园林景观的三维数字化平台设计

园林景观的三维数字化平台设计

发表时间：2018-10-01T18:50:36.250Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：张子文

[导读] 摘要：园林景观三维数字化平台是对园林景观进行数据采集，然后利用虚拟现实的技术手段对园林景观进行图像呈现的虚拟数字平台。

乌海市园林局内蒙古乌海市 016000

摘要：园林景观三维数字化平台是对园林景观进行数据采集，然后利用虚拟现实的技术手段对园林景观进行图像呈现的虚拟数字平台。园林景观三维数字化平台中涵盖园林绿化、人文设计景观、整体规划设计、园林道路环境、园林景区的建筑规划等多方面内容。对园林景观的数字平台中园林景观图像显示晃动的问题，提出一种园林景观的三维数字化平台设计方案。为了验证设计的园林景观的三维数字化平台的有效性，还设计了对比仿真实验。实验结果表明，设计的园林景观的三维数字化平台能够稳定地显示三维园林景观图像，同时避免了三维图像出现晃动的现象。

关键词：园林景观；设计；数字化

随着社会的不断进步，人们的视觉审美不再停留在二维平面上，越来越喜欢充满真实感的三维视觉效果。园林景观三维数字化平台设计的基础是对园林景观的数字采集，然后使用对应的成像技术对其进行三维景观的刻画。传统的园林景观三维数字化平台极其注重数字采集的过程，但是由于技术手段有限，生成的三维图像可能会出现清晰度不高的现象，甚至会出现三维图像晃动，极大地影响了园林景观三维数字化平台的呈现效果，同时，图像的效果极大地影响了平台的应用情况。

一、数字化技术的内涵

数字化技术，其实就是一种由一定的设备媒介将声音、图片、文字等信息转化成能够被计算机识别的语言，同时能够在计算机当中进行运算、传播等的科技。具体而言，数字化技术包括多媒体技术、计算机网络技术、虚拟现实技术、仿真技术等，其中，虚拟现实技术是在计算机中营造一种虚拟环境，让人们从图像、声音、触摸等参与到虚拟环境的互动当中，使人产生真切的感受。数字化技术的这些特点对园林景观的设计工作具有重大的意义，为园林景观设计工作的圆满完成，提供了有力的保障和较大的进步空间。

二、园林景观设计

1、园林景观设计的原则

园林景观的设计要遵循多样性保护原则。园林景观的设计不能仅仅照设计理论，忽视不同的园林景观中具体物种的保护。园林景观设计考虑园林实际的植被、物种情况，尽可能不破坏原有的植被、物种，保证园林景观的生态系统的科学合理。

园林景观的设计要遵循生态学的应用原则。园林景观设计要兼顾园林景观的生态效益和实用性，生态平衡是设计过程中必须强调的一点。

园林景观的设计要遵循相对统一的规则。必须从园林景观建设的需求出发，遵循城市建设的统一规划，使园林景观与周边环境的协调和统一，形成一个布局合理、环境和谐的生态园林景观。

2、园林景观设计的弊端

传统的园林景观设计收集的资料及分析的数据是不完整的。进行园林景观设计需要大量的资料及数据，并且是涉及时空与环境的广度的。进行设计之前，必须要采集当地历史人文、民俗风情、地理环境等各方面的信息，进行各方面数据的分析。传统的园林景观设计在资料的收集一般都只是停留在语言文字或者相应的设计草图，所收集的资料信息是不够完整和准确的，这也就导致之后的数据分析的不准确，为后期的设计工作和具体的园林建设留下隐患。

传统的园林景观设计不能实现信息和数据的交流与共享。传统园林景观设计在信息与数据采集形式上和具体内容上的单一，限制了之后设计、建造及使用环节，使园林景观由设计到最后使用这一过程中各方在信息与数据上无法实现交流与共享。

传统的园林景观设计的评价与管理系统不完善。传统的园林景观设计侧重项目的工程设计及建造，忽视了设计工作评价和管理系统的建立，没有对园林景观设计的效果和目标进行评价、管理。而传统园林景观设计对相关人员的管理工作也不够完善，人员的调动及协调不合理致使设计工作的脱节，影响设计工作的顺利开展。

三、园林景观的三维数字化平台设计方案

1、硬件设计。园林景观的三维数字化平台的硬件设备主要是由数据采集传感器、数字控制器、图像扫描器、数据存储系统、电源控制系统等组成。另外，园林景观的三维数字化平台还包括TPM图像分析芯片以及数据转换连接端口等系统模块间的连接模块。

2、引进离散高程计算。引进的离散高程计算能够保证设计的园林景观的三维数字化平台系统能够得到高清的三维园林景观图像，引进的离散高程计算方法采用反距权重高程插值计算的原理，从而实现三维图像离散高程计算，首先需要对数据进行“反距权重”计算：

引进离散高程计算实际上是对图像的像素权值进行设定，通过离散的方法把无序的编程有序化，过程为：

经过引进离散高程计算的三维园林景观图像具有很高的稳定性，即使出现一定数据干扰也会很快进行消除，通过离散处理的数据能够保持一定的差值控制，避免由于视觉色差造成图像跳频，图像跳频最大的现象就是图像晃动，虽然通过计算的方法解除了一部分原因，但是还没有从根本上解决出现晃动的概率。

3、优化边缘相关性种子点匹配保证图像清晰。根据出现图像晃动的原因，本文优化了边缘相关性，通过优化后的边缘相关性能够摆

正边缘算子的稳定程度，从根本上解决图像晃动出现的可能性。通过边缘的相关性稳定了三维图像数据的边缘算子以及灰度梯度，保证图像能够进行边缘的定化，极大地稳定了图像，最终通过式增加图像的边缘稳定性。

在设计的园林景观三维数字化平台系统运用离散高程计算对图像进行保帧处理，离散高程计算能够保证三维园林景观图像的有序性，同时有效地减少了数据对其成像的干扰能力，优化了边缘相关性的计算，通过优化相关性稳定了边缘算子，从根本上解决了三维图像出现晃动的可能性，为三维数字化平台能够进行高清图像的呈现提供了解决方案。

4、仿真实验分析

为了测试设计的园林景观三维数字化平台系统能够对三维园林景观图像进行高清呈现，设计了对比仿真实验。实验选择某园林景观的一角进行三维图像的呈现，使用传统的方法进行图像的三维重建，同时使用设计的园林景观三维数字化平台系统进行三维图像的重建，为了保证实验的有效性，使用两种方法同时进行试验。

1、参数设定。为避免出现图像的晃动，设置图像灰度色泽差P的范围为30-50；设置三维图像的反距系数Di为5.4；为保证三维图像的稳定性，设置X1，X2，X3，X4分别为3.6，3.2，3.0，3.5，根据仿真设定的参量以及环境进行实验，结果如图所示。

2、结果分析。设计的园林景观三维数字化平台具有较低的失帧率，能够有效地保持三维图像的清晰度；设计的园林景观三维数字化平台系统的丢包率更低，说明设计的平台所显示的三维图像更加稳定。

在设计的园林景观三维数字化平台系统能够有效地显示出三维园林景观的图像，并且保持较低的失帧率和丢包率，最终的丢包率为0，说明已经从根本上解决了三维图像晃动的问题。

在设计一种园林景观的三维数字化平台系统，运用离散高程计算对图像进行保帧处理，能够得到具有一定稳定性的图像，优化了边缘相关性的计算，保证了边缘算子的稳定性以及灰度梯度，从根本上解决了三维图像出现晃动的问题。通过研究能够为园林景观的三维数字化平台提供良好的理论依据。

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