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摘要：針對通用虛擬產品展示系統在面對展示效果要求較高的藝術品時，不能夠充分展示其具體細節、顯示效果差等問題，文中研究和設計一套基于視覺傳達的虛擬產品展示系統。該系統在通用展示系統的基礎上，利用圖像處理優化技術中的圖像增強對通用系統的產品顯示模塊進行優化，以此達到更優的細節與整體展示效果。實驗結果表明，該優化系統在整體、細節及真實感方面均具有較好的虛擬產品展示效果，尤其是對于產品細節表現程度上，其展示效果提升了13.9%，體現出該系統良好的細節表現能力。

關鍵詞：虛擬產品展示；系統設計；視覺傳達；圖像處理；圖像增強；優化設計

隨著虛擬現實技術的不斷發展，越來越多的產品展示已由實體展覽轉向實體與虛擬產品結合發展和展示的階段，以此讓使用者對該產品有更優的了解。在此過程中，人們對于虛擬產品展示的效果也越來越高。尤其是對于一些展示效果要求較高的藝術品而言，展覽效果可能會直接影響到該產品的藝術價值[1⁃3]。通用虛擬產品展示系統能夠滿足多數情況下虛擬產品的展示要求。但在面對藝術品時，不能較好地展示其所具有的細節，從而顯示效果不足。為此，本文在通用展示系統的基礎上，結合視覺傳達理論及圖像處理優化技術，對原有系統的產品展示模塊進行優化，以便該系統能夠滿足要求較高的藝術品等特殊產品的展示要求，更能夠凸顯出所具有的細節。在圖像優化過程中，文中結合圖像增強技術中的頻域法和空域法，使得處理結果在整體與細節上均相較于通用系統更加優秀。實驗結果表明，本文所設計的系統在整體顯示效果、細節表現程度及顯示真實感上均有較大提升。該系統為藝術品等展示效果要求較高的產品提供了技術保障。

1視覺傳達

1.1視覺傳達基本理論。視覺傳達（VisualCommunication）是指通過可視化的方式傳播特定事物的主動行為，即將有效的數據信息通過一定的視覺媒介傳遞給人腦的過程[4]。本質而言，視覺傳達即視覺數據信息的傳達，其所具有的價值在較大程度上取決于所傳達信息的優劣及信息傳達的速度、質量。通常一個完整的視覺傳達由5個模塊所組成[5]，如圖1所示。圖中：信息生成模塊主要實現將所需傳達的數據信息轉換為視覺符號，包括：攝影、電視、電影、建筑視覺信息、文字及造型藝術等，在本文中則指的是所要展示的虛擬產品（藝術品等）；信息傳達模塊則是負責將所要傳達的信息通過媒介載體以可視化的方式傳遞給接收者；接收反饋模塊則是接收者對于信息的理解與對于接收到信息的相關反饋。在本文虛擬產品展示系統的設計中，視覺傳達要素在其中的應用主要體現在虛擬產品展示系統中產品的圖像與色彩兩個方面。1.1.1產品圖像。利用產品圖像進行展示系統中虛擬產品設計的優勢在于[6]：1）建模方便產品模型一方面可以利用計算機軟件建模所生成的虛擬圖像；另一方面也可以采用攝像機所拍攝到的真實圖像。同時，可以從中提取到背景的幾何特征及產品的發射規律等。2）設計效率高這種方式的虛擬產品設計通常不需要大量的計算，可以直接在二維空間中利用已得到的視圖來進行新視圖的合成與計算，計算速度只與所需要設計的產品分辨程度相關，且效率較高。3）真實感強由于產品建模所用到的紋理貼圖大多是對真實產品的實拍圖像，所以能夠最為真實地代表所要展示的產品，同時無需系統提供額外的光照。1.1.2產品色彩所展示出的虛擬產品的展示效果除了與所設計的模型有關外，還對其色彩有明顯依賴。產品色彩是視覺傳達中靈活的組成要素，其給產品的設計提供了更多的想象與發揮空間[7]。對于色彩的有效利用和合理搭配能夠大幅度提升虛擬產品展示效果，從而吸引體驗者的目光。1.2系統設計架構。本文設計的虛擬產品展示系統主要是利用視覺傳達及圖像處理技術對現有的通用展示系統進行顯示模塊優化，其系統架構如圖2所示。在該虛擬產品展示系統中，主要包括3個模塊，分別是：虛擬產品數據庫管理模塊（模塊一）、展示平臺設計模塊；（模塊二）及虛擬產品顯示模塊（模塊三）。模塊一用來實現對數據庫與服務器中虛擬產品（藝術品等）的信息數據和模型進行“增刪查改”的功能：模塊二負責構建展示系統的運行平臺，包括提供用戶登錄接口、獲取數據庫虛擬產品列表、下載相關虛擬產品數據信息到指定路徑等功能；模塊三則是用來對用戶所選定的虛擬展品進行顯示。3個模塊相互協作，共同完成對整個虛擬產品展示系統的設計。本文的主要內容就是對展示系統中的模塊三進行優化改進，以此達到更優的虛擬產品展示效果。

2展示系統優化

2.1三維顯示技術。三維顯示技術是利用計算機軟件將虛擬產品三維數據中的每個虛擬點通過一定的方式映射到一個立體虛擬空間相應位置，從而形成三維立體圖像的技術。三維顯示技術是當今顯示技術領域的一個研究熱點，同時也是虛擬現實中的關鍵技術之一。三維顯示技術[8]一般可以劃分為3類：基于2D顯示器的模擬、雙目視差立體顯示及真三維立體顯示。在通用的展示系統中，通常采用雙目視差立體顯示技術，本文也是在此顯示技術的基礎上對通用展示系統的虛擬產品顯示模塊進行優化。雙目視差立體顯示技術利用同一物體在人左右眼視網膜上所成的像存在視差的原理，而產生的一種三維顯示技術[9]。其工作原理如圖3所示。對于三維空間的任意兩點P和Q，由于兩眼之間存在一定的距離（53~73mm），導致人們在觀察這兩個點時左右眼所看到的圖像有所不同，即具有視差。包含視差的兩幅圖像（稱之為視差圖像對）經過大腦中樞神經的分析處理后，即可得到含有立體深度信息的三維圖像。利用此原理在虛擬產品三維顯示時，可以首先通過特定軟件與設備使得某一時刻的視差圖像對應的左眼視圖輸出到顯示器的偶數列像素上，相應的右眼視圖則輸出到奇數列像素上。然后使用柱面光柵等技術手段使得用戶的左眼只能觀察到輸出圖像的偶數列，而右眼則只能觀察到奇數列。最后通過大腦的整合，實現虛擬產品的三維立體顯示。2.2圖像處理優化。對于虛擬產品中藝術品在展示過程中的高要求，本文利用圖像處理中的圖像增強技術對現有系統的顯示模塊進行優化，使得虛擬產品的圖像顯示質量更高，進而加強虛擬產品的展示效果。圖像增強技術按照處理所在空間的不同可以分為基于空域和頻域的方法?？沼蚍ㄖ饕菍D像中各像素點直接進行操作，包括：灰度變換、直方圖修正和圖像平滑等；頻域法則首先將原始圖像通過傅里葉變換等方法轉換到其他空間域中進行處理，然后再通過逆變換使其轉到原始空間，最后得到所需的圖像。其包括低通濾波、高通濾波和帶通濾波等[10]。為了達到更好的產品顯示效果，本文將所提到的空域和頻域方法進行結合來完成對虛擬產品顯示圖像的優化處理。其處理流程如圖4所示。在該圖像優化過程中，計算機軟件平臺選用專門用作圖像處理的OpenCV軟件，同時頻域法選擇帶通濾波器法，空域法則選用圖像平滑和圖像銳化的方法來進行虛擬產品的原始圖像處理。

3系統實現

為了分析和驗證本文所設計的優化系統相比于傳統展示系統在虛擬產品展示效果及圖像真實感的提升效果，首先按照圖5的系統流程框架建立、實現優化后的虛擬產品展示系統。在系統建立的流程中，展示平臺的實現與產品模型的實現是兩個并列的內容。同時，最后的虛擬產品展示模塊也為這兩個模塊的組合。通過上述流程實現虛擬產品展示系統后，利用該系統與傳統通用系統進行了仿真實驗，實驗項目主要包括：產品整體展示效果、細節表現程度及真實感。在實驗前需要將實驗所用到的10種產品（藝術品等）按照圖5建模流程進行產品建模，并將其添加到圖2模塊一的虛擬產品數據庫中，方便展示系統的調用。實驗具體內容如表1所示。圖6中：橫坐標代表所要展示的虛擬產品編號1~10；縱坐標則表示所有觀察者對于兩種系統在該項實驗內容上評分的平均值。從上面3組實驗結果可以看出，本文所設計的展示系統相比于傳統通用系統而言，各項顯示效果均有所提升。尤其在虛擬產品細節表現程度上，該系統的提升效果達到13.9%，而虛擬產品整體顯示效果與真實感的提升效果也分別達到7.3%和5.2%。實驗結果表明，本文所設計和優化的虛擬產品展示系統在對展示效果要求較高的產品進行展示時，相比于通用系統可以達到更優的顯示效果，同時具有較強的產品細節展示能力，在較大程度上滿足對于藝術品的展示要求。

4結語

本文通過介紹視覺傳達基本理論與分析視覺傳達要素在虛擬產品展示系統中的具體應用，利用圖像處理中的圖像增強技術，對通用展示系統的產品顯示模塊進行優化改進。優化后系統的3項實驗結果表明，該系統相較于通用系統，其整體展示效果、細節表現程度及真實感方面均有所提升。該系統對于展示效果要求較高的虛擬產品展示，具有較大的應用空間。

作者:付寒嬌 單位:中國石油大學