基于三维动画技术的生态水利工程管理系统

王延杰

(济宁市水利事业发展中心 东鱼河分中心，山东 济宁 272300)

0 引 言

随着生态水利建设的不断推进，生态水利工程建设在国家的基础设施建设中占据举足轻重的地位。在进行生态水利工程管理和施工建设中，结合生态水利工程的动态信息分析和数据信息化管理的方法，建立生态水利工程的动态管理和过程控制模型，最大化发挥生态水利工程的信息化水平的同时，降低生态水利工程的施工成本和开销，提高生态水利工程的建设施工质量。同时，还可以提高生态水利工程的信息化以及智慧化管理水平，研究生态水利工程的项目优化管理方法在施工建设中具有重要意义。

在进行生态水利工程管理设计中，需要对生态水利工程管理相关信息进行三维重组，结合图像和动态特征分析，建立生态水利工程管理系统的底层数据信息库，提高生态水利工程管理的面向对象性。当前，对生态水利工程管理的三维重组和监测方法主要建立在对生态水利工程的红外和视频特征分析检测上，结合视频在线扫描和测绘，建立生态水利工程管理的测绘信息分析模型。文献[3]中提出基于河流的四维特征定位分析的生态水利工程管理系统设计方法，首先进行生态水利工程管理系统的总体设计构架，结合思维特征参数分析，实现生态水利工程管理，但该方法进行生态水利工程管理的动态信息跟踪能力不好。文献[5]中提出基于虚拟视景重构的水利生态管理方法，在FLAH中进行REDUCT生态水利工程管理系统的程序加载，采用局部总线技术，建立系统信息化管理模型，但该方法的可靠性不高。

为此，本文提出基于三维动画技术的生态水利工程管理系统设计方法。首先采用信息联动的方法，构建生态水利工程管理系统的底层数据库，进行生态水利工程管理的信息化检测识别，然后进行水利工程管理系统的模块化设计，最后通过实验进行性能验证分析。

1 系统的总体结构构架和参数配置

1.1 生态水利工程管理系统的总体设计构架

基于三维动画技术，实现对生态水利工程管理系统总体结构设计和模块设计，首先需要进行生态水利工程管理系统的信息管理数据库模型构建。在C/S结构体系下，建立生态水利工程管理系统的代码协议模块、成型加载模块、信息融合模块和总线调度模块；在生态水利工程管理系统的网络设计中，以MySQL为数据库，实现生态水利工程管理的底层信息融合；以Tomcat为服务器进行生态水利工程管理系统的规范化程序结构开发，建立生态水利工程管理系统的三维动态重组模型；通过组件控制和总线开发的方法，进行生态水利工程管理系统的技术指标分析和功能模块设计；采用PXI、VXI、LXI联合总线测试，建立生态水利工程管理系统的视频数据存储模块、视频数据中心管控模块以及用户监控终端显示模块等。系统的总体结构设计见图1。

图1 系统的总体结构设计

根据图1的总体设计构架，采用数据共享、实时感知、信息联动的方法，构建生态水利工程管理系统的底层数据库，生态水利工程管理的底层信息类型标识主要有 PAL、NTSC、SECAM，采用4∶2∶0 和4∶4∶0编码方法，采用块方式的运动补偿控制，进行生态水利工程管理的三维动画设计，得到系统的三维动画帧识别模型，见图2。

图2 系统的三维动画帧识别模型

1.2 生态水利工程管理的数据参数配置

结合总体设计结构模型，进行生态水利工程管理系统模块化设计，系统模块包括网络传输模块、底层信息开发模块、总线数据加载模块、视频监测模块和动画展示模块等。采用视频帧检测和三维动画处理技术，建立生态水利工程管理系统的网络结构设计，根据承载网络、通用设备的个性化配置，建立参数配置模型，得到生态水利工程管理的参数配置结构模型，见图3。

图3 生态水利工程管理的参数配置结构模型

根据图3的参数配置结构模型，结合汇聚、传输、交换、分发控制的方法，建立生态水利工程管理的三维动画配置模型，采用三维动画配置技术，实现生态水利工程管理的视景重建。

2 生态水利工程管理三维动画设计及系统实现

2.1 生态水利工程管理三维动画设计

通过同步测量和信息化监测的方法，进行生态水利工程管理系统模型构造。采用三维动画模拟方法，构建生态水利工程管理的专线(MSTP/SDH)视景配置模型，采用位置区域的图像跟踪和视景重建技术，得到生态水利工程管理三维动画的视景结构配置模型，见图4。

图4 生态水利工程管理的视景结构配置模型

从摄像头图像中提取出重要视频帧数据，在三维视景重构结构模型参数中，进行水利工程施工建设的跟踪和行为理解，得到生态水利工程的三维动画分布像素：

(1)

其中：Ix为基准背景图像；Iy为生态水利工程的现场视频帧动画序列。

在3DStudio MAX软件中，进行生态水利工程管理的三维动画视频片段分析，分为报警显示、系统管理、视频分析3个模块，得到分组检测参数：

(2)

其中：x为水平视频分析模块参数；y为垂直视频分析模块；z为中轴视频分析模块；Η为视频采集点的边缘像素分量；τ为三维动画检测的时延；I为单位矩阵；P为空间像素误差；γ为模糊度；θ为匹配误差；ω为偏离度；a为模糊匹配系数；b为联合参数匹配系数；c为边缘像素差异度。

在视频核心节点、视频区域节点中，得到生态水利工程管理的稀疏性特征分布式：

(3)

其中：x为融入BSD UNIX的特征误差；y为统计特征点局部邻域参数；σ为特征点的描述符。

在OpenFlight数据结构中，进行生态水利工程管理的视景重建，结合主成分分析方法进行生态水利工程管理的视景重构和统计分析，得到直方图统计梯度方向为：

(4)

采用模糊判断方法进行三维动态视景的自适应模拟，通过同步测量和信息化监测的方法，进行生态水利工程管理系统模型构造，采用三维视景重构，实现生态水利工程管理的底层文件配置。

2.2 系统结构模块化设计实现

在生态水利工程管理系统开发的项目部署阶段，静态化项目是通过CDN实现三维动画模拟和视景承载的，通过AngularJS框架的路由机制，采用VIX总线控制技术实现生态水利工程管理的视景参数配置，得到生态水利工程管理的软件结构模块，见图5。

图5 生态水利工程管理的软件结构模块

根据图5所示的生态水利工程管理的软件结构模块，采用ARM Cortex-M0 处理器内核实现机械结构虚拟视景模拟软件的APP开发，在ZigBee物联网组网模式下，配置SDH/MSTP 或者数据网设备，将视频线、控制线和电源线引入的系统底层，通过视频编码器接入动画传输信息端，进行生态水利工程管理的类结构配置，得到软件实现流程，见图6。

图6 系统的软件实现流程

3 实验测试分析

通过仿真实验，验证本文方法在实现生态水利工程管理的三维视景重建中的应用性能，在DVENET(Distributed Virtual Environment NETwork)中进行虚拟视景重建和仿真实验。不同项目单元的相关参数见表1。

表1 不同项目单元的相关参数

根据上述参数设定，通过客户端软件操作可对生态水利工程监控点的 PTZ 摄像机进行控制，在MineSendPacket和MineRecvPacket类结构中进行生态水利工程项目管理的程序加载。数据加载实现界面见图7。

图7 生态水利工程项目管理的数据加载界面

根据数据加载，实现生态水利工程管理三维动画视景仿真结果，见图8。

分析图8得知，本文方法进行生态水利工程项目管理管理，生态水利工程管理的视景重构性能较好。测试不同方法进行生态水利工程管理的稳定性，得到对比结果，见图9。分析图9得知，本文方法进行生态水利工程管理的稳定性较高。

图8 生态水利工程管理三维动画视景仿真结果

图9 生态水利工程管理稳定性测试

4 结 语

结合生态水利工程的动态信息分析和数据信息化管理的方法，建立生态水利工程的动态管理和过程控制模型，本文提出基于三维动画技术的生态水利工程管理系统设计方法。建立生态水利工程管理系统的三维动态重组模型，通过组件控制和总线开发的方法，进行生态水利工程管理系统的技术指标分析和功能模块设计；采用三维动画配置技术，建立生态水利工程管理的视景重建参数分析模型；结合三维重建和动画特征分析，实现生态水利工程项目管理优化。测试结果表明，设计的系统能有效实现生态水利工程项目管理，视景重构和稳定性较好。