緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)設計探析
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摘要:為了提高三維雙緩存動畫模擬和視覺重現(xiàn)能力，利用三維視覺重構(gòu)和嵌入式VR構(gòu)架，設計三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)。首先構(gòu)建三維雙緩存動畫模擬軟件的總體結(jié)構(gòu)模型，采用嵌入式BS構(gòu)架體系進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，利用物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術進行動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的網(wǎng)絡組網(wǎng)設計，采用VR技術進行三維動畫制作過程中的虛擬現(xiàn)實仿真和三維視覺重構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理模塊中處理三維雙緩存動畫模擬的圖像，結(jié)合高分辨的視覺重建算法，進行三維雙緩存動畫模擬控制和視覺重建，實現(xiàn)三維雙緩存動畫模擬的系統(tǒng)優(yōu)化設計。仿真結(jié)果表明，采用該方法進行三維雙緩存動畫模擬的視覺表達效果較好，3D動畫模擬逼真度較高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，人機交互能力較強。
關鍵詞:三維雙緩存；動畫模擬；軟件制作系統(tǒng)；VR技術
1引言
三維動畫技術發(fā)展迅速，構(gòu)建三維雙緩存動畫模擬軟件，提高三維動畫成像和視覺仿真能力，建立三維雙緩存動畫模擬分析，提高三維雙緩存動畫模擬分析和三維動畫視覺成像分析，結(jié)合計算機視覺圖像分析技術，通過三維雙緩存動畫的視覺特征檢測和分析，建立三維雙緩存動畫的邊緣輪廓特征檢測模型，通過角點標記和關鍵特征點重構(gòu)的方法，進行三維雙緩存動畫模擬分析具有重要意義[1]。為提高三維雙緩存動畫的視覺分析能力，相關的三維雙緩存動畫模擬軟件制作方法研究受到人們的極大重視。相關學者對此進行大量研究，文獻[2]提出結(jié)合人臉表情和變形技術的人臉卡通動畫系統(tǒng)，通過動畫模擬軟件制作系統(tǒng)，構(gòu)建三維動畫圖像的動態(tài)分析模型，文獻[3]提出3D動畫自動生成的學習系統(tǒng)，通過圖像優(yōu)化設計和軟件設計，進行動畫模擬和系統(tǒng)的優(yōu)化設計。雖然上述研究取得一定進展，但在三維雙緩存動畫模擬和視覺重現(xiàn)能力方面還存在不足，為此提出三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)設計。采用基于三維視覺重構(gòu)和嵌入式VR構(gòu)架的三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)設計方法。構(gòu)建三維雙緩存動畫模擬軟件的總體結(jié)構(gòu)模型，然后進行三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的功能模塊化設計。
2動畫模擬軟件制作系統(tǒng)總體構(gòu)架
為了實現(xiàn)三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)設計，構(gòu)建三維雙緩存動畫模擬軟件的總體結(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畫模擬軟件制作的數(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，進行三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的上位機通信協(xié)議設計，構(gòu)建三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的上位機通信模塊，采用ISA/EISA/MicroChannel擴充總線進行三維雙緩存動畫模擬軟件制作的指令加載，采用嵌入式BS構(gòu)架體系進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，采用物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術進行三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的網(wǎng)絡組網(wǎng)設計，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)設計根據(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行三維雙緩存動畫模擬特征分析，結(jié)合PLC控制方法，建立三維雙緩存動畫模擬系統(tǒng)的輸出邏輯編程模塊。采用AD模塊進行三維雙緩存動畫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畫模擬軟件制作的數(shù)字處理芯片，結(jié)合ISA/EISA構(gòu)架模式進行三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的組網(wǎng)設計，由則該系統(tǒng)的功能模塊實現(xiàn)流程如圖2所示。由圖2可以看出，三維雙緩存動畫幀數(shù)至關重要，需達到上限值。
3系統(tǒng)的功能模塊分析
采用VR技術進行三維動畫制作過程中的虛擬現(xiàn)實仿真和三維視覺重構(gòu)，采用32位嵌入式設計方法進行三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的集成信息采集和模糊調(diào)度，在核心控制器中進行三維雙緩存動畫模擬和信息采樣[6]，在D/A轉(zhuǎn)換器中實現(xiàn)三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)換和人機交互控制，得到系統(tǒng)的功能模塊構(gòu)成如圖3所示。
4三維雙緩存動畫模擬軟件制作的算法設計
在上述進行系統(tǒng)的總體設計構(gòu)架和功能模塊分析的基礎上，進行三維雙緩存動畫模擬系統(tǒng)的算法設計，算法設計包括三維雙緩存動畫圖像增強算法和視覺重構(gòu)算法等。
4.1圖像增強處理
采用RGB(紅綠藍彩色值，redgreenbluecolorvalue)圖像增強的方法，進行三維雙緩存動畫模擬圖像增強處理，建立三維雙緩存動畫的三維顏色分量，設A為N個標量構(gòu)成的三維圖像分量，結(jié)合顏色空間變換的方法，建立三維雙緩存動畫模擬圖像的顏色分解問題[7]，得到圖像的像素分布的幀數(shù)滿足約束條件?？紤]三維動畫制作過程中的圖像灰度，結(jié)合模糊度辨識方法，進行圖像的灰度像素級重構(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，對三維動畫制作過程中的虛擬圖像進行視覺仿真，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。設定顏色空間的轉(zhuǎn)換特征量，計算三維動畫圖像的二維灰度特征值，構(gòu)建三維雙緩存動畫模擬分布特征值，得到三維雙緩存動畫模擬的最大灰度值為：(2)式中，UE表示三維雙緩存動畫模擬數(shù)據(jù)最大特征值。采用歐式距離描述動畫圖像顏色間的差異性特征，以此得到不同曝光時間下圖像的灰度特征值，通過模糊度檢測的方法得到關聯(lián)特征量，然后進行歸一化處理，得到在灰度像素空間中的三維動畫模擬方程為：(3)式中，I(x,y)為圖像中坐標為(x,y)點的灰度；結(jié)合三維動畫模擬的視覺特征進行信息增強，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表示三維雙緩存動畫模擬特征分布系數(shù)，Hα表示三維雙緩存動畫視頻兼容性。將活動輪廓檢測與三維動畫圖像信息融合技術結(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習的方法，得到圖像的最大似然估計為：(5)式中，ρ表示三維動畫制作過程匹配系數(shù)，ft(i,j)表示制作過程尺度精確值，ft-1(i,j)表示制作過程尺度估計值。根據(jù)上述分析，建立三維動畫圖像增強模型，根據(jù)圖像增強結(jié)果進行軟件制作。
4.2三維視覺重構(gòu)
結(jié)合高分辨的視覺重建算法，進行三維雙緩存動畫模擬控制和視覺重建，采用高稀疏表示圖像識別方法，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，進行三維動畫模擬的半監(jiān)督距離學習，得到模擬像素分布為M×N個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)為三維雙緩存動畫模擬圖像k的灰度值，(i,j)為相應像素的坐標值。采用交叉編譯控制的方法，進行三維雙緩存動畫模擬和聯(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，進行三維雙緩存動畫模擬軟件制作，提高圖像的特征表達能力。
5仿真實驗分析
為了提高三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)的視覺性，使軟件制作系統(tǒng)更人性化，交互性能得到更好的體現(xiàn)，所以在本次仿真實驗中，采用VR技術進行三維動畫制作過程中的虛擬現(xiàn)實仿真和三維視覺重構(gòu)，結(jié)合VisualC++和MatlabR2010進行動畫圖像設計，利用Simulink工具讀取三維雙緩存動畫信息，提取動畫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置為0.12，區(qū)域分塊模板匹配系數(shù)設置為0.27，三維視景的灰度集大小設置為12。在A/D和D/A中進行三維雙緩存動畫模擬和視覺重構(gòu)，通過VegaPrime的交互函數(shù)進行三維動畫制作過程的動態(tài)尋優(yōu)和參數(shù)模擬，設置三維雙緩存動畫模擬軟件制作的載頻為500Hz，灰度邊緣像素特征值為1200，得到三維動畫軟件制作的實現(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畫圖像效果好，色彩清晰，視覺表達效果較好，3D動畫模擬逼真度較高。為了進一步驗證本文方法的可行性，利用文獻[2]方法和文獻[3]方法進行對比實驗，測試不同方法進行三維動畫軟件制作的輸出峰值信噪比，得到對比結(jié)果如圖5所示。分析圖5得知，文獻[2]方法和文獻[3]方法的輸出峰值信噪比較低，最終結(jié)果分別為91%和69%，而本文方法進行三維動畫軟件制作的輸出峰值信噪比較高，最終結(jié)果是99%，說明本文方法制作效果較好，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，人機交互能力較強。
6結(jié)束語
結(jié)合計算機視覺圖像分析技術，通過三維雙緩存動畫的視覺特征檢測和分析，建立三維雙緩存動畫的邊緣輪廓特征檢測模型，提出基于三維視覺重構(gòu)和嵌入式VR構(gòu)架的三維雙緩存動畫模擬軟件制作系統(tǒng)設計方法。采用RGB圖像增強的方法，進行三維雙緩存動畫模擬圖像增強處理，采用歐式距離描述動畫圖像顏色之間的差異性，得到不同曝光時間的圖像的灰度特征值，實現(xiàn)三維雙緩存動畫模擬。分析得知，本文方法進行三維雙緩存動畫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)技術學院信息工程學院