緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析
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摘要:為了提高三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬和視覺(jué)重現(xiàn)能力，利用三維視覺(jué)重構(gòu)和嵌入式VR構(gòu)架，設(shè)計(jì)三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)。首先構(gòu)建三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件的總體結(jié)構(gòu)模型，采用嵌入式BS構(gòu)架體系進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，利用物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)，采用VR技術(shù)進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真和三維視覺(jué)重構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理模塊中處理三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬的圖像，結(jié)合高分辨的視覺(jué)重建算法，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬控制和視覺(jué)重建，實(shí)現(xiàn)三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬的視覺(jué)表達(dá)效果較好，3D動(dòng)畫(huà)模擬逼真度較高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，人機(jī)交互能力較強(qiáng)。
關(guān)鍵詞:三維雙緩存；動(dòng)畫(huà)模擬；軟件制作系統(tǒng)；VR技術(shù)
1引言
三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)發(fā)展迅速，構(gòu)建三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件，提高三維動(dòng)畫(huà)成像和視覺(jué)仿真能力，建立三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬分析，提高三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬分析和三維動(dòng)畫(huà)視覺(jué)成像分析，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像分析技術(shù)，通過(guò)三維雙緩存動(dòng)畫(huà)的視覺(jué)特征檢測(cè)和分析，建立三維雙緩存動(dòng)畫(huà)的邊緣輪廓特征檢測(cè)模型，通過(guò)角點(diǎn)標(biāo)記和關(guān)鍵特征點(diǎn)重構(gòu)的方法，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬分析具有重要意義[1]。為提高三維雙緩存動(dòng)畫(huà)的視覺(jué)分析能力，相關(guān)的三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作方法研究受到人們的極大重視。相關(guān)學(xué)者對(duì)此進(jìn)行大量研究，文獻(xiàn)[2]提出結(jié)合人臉表情和變形技術(shù)的人臉卡通動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)，構(gòu)建三維動(dòng)畫(huà)圖像的動(dòng)態(tài)分析模型，文獻(xiàn)[3]提出3D動(dòng)畫(huà)自動(dòng)生成的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，通過(guò)圖像優(yōu)化設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬和系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。雖然上述研究取得一定進(jìn)展，但在三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬和視覺(jué)重現(xiàn)能力方面還存在不足，為此提出三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用基于三維視覺(jué)重構(gòu)和嵌入式VR構(gòu)架的三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。構(gòu)建三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件的總體結(jié)構(gòu)模型，然后進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的功能模塊化設(shè)計(jì)。
2動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)總體構(gòu)架
為了實(shí)現(xiàn)三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)設(shè)計(jì)，構(gòu)建三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件的總體結(jié)構(gòu)模型，采用嵌入式BS構(gòu)架體系進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析[4-5]，采用APLC21160邏輯處理器芯片作為三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作的數(shù)字處理控制芯片，結(jié)合嵌入式控制方法，采用嵌入式的交叉編譯方法，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的上位機(jī)通信協(xié)議設(shè)計(jì)，構(gòu)建三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的上位機(jī)通信模塊，采用ISA/EISA/MicroChannel擴(kuò)充總線進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作的指令加載，采用嵌入式BS構(gòu)架體系進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，采用物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)，得到系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)圖1所示的總體結(jié)構(gòu)模型，采用多元線性融合方法進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬特征分析，結(jié)合PLC控制方法，建立三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬系統(tǒng)的輸出邏輯編程模塊。采用AD模塊進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作的智能信息采集，采用APLC21160邏輯處理器芯片作為三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作的數(shù)字處理芯片，結(jié)合ISA/EISA構(gòu)架模式進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)，由則該系統(tǒng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。由圖2可以看出，三維雙緩存動(dòng)畫(huà)幀數(shù)至關(guān)重要，需達(dá)到上限值。
3系統(tǒng)的功能模塊分析
采用VR技術(shù)進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真和三維視覺(jué)重構(gòu)，采用32位嵌入式設(shè)計(jì)方法進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的集成信息采集和模糊調(diào)度，在核心控制器中進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬和信息采樣[6]，在D/A轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)換和人機(jī)交互控制，得到系統(tǒng)的功能模塊構(gòu)成如圖3所示。
4三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作的算法設(shè)計(jì)
在上述進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架和功能模塊分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)，算法設(shè)計(jì)包括三維雙緩存動(dòng)畫(huà)圖像增強(qiáng)算法和視覺(jué)重構(gòu)算法等。
4.1圖像增強(qiáng)處理
采用RGB(紅綠藍(lán)彩色值，redgreenbluecolorvalue)圖像增強(qiáng)的方法，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬圖像增強(qiáng)處理，建立三維雙緩存動(dòng)畫(huà)的三維顏色分量，設(shè)A為N個(gè)標(biāo)量構(gòu)成的三維圖像分量，結(jié)合顏色空間變換的方法，建立三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬圖像的顏色分解問(wèn)題[7]，得到圖像的像素分布的幀數(shù)滿足約束條件。考慮三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中的圖像灰度，結(jié)合模糊度辨識(shí)方法，進(jìn)行圖像的灰度像素級(jí)重構(gòu)，得到圖像在像素層的合成區(qū)域量化特征[8]。在灰度的顏色空間中，采用歸一化的顏色特征分解方法，對(duì)三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中的虛擬圖像進(jìn)行視覺(jué)仿真，采用視差分析的方法，得到全局色調(diào)映射函數(shù)為：(1)式中，R一個(gè)規(guī)范常量，f表示差異性拼接系數(shù)，F(xiàn)(x,y)表示顏色空間數(shù)值分布。設(shè)定顏色空間的轉(zhuǎn)換特征量，計(jì)算三維動(dòng)畫(huà)圖像的二維灰度特征值，構(gòu)建三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬分布特征值，得到三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬的最大灰度值為：(2)式中，UE表示三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬數(shù)據(jù)最大特征值。采用歐式距離描述動(dòng)畫(huà)圖像顏色間的差異性特征，以此得到不同曝光時(shí)間下圖像的灰度特征值，通過(guò)模糊度檢測(cè)的方法得到關(guān)聯(lián)特征量，然后進(jìn)行歸一化處理，得到在灰度像素空間中的三維動(dòng)畫(huà)模擬方程為：(3)式中，I(x,y)為圖像中坐標(biāo)為(x,y)點(diǎn)的灰度；結(jié)合三維動(dòng)畫(huà)模擬的視覺(jué)特征進(jìn)行信息增強(qiáng)，根據(jù)不同的光源顯示相同的顏色，得到在顏色空間中的灰度分布特征量，采用最小二乘支持度算法，構(gòu)建混合結(jié)構(gòu)稀疏重構(gòu)模型，得到層次化的特征分布函數(shù)f(gi)為：(4)式中，Eθ表示三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬特征分布系數(shù)，Hα表示三維雙緩存動(dòng)畫(huà)視頻兼容性。將活動(dòng)輪廓檢測(cè)與三維動(dòng)畫(huà)圖像信息融合技術(shù)結(jié)合，得到灰度直方圖特征值。基于Harris小波特征分析和字典學(xué)習(xí)的方法，得到圖像的最大似然估計(jì)為：(5)式中，ρ表示三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程匹配系數(shù)，ft(i,j)表示制作過(guò)程尺度精確值，ft-1(i,j)表示制作過(guò)程尺度估計(jì)值。根據(jù)上述分析，建立三維動(dòng)畫(huà)圖像增強(qiáng)模型，根據(jù)圖像增強(qiáng)結(jié)果進(jìn)行軟件制作。
4.2三維視覺(jué)重構(gòu)
結(jié)合高分辨的視覺(jué)重建算法，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬控制和視覺(jué)重建，采用高稀疏表示圖像識(shí)別方法，得到灰度像素值HUI表示如下：(6)求得優(yōu)化逼近解，利用不同視圖下的三維深度圖，進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)模擬的半監(jiān)督距離學(xué)習(xí)，得到模擬像素分布為M×N個(gè)2×2的子塊Gmn，采用多維像素空間重組，得到圖像三維重構(gòu)輸出為：(7)式中，I(k)(i,j)為三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬圖像k的灰度值，(i,j)為相應(yīng)像素的坐標(biāo)值。采用交叉編譯控制的方法，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬和聯(lián)合特征求解，得到聯(lián)合分布函數(shù)。采用可靠性差異度分析的方法，得到具有一致模式的稀疏表示為：(8)式中，V(x,y)、J(x,y)、T(x,y)分別表示灰度圖像參數(shù)值和邊緣輪廓信息。根據(jù)上述分析，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作，提高圖像的特征表達(dá)能力。
5仿真實(shí)驗(yàn)分析
為了提高三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)的視覺(jué)性，使軟件制作系統(tǒng)更人性化，交互性能得到更好的體現(xiàn)，所以在本次仿真實(shí)驗(yàn)中，采用VR技術(shù)進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真和三維視覺(jué)重構(gòu)，結(jié)合VisualC++和MatlabR2010進(jìn)行動(dòng)畫(huà)圖像設(shè)計(jì)，利用Simulink工具讀取三維雙緩存動(dòng)畫(huà)信息，提取動(dòng)畫(huà)圖像的顏色特征分量，并將三維雙緩存圖像的邊緣輪廓特征量分布設(shè)置為0.12，區(qū)域分塊模板匹配系數(shù)設(shè)置為0.27，三維視景的灰度集大小設(shè)置為12。在A/D和D/A中進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬和視覺(jué)重構(gòu)，通過(guò)VegaPrime的交互函數(shù)進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程的動(dòng)態(tài)尋優(yōu)和參數(shù)模擬，設(shè)置三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作的載頻為500Hz，灰度邊緣像素特征值為1200，得到三維動(dòng)畫(huà)軟件制作的實(shí)現(xiàn)仿真圖如圖4所示。由圖4可知，采用本文方法制作三維雙緩存動(dòng)畫(huà)圖像效果好，色彩清晰，視覺(jué)表達(dá)效果較好，3D動(dòng)畫(huà)模擬逼真度較高。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文方法的可行性，利用文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)試不同方法進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)軟件制作的輸出峰值信噪比，得到對(duì)比結(jié)果如圖5所示。分析圖5得知，文獻(xiàn)[2]方法和文獻(xiàn)[3]方法的輸出峰值信噪比較低，最終結(jié)果分別為91%和69%，而本文方法進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)軟件制作的輸出峰值信噪比較高，最終結(jié)果是99%，說(shuō)明本文方法制作效果較好，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，人機(jī)交互能力較強(qiáng)。
6結(jié)束語(yǔ)
結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像分析技術(shù)，通過(guò)三維雙緩存動(dòng)畫(huà)的視覺(jué)特征檢測(cè)和分析，建立三維雙緩存動(dòng)畫(huà)的邊緣輪廓特征檢測(cè)模型，提出基于三維視覺(jué)重構(gòu)和嵌入式VR構(gòu)架的三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬軟件制作系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。采用RGB圖像增強(qiáng)的方法，進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬圖像增強(qiáng)處理，采用歐式距離描述動(dòng)畫(huà)圖像顏色之間的差異性，得到不同曝光時(shí)間的圖像的灰度特征值，實(shí)現(xiàn)三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬。分析得知，本文方法進(jìn)行三維雙緩存動(dòng)畫(huà)模擬的輸出峰值信噪比較高，成像質(zhì)量較好。
作者:趙革委 單位:陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院