； feature extraction； pixel； high density； landscape planning； data modeling

0 引 言

景观规划设计已经成为新兴的崛起行业，通过累积多方面的信息数据以及多学科领域的知识，对生存环境进行改造[1]。景观规划所包含的学科有：景观虚拟设计、园林植物搭配与建设、环艺设计学、生态学等。在城市化建设的进程中，景观设计对于城市的整体环境以及生活氛围起到决定性的作用，好的景观规划能够提升人民的幸福指数，甚至是改变人们的生活方式[2?3]。景观设计是在一定的范围之内，运用各种工艺手段以及艺术视角对植被或者建筑进行修饰，通过一定的土地修改、植被移植、建筑搭建和物镜搭配等达到自然环境与现代生活的良好匹配。景观设计涵盖的内容十分繁杂，比如：人的生活空间与自然之间的关系是否能够达到一定的动态平衡，人口的聚集程度与城市的容纳比例是否存在一定的协调关系，为了满足现代人的精神文明需求是否需要建设绿化公园等[4]。从技术的角度进行分析，景观规划需要有一定的规划模型，对于景观规划的建模需要使用一定的技术手段。伴随着科技的发展进步，有效地运用虚拟3D技术进行景观规划设计，可以有效地解决传统意义上的模型难问题，同时可以进行无限量的修改和匹配，保证建模过程的有效性。但是使用传统的虚拟现实技术进行景观规划时，经常出现建模匹配图像清晰度不高的问题，由于传统的建模过程需要一定的技术支撑，建模通常是数据扫描过后才能进行搭配[5?6]。综上所述，本文设计了一种基于三维视角的高密度景观规划方法，通过本文设计的基于三维视角的高密度景观规划方法，能够有效地解决传统虚拟现实方法中的图像清晰度的问题，为景观的规划创造了良好的数据和影像条件[7]。

1 基于三维视角的高密度景观规划设计

1.1 基于双目立体视觉的坐标转换

引进双目立体视觉方法进行视觉数据的转换，能够有效地提高数据的使用质量[8]，当进行图像匹配时，双目立体视觉方法能够设定好一个阈值，保证数据的完整和使用，设定阈值公式：

式中：分别代表数据的转换根数、转换幂、调配系数。对阈值进行值域范围限制，公式为：

式中：是自定义阈值适用范围；为阈值系数；为常值函数的倒数；的值都是通过设定取值得到的。为了保证数据的有效性，需要进行数据图像属性偏位差计算[9]。公式如下：

式中，值是一个范围值，通过转换梯度进行简化，公式为：

化简可以得到：

式中：为图像换位梯度值，经过梯度转换后，可以把数据的转化转变成为函数的计算。endprint

使用算子与几何公差式进行区域精度的设定，保证进行匹配时的精准度，公式为：

式中：为允许匹配的最小公倍差；为最大公倍差；为匹配系数，这样方便进行快速特征提取。

1.2 基于SIFT候选特征重建

设置过程中与匹配的进行像素等位差值计算，保证进行匹配的完整度，运用SIFT候选特征提取，保证属性的标识以及准确度，相对传统的特征提取方法，运用SIFT候选特征提取能够进行清晰的调整，同时还可以进行放大、缩小的设定。提取算子过程如下：

式中：为提取算子函数；为系统匹配对应的阈值。为了使图像更加清晰准确，需要进行展开化简，把式（6）代入式（7）中得：

由化简后的公式可以看出限定提取算子的因数是方位设定，根据不同的区域进行一定的条件换算，换算需要满足的条件为：

式中：分别表示长度、宽度、限定值域、使用值域；为图像的灰度值；表示偏移参数，这样方便进行图像调整。为了保证图像的清晰度，还需要对图像的色差、颜色比例、对比度进行设定，图像最佳色泽差为：

式中：分别代表颜色浓度、光亮度、颜色扫描度。针对建模的颜色搭配位置进行调整，即：

根据的关系进行光亮度与颜色浓度进行配比，在的分量关系中，可以进行一定的颜色补位，这样可以保证图片更加鲜艳，计算公式为：

式中：表示补位差；为额定值域。补位时需要对位子进行筛选，即：

假设的几何参数都是多方位的角度，经过区域的划分之后，可以转化得到对应的矩陣式，这样便可以进行位置调整：

运用代数关系式对矩阵式进行化简，过程量进行约分得到设置量与结果的关系式如下：

这样便可以通过调整设置的量，直接观察成像结果。

2 试验验证

为了验证本文设计的基于三维视角的高密度景观规划方法的有效性，设计了对比仿真试验。对某市区进行了景观规划设计（见图1），首先使用传统的虚拟景观规划方法进行成像，然后使用本文设计的基于三维视角的高密度景观规划方法进行成像。为了保证试验的有效性，两种方法同时对同一区域进行规划成像，并记录结果。设置阈值参量分别为10.5，8.6，77.5，设置转换梯度90.85；为了能够进行更加清晰的呈现，使用的计算算子必须满足函数差在100以内。试验结果如图2～图5，表1所示。

通过图像可以明显地看出本文设计的基于三维视角的高密度景观规划方法更加清晰，并且颜色更加艳丽，没有模糊不清的地方。

根据图4，图5和表1可以看出本文设计的基于三维视角的高密度景观规划方法成像的清晰度和识别率都明显高于传统方法，同时可以进行更大比例尺的缩放，还无需进行修正。

3 结 语

本文设计的基于三维视角的高密度景观规划方法，通过引入双目立体视觉方法进行视觉数据的运算，同时运用SIFT候选特征提取保证了图像的有效程度。希望通过本文的设计研究能够促进景观规划领域的发展。

参考文献

[1] 史文中，贺志勇，张肖宁，等.浅析基于计算机三维可视化的公路景观设计与评价[J].公路交通科技，2003，20（2）：165?168.

SHI Wenzhong， HE Zhiyong， ZHANG Xiaoning， et al. Highway landscape design and evaluation based on 3D computer visualization [J]. Journal of highway and transportation research and development， 2003， 20（2）： 165?168.

[2] 林永乐.初探景观建筑学：高密度老城区小尺度城市景观的设计[J].建筑科学与工程学报，2003，20（4）：34?37.

LIN Yongle. Preliminary study of landscape architecture?mall scale landscape architecture design in high density old city [J]. Journal of architecture and civil engineering， 2003， 20（4）： 34?37.

[3] 顾杰，王建弟，周斌，等.三维GIS技术在景观规划设计中的应用：以杭州“西湖西进”后景观区域为例[J].地域研究与开发，2003，22（5）：10?13.

GU Jie， WANG Jiandi， ZHOU Bin， et al. The utilities of 3D GIS in landscape planning and design [J]. Areal research and development， 2003， 22（5）： 10?13.

[4] 林立，张垭欧.跨湖泊道路景观设计中最佳心理感受长度设计[J].科技通报，2016，32（9）：190?193.

LIN Li， ZHANG Yaou. Best psychological feelings length of across lake road landscape design [J]. Bulletin of science and technology， 2016， 32（9）： 190?193.

[5] 朱子君，张玉龙，崔玲玲，等.基于BIM技术的大型建筑景观三维仿真系统设计与实现[J].现代电子技术，2017，40（4）：111?114.

ZHU Zijun， ZHANG Yulong， CUI Lingling， et al. Design and implementation of large?scale building landscape 3D simulation system based on BIM technology [J]. Modern electronics technique， 2017， 40（4）： 111?114.endprint

[6] 伍超奎，林亚平，劳眷，等.GIS、RS与3DS MAX在园林三维景观设计中的应用[J].基因组学与应用生物学，2007，26（4）：326?330.

WU Chaokui， LIN Yaping， LAO Juan， et al. Application of GIS， RS and 3DS MAX in 3D landscape design [J]. Genomics and applied biology， 2007， 26（4）： 326?330.

[7] 鄭媛元.城市道路两翼植物景观三维图像优化设计仿真[J].计算机仿真，2016，33（11）：250?253.

ZHENG Yuanyuan. City road plant landscape wing 3D image simulation optimization design [J]. Computer simulation， 2016， 33（11）： 250?253.

[8] 张小庚，石俊魁.基于低碳视角下的景观设计探索：以运城市盐湖区低碳示范区为例[J].林产工业，2015，42（7）：55?57.

ZHANG Xiaogeng， SHI Junkui. Landscape design based on the perspective of low carbon： a case study of the low carbon demonstration area of Saline Lake District in Yuncheng [J]. China forest products industry， 2015， 42（7）： 55?57.

[9] 王志玲，王万军，邓倩.基于景观生态学理论的森林公园规划设计：以广西元宝山国家森林公园总体规划为例[J].规划师，2016，32（z1）：22?26.

WANG Zhiling， WANG Wanjun， DENG Qian. Forest park planning base on landscape ecology theory： a Guangxi case [J]. Planners， 2016， 32（S1）： 22?26.endprint