农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统研究

吴珊丹

摘 要： 为了降低农业博览园在展示过程中容易出现图像数据晃动的情况发生，设计一款农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统。硬件系统使用了三维视觉质交器进行三维展示，引入计算展示边缘算子，对虚拟展示进行三维构建完成视觉三维体验，建立视觉展示模型，对农业博览园进行三维虚拟构建，提升视觉的感官效果以及3D效果。实验结果证明，设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统能够进行高仿真的三维视觉展示，展示过程没有图像晃动以及数据跃迁，能够增加真实的三维体验感觉。

关键词： 农业博览园； 虚拟实现技术； 图像晃动； 三维视觉； 展示系统； 边缘算子

中图分类号： TN911.73?34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）04?0027?03

Abstract： To reduce the easy occurrences of image data shake during the display process of agricultural exposition garden， a three?dimensional visual display system for virtual realization of agricultural exposition garden is designed. For hardware system， the three?dimensional visual quality AC converter is used for three?dimensional display. The edge operator is displayed by introducing calculation. The three?dimensional construction of virtual display is performed to complete the three?dimensional visual experience and establish the visual display model. The three?dimensional virtual construction is performed for the agricultural exposition garden to enhance the visual sensory effect and 3D effect. The experimental results show that the designed three?dimensional visual display system for virtual realization of agricultural exposition garden can simulate three?dimensional visual display， and no image shake and data transition exist during the display process， which can increase the three?dimensional sense of reality.

Keywords： agricultural exposition garden； virtual realization technology； image shake； three?dimensional vision； display system； edge operator

0 引 言

长时间以来，农业产品、农业园艺产品进行公开的展示一直是一件非常难的事情，因为农业博览园的占地面积较大，并且涉及到的设施比较多，前期投入较大，各方渠道受益面较小缺少性价比。传统的农业博览园与虚拟实现技术相互融合能够做到简单的虚拟展示[1]，但是进行展示过程中由于展示的内容都是平面图像，并且展示的图像数据容易出现数据晃动。针对上述问题，本文设计一套农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统。硬件系统使用了三维视觉质交器进行三维展示，引入计算展示边缘算子，对虚拟展示进行三维构建完成视觉三维体验，改变传统农业博览园的平面虚拟展示过程，边缘算子消除图像数据跃迁发生，避免出现数据图像晃动现象，三维视觉展示中应用了视觉展示模型，对农业博览园进行三维虚拟构建，极大地提升视觉的感官效果以及3D效果。本文为了验证设计系统的有效性设计了对比仿真实验，通过实验数据的分析，得到本文設计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统能够进行三维视觉的展示。

1 农业博览园三维视觉展示系统设计方案

1.1 引入计算展示边缘算子

本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统引入计算展示边缘算子，算子本身是一个标量，标量最大的特点是带有一定的同级性，因此进行设定后的数据不会发生属相变化[2]，有效地保证了数据展示过程中的稳定性。假设农业博览园的平面图像的展示函数为[fx，y]，那么定义展示边框为：

经过上述过程完成了对农业博览园的虚拟现实图像的三维视觉转换以及展示数据的条件设定过程。

1.2 农业博览园三维视觉展示实现

在上述转化的三维视觉的数据转换以及条件限定，能对农业博览园三维视觉数据进行数据代换，但是不能进行真正意义上的三维视觉展示，本文设计农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统在实现过程运行展示模型对转化数据进行呈现，展示模型能对图像以及音频进行有机联动，本文使用展示模型如下：

式中：[A]为农业博览园展示成像在像素[x]方向的视觉呈现值；[t（x）]为农业博览园成像在展示域中视觉色泽分布；[J（x）]为农业博览园展示音频结合率，在视觉图像发生转变过程中音频也会随之发生变化[9?10]。经过上述过程完成对农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统设计。endprint

2 仿真实验分析

2.1 参数设定

为了保证本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统的有效性，对试验参数进行设定，本文选取农业博览园的虚拟展示图像是局部图像，这样方便实验过程中的有效呈现，农业博览园的局部音效已经通过扫描进行三维记录，但是需要对试验基本参数进行设定，试验基本数据如表1所示。

2.2 数据处理及分析

为了保证本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统能够进行三维视觉的完整呈現，需要对实验三维视觉展示代码进行调试，代码参数调节过程见表2。

2.3 结果对比分析

本文为了能够对展示程度进行有效评价使用第三方测试软件进行展示成果的描素打分，通过三方软件以及人工的视觉感官体验进行评价，对比试验数据如表3所示。

从表3中的数据分析能够看出，本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统比传统虚拟展示系统的视觉聚焦能力要高出2倍以上，视觉聚焦能力即范迪克指数，是衡量视觉感官以及多感官冲击力的指数，最大限额是8.0，达到4.0以上的数据说明已经具备调用多感官感知的能力。

本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统与传统虚拟展示系统。使用测试软件进行基本参数的比较，图1为对视试验结果。

从图1的对比曲线可以看出，本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统的图像分辨率远远大于传统虚拟展示系统，说明本文设计的系统能够在展示过程中进行更高清晰度的显示。实验过程中本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统能够进行三维视觉模拟，对比传统展示方法能够进行3D展示。因此在测试软件的测试过程中需要进行基数的统一，这样能够更好地对两种方法进行测试，对两种方法的模拟程度进行测试结果见图2，为了体现对比程度设置了理论参考值。

由图2可知，本文设计的农业博览园虚拟实现三维视觉展示系统在随着图像变化速率的加快更加接近理论值，传统方法与理论值相比较具有较大的波动性，说明其会随着图像频率的变换模拟程度发生一定的影响，这也是在展示过程中易出现展示图像晃动的原因。

3 结 语

本文中硬件系统使用三维视觉质交器进行三维展示，引入计算展示边缘算子，对虚拟展示进行三维构建完成视觉三维体验，改变传统农业博览园的平面虚拟展示过程，边缘算子消除图像数据跃迁发生，避免出现数据图像晃动现象，三维视觉展示中应用视觉展示模型，对农业博览园进行三维虚拟构建，极大地提升了视觉的感官效果以及3D效果。希望通过本文研究能够提高农业博览园的展示手段。

参考文献

[1] 张璐琪.基于三维虚拟视觉的产品交互设计平台的开发与实现[J].现代电子技术，2016，39（8）：118?121.

ZHANG Luqi. Development and implementation of product interaction design platform based on 3D virtual vision [J]. Modern electronics technique， 2016， 39（8）： 118?121.

[2] 孙彩红.运动视觉跟踪的三维虚拟平台设计与实现[J].现代电子技术，2017，40（2）：39?42.

SUN Caihong. Design and implementation of 3D virtual platform for moving visual tracking [J]. Modern electronics technique， 2017， 40（2）： 39?42.

[3] 陈琳，李洁.基于虚拟现实技术的三维影像智能显示系统嵌入式设计[J].现代电子技术，2017，40（8）：100?102.

CHEN Lin， LI Jie. Design of 3D image embedded intelligent display system based on virtual reality technology [J]. Modern electronics technique， 2017， 40（8）： 100?102.

[4] 董峰，王继州.三维虚拟海洋图像仿真在舰艇视觉中的应用[J].舰船科学技术，2015，37（9）：176?180.

DONG Feng， WANG Jizhou. Application of 3D virtual ocean image simulation in naval ships vision [J]. Ship science and technology， 2015， 37（9）： 176?180.

[5] 王昂.海上舰艇作战虚拟视景图像系统仿真研究[J].计算机仿真，2016，33（4）：419?423.

WANG Ang. Simulation study on virtual visual image system of naval combat [J]. Computer simulation， 2016， 33（4）： 419?423.

[6] 张媛.基于三维虚拟视觉的导视系统设计研究[J].计算机仿真，2016，33（6）：382?385.

ZHANG Yuan. Research on sign system design based on 3D virtual vision [J]. Computer simulation， 2016， 33（6）： 382?385.

[7] YANG L， DONG H， ALELAIWI A， et al. See in 3D： state of the art of 3D display technologies [J]. Multimedia tools & applications， 2015， 75（24）： 1?35.

[8] 罗陆锋，邹湘军，程堂灿，等.采摘机器人视觉定位及行为控制的硬件在环虚拟试验系统设计[J].农业工程学报，2017，33（4）：39?46.

LUO Lufeng， ZOU Xiangjun， CHENG Tangcan， et al. Design of virtual test system based on hardware?in?loop for picking robot vision localization and behavior control [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2017， 33（4）： 39?46.

[9] 姚远，刘志刚.基于Kinect的三维重建与点云雕刻的实现[J].现代制造工程，2017（4）：128?132.

YAO Yuan， LIU Zhigang. 3D?object reconstruction and point cloud sculpture based on Kinect [J]. Modern manufacturing engineering， 2017（4）： 128?132.

[10] 李辉.基于虚拟双目视觉的玉米叶片三维重建方法[J].科技通报，2016，32（5）：96?101.

LI Hui. 3D Reconstruction of maize leaves based on virtual visual technology [J]. Bulletin of science and technology， 2016， 32（5）： 96?101.endprint