视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取系统

视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取系统
梁文峻;梁文思
【摘要】为了提高对工业产品包装色彩的设计和分析能力,构建视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取系统,提出一种基于分块特征匹配和边缘轮廓检测的视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取算法.采用稀疏散乱点三维重建方法进行工业产品包装色彩融合和三维仿生信息融合,采用分块特征匹配方法实现工业产品包装色彩仿生图像的视觉增强处理,提取工业产品包装色彩仿生特征的分块特征量,采用图像块的稀疏表示方法实现工业产品包装色彩仿生特征提取.在嵌入式的DSP环境下进行工业产品包装色彩仿生特征提取系统设计,系统包括设备驱动层、I/O接口层以及校验层,采用RS 485总线监测技术实现包装色彩仿生特征提取系统的通信协议设计和硬件交换控制.测试结果表明,该系统能有效实现包装色彩仿生特征提取系统的特征提取和视觉传达,系统可靠稳定.
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2019(042)012
【总页数】4页(P172-175)
【关键词】视觉传达;工业产品包装;特征提取系统;三维仿生信息;分块特征量;色彩仿生特征
【作者】梁文峻;梁文思
【作者单位】华南理工大学广州学院,广东广州 510800;华南理工大学广州学院,广东广州 510800
【正文语种】中文
【中图分类】TN942.1-34;TP277
随着工业产品设计工艺的快速发展，对工业产品包装设计的经济性和环保性提出了更高的要求，通过对工业产品包装的优化设计，提高工业产品包装的视觉文化气息，提高工业产品包装是视觉外观体验，设计精美、优雅和有文化气息的工业产品包装，通过视觉传达的形式表达工业产品的色彩和文化信息[1]。

对工业产品包装的色彩
设计是一门具有美感的视觉艺术元素表达过程，融合工业产品包装色彩仿生特征信息进行视觉分析，采用图像处理方法进行工业产品包装色彩仿生特征提取，提高工业产品包装色彩的视觉分析和特征表达能力[2]。

本文提出一种基于分块特征匹配
和边缘轮廓检测的视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取算法，在嵌入式的DSP环境下进行工业产品包装色彩仿生特征提取系统设计，最后进行实验测试分析，得出有效性结论。

1 工业产品包装色彩图像采集和特征分析
1.1 工业产品包装色彩图像采集
为了实现对工业产品包装色彩的仿生特征优化提取，首先构建工业产品包装色彩图像采集和特征分析模型，采用低分辨率图像块特征匹配方法进行工业产品包装色彩图像重建[3]，设三维工业产品包装色彩图像像素序列的分布矩阵为：
在对低分辨率图像块匹配过程中，采用种子点序列特征匹配方法进行色彩的颜色特征分解和自适应插值变换，采用稀疏散乱点重建方法[4]，得到工业产品包装色彩
图像的邻域点f(gi)为：
根据上述模型构建，采用线性特征提取方法进行工业产品包装色彩图像的边缘轮廓重构，实现对检测的工业产品包装色彩图像点云数据进行信息融合处理，由此实现对工业产品色彩图像包装[5]。

1.2 工业产品包装色彩融合
采用稀疏散乱点三维重建方法进行工业产品包装色彩融合和三维仿生信息融合，得到工业产品包装色彩融合后的特征点的聚类函数为：
式中：I(x,y)表示工业产品包装色彩特征分量在像素点(x,y)处的集合凸函数；
L(x,y,σ)表示T次微分集合算子；G(x,y,σ)表示向量集中的第σ个最大值元素，采用块匹配方法进行配准，求解得到稀疏表示为：
判断工业产品包装色彩图像的当前种子点P的主方向，根据梯度下降法进行重建约束。

2 色彩仿生特征提取算法
2.1 分块特征匹配
设工业产品包装色彩图像区域大小为M×N，TC和Md(Ci)对应工业产品包装色彩图像边缘的长度和宽度。

采用边缘信息融合方法，得到工业产品包装色彩图像的活动轮廓分布集：
式中：TC为工业产品包装色彩图像重建平滑算子；M d(Ci)表示点云Ci中关键特征点。

结合模糊相关性匹配方法，得到分块特征匹配结果：
采用邻域搜索方法进行工业产品包装色彩图像的特征点快速定位和信息增强处理，实现包装色彩的分块特征匹配[6]。

2.2 视觉增强和色彩特征提取输出
采用分块特征匹配方法实现工业产品包装色彩仿生图像的视觉增强处理[7]，提取工业产品包装色彩仿生特征的分块特征量，计算视觉增强网络模型为：
式中，
根据区域像素重构结果[8]，得到色彩仿生特征提取输出为：
求得在每个尺度下工业产品包装色彩图像的边缘像素点统计特征值，根据分块融合处理结果，实现工业产品包装色彩的仿生特征提取。

3 系统设计与实现
3.1 系统的总体设计构架
采用ZigBee组网设计方法[9]，进行视觉传达下工业产品包装色彩提取系统的交互设计，采用嵌入式ARM Cortex-M0为核心处理器，结合单片机进行视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取系统计算机控制。

总体设计架构如图1所示。

在嵌入式Linux内核环境中构建视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取系统的交叉编译程序，使用专用短程通信标准协议进行视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取系统的网络模块化设计。

3.2 系统的分组模块设计
使用32位ARM处理器进行视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取的总线传输控制，通过读取HP E1562E进行信转换[10]，设计控制结构字进行系统的总线控制，见表1。

采用嵌入式ARM Cortex-M0作为主控模块，实现包装色彩仿生特征的自动提取和信息交互，得到指令传输流程如图2所示。

图1 系统的总体设计构架Fig.1 Overall design architecture of system
表1 系统的控制结构字Table 1 Control structure words of system引脚名称
描述1CAN_MB_DATA3色彩仿生特征的串行接口/数据线 2 CMD嵌入式ARM
的控制字写入，并发送状态字 3CAN_TRS1地址指针读取和CAN_TA1寻址 4 VDDSTATUS寄存器寻址 5 I/O工业设计中的视觉传达时钟采样 6 DMAEN远程
数据传输控制和情景感知 7 DAT0自动信息采样 8 DAT1A/D采样和集成信息控制图2 指令传输流程Fig.2 Instruction transmission flow
综上分析，实现视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取系统的软件开发与设计。

4 实验测试分析
对视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取的仿真实验建立在Matlab Simulink 环境下，对视觉信息采样的特征分辨频率设定为80 kHz。

结合.NET Framework
的应用程序进行视觉传达的总线开发和交叉编译控制，色彩特征信息的采样长度为1 024，得到待提取的工业产品包装如图3所示。

图3 原始工业产品包装Fig.3 Original industrial product packaging
以图3的包装为测试对象，进行包装色彩提取，得到提取结果如图4所示。

图4 色彩仿生特征提取输出Fig.4 Output of color biomimetic feature extraction
分析图4得知，采用本文系统能有效实现包装色彩仿生特征提取系统的特征提取
和视觉传达，色彩的融合性和提取分辨能力较好。

测试色彩提取的配准率和时间开销，得到对比结果见表2。

表2 性能对比测试Table 2 Performance comparison test方法配准率时间开
销/s精度本文方法0.9751.230.989文献[3]0.8435.320.782文献
[4]0.9016.530.803
分析表2得知，本文方法进行工业产品包装色彩特征提取的配准率较高，时间开
销较小。

5 结语
在进行工业产品包装色彩设计中，融合具有视觉文化特征的工业产品设计方式，结合实现产品包装设计视觉语言的有效传达，优化现代化包装设计。

本文提出一种基于分块特征匹配和边缘轮廓检测的视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取算法，采用图像块的稀疏表示方法实现工业产品包装色彩仿生特征提取。

在嵌入式的DSP环境下进行工业产品包装色彩仿生特征提取系统设计，使用32位ARM处理器进行视觉传达下工业产品包装色彩仿生特征提取的总线传输控制，实现包装色彩仿生特征的自动提取和信息交互。

研究得出，采用本文系统能有效实现包装色彩仿生特征提取和视觉传达，色彩的融合性和提取分辨能力较好。

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