基于草绘的机构识别及机构分析方法研究*

在概念设计阶段构造新型的支持创新过程的设计系统,对新产品的设计活动具有重要意义。在机械产品概念设计中将机构看成由图元构成的图形,提出一种面向概念设计的机构草图识别及分析方法,主要内容包括手绘草图输入及机构草图识别、机构方案运动分析。本文把手绘草图识别技术和机构运动相结合,通过对机构草图的识别以及机构的运动分析,实现在概念设计阶段对机构设计方案的评价分析。     

基于VGG-CapsNet的零件手绘草图识别模型

针对概念设计阶段现有CAD系统难以通过手绘草图准确匹配对应的零件的问题,提出预训练网络(VGG)与胶囊网络(CapsNet)相结合的零件手绘草图识别模型(VGG-CapsNet).招募了5名设计师绘制零件草图,构建包含标准件和非标件在内的23类零件手绘草图数据集;设计了组间实验与组内实验,分别构建基于VGG-CapsNet的零件手绘草图识别模型,并与rVGG-13模型、rCNN-13模型的识别结果进行比较.实验结果表明,VGG-CapsNet模型在组间和组内实验中的平均准确率均高于其他2种模型,为零件设计知识的检索与重用提供技术支持.     

基于笔画容差带的手绘草图间断多笔画判定与拟合方法

在手绘草图的过程中经常会出现单一线元间断绘制的问题,为了将间断的笔画修整为单一线元以获得规范的设计图,提出了一种基于笔画容差带的手绘草图间断多笔画判定与拟合方法。该方法对输入的笔画进行折线化处理,得到笔画逼近折线段的折点序列,并判断笔画类型;根据笔画走势,绘制假想笔画以及扩展的笔画容差带,判定两笔画是否属于间断多笔画;聚类间断绘制多笔画,将笔画序列转换成子草图序列,并对子草图逐一进行拟合,从而得到规范的几何线元,这为实现由草图到规范设计图的识别提供了基础。     

在线草图识别中用户手绘习惯建模方法

手绘草图是概念设计和思路外化的一种高效的表达方式。用户绘制草图时存在的多种形式，及其随意性和模糊性使得用户适应性问题逐渐成为草图识别的核心课题。本文提出了一种在线草图识别的用户建模方法来捕捉绘制草图时的用户习惯，主要包括两个方面的内容：一是基于SVM的主动式增量学习方法，二是基于动态用户建模的手绘复杂图形的识别方法。前者与传统的增量式学习方法相比，在识别精度相同的情况下所需的训练时间和训练数据集要少得多。后者则是基于笔划信息以及笔划间的顺序和空间关系信息，采用增量式决策树捕捉用户的输入习惯和过程信息。实验证明了本文方法在在线草图识别中的有效性和高效性。     

包含跨域建模和深度融合网络的手绘草图检索

在手绘草图检索（sketch-based image retrieval,简称SBIR）领域,引入一种手绘草图的新型检索模型.手绘草图与自然图片之间存在巨大的差异性,这是因为,与自然图片相比,手绘草图展现出高度抽象的视觉表达,用现有的方法对手绘草图进行特征提取,其产生的特征描述子对于手绘草图的内容无法进行有效地拟合;对于相同的物体,不同的人群用手绘草图描述方式和表达也存在巨大的差距,这就使得手绘草图-自然图片的匹配更加困难;同时,将手绘草图与自然图片映射到相同视觉域的工作,也是一项具有困难的任务.所以,手绘草图检索技术是公认的比较有挑战性的任务.提出一种将手绘草图与自然图片在多个层次上映射到同一视觉域的策略来解决跨域的问题.同时,引入多层深度融合卷积神经网络（multi-layer deep fusion convolutional neural network）的框架来训练并获得手绘草图和自然彩色图片的多层特征表达.在Flickr15k图像数据库进行检索实验,实验结果显示,多层深度融合卷积网络学习到的特征的检索精度超过了现有的手工特征以及由自然图片或者手绘草图训练出来的卷积神经网络（convolutional neural network,简称CNN）的特征.     

概念设计中草图类型笔触的语义理解研究

通过研究设计人员在绘图中的绘制行为及习惯, 提出了一种笔触语义与几何特征相结合的草图理解技术, 目的是建立一个在创意阶段适合概念设计人员的手绘交互界面系统。这种方法按照草绘过程提取笔触类型并分析其中所含的语义特征, 通过定义弯曲度阈值、压力度阈值的概念, 采用阈值检测来判断和理解草绘笔触类型, 将其融入到草绘各个阶段。结果使得不同阶段、不同功能笔触类型得到有效分类和辅助识别, 并且草绘过程中可以通过人机交互方式实现草绘稿和规整线稿的转换。实验表明, 这种手绘方法既在一定程度上达到了手绘效果, 又不妨碍设计者创意思路的延伸, 满足了个性化的绘制习惯。     

基于贝叶斯网络的在线草图识别算法

针对手绘草图识别算法大多采用限制用户绘制习惯来实现笔画分组的问题,提出一种基于贝叶斯网络的手绘草图识别算法。该算法将手绘草图识别中的笔画分组和符号识别统一为一个过程,用贝叶斯网络拓扑结构来表达草图结构信息。基于该网络,根据最大后验概率对连续输入的笔画进行动态最优分组,同时在线预测每组笔画的符号类别。实验结果表明,该方法是一种有效的在线递进式笔画分组和识别算法,在电路符号手绘识别中达到71.3%的过程识别率和85%的最终识别率。     

基于聚类的在线手绘坐标系识别

本文研究在线手绘坐标系识别问题,讨论如何在在线手绘草图识别中利用聚类分析的方法,通过手绘草图中基本线元的分析、线元的聚类归并以及使用启发式的匹配策略,提出一种高效的基于聚类的在线手绘坐标系识别算法。     

程序流程草图的存储表示及自动翻译算法

将手绘草图识别技术融于在线手绘程序流程草图的识别中,设计了一个存储图元的节点结构,提出基于上下文的在线手绘程序流程草图自动翻译算法,实现在线手绘程序流程草图的存储、识别和到C 语言代码的自动翻译和运行,实验证明该方法具有较高的识别效率。     

基于手绘草图姿态表示的可重用二维动画描述方法

该文提出了一种基于手绘草图姿态表示的可重用二维动画描述方法,该方法使用由手绘线绘制的草图姿态取代绘制具体的角色姿态来描述动画,并支持在创建具体的动画时将同一草图动画赋予到不同的角色上,从而实现了动画描述的可重用。在该方法的基础上,实现了一个支持手绘轮廓与手绘骨架两种描述方式的动画创作系统,并取得了很好的试验结果。     

A procedural method to exchange editable 3D data from a free-hand 2D sketch modeling system into 3D mechanical CAD systems

In the concept development phase, a designer wants to rapidly create a product’s overall shape and user interfaces by making simple sketches, known as ‘thumbnail sketches’, to evaluate ideas and possibilities. Free-hand 2D sketch systems are regarded as a computerized tool for making thumbnail sketches. After the concept development phase, subsequent editing of the 3D data reconstructed from a free-hand 2D sketch with a 3D mechanical CAD system in the detail design phase is indispensable because inaccurate dimensions are inherent in a free-hand 2D sketch. For this reason, we present a new method to translate 3D data reconstructed from a free-hand 2D sketch into an editable form that reflects design intent so that the translated data can be directly used in 3D mechanical CAD systems. The feasibility of the proposed method has been demonstrated through experiments with prototype systems.     

基于Agent的协同数据库模型研究与实现

描述一个基于Agent的协同数据库功能模型,并在此基础上分析了协同数据库系统的查询实现和数据格式的表示、对事务处理的并发控制.最后提出几个协同数据库系统设计需要进一步改进的地方.     

协同设计中多主体冲突问题的研究

从设计流程和体系结构的角度，对多主体冲突的产生、预防、检测与解决机制进行了系统的研究，提出了一个解决冲突问题的三层结构模型和各层相应的冲突解决策略，从而在控制级及领域级都对冲突进行了有效的避免和控制，该模型及方法在摩托车协同概念设计系统中得到了实现，为智能设计和协同设计奠定了基础。     

An IGA-based design support system for realistic and practical fashion designs

In this paper, a customised fashion design system is proposed for non-professional users (general customers) to create their preferred fashion designs in a user-friendly way. The proposed sketch design system consists of a sketch representation and composing method, an interactive genetic algorithm (IGA)-based design model, and a user-friendly interface. The sketch representation and composing method generates feasible design sketches, based on the design parameters defined by the IGA-based design model, and the sketches are presented to customers via the user-friendly interface. Experimental results have demonstrated that the proposed system is effective in generating fashion design sketches reflecting users’ preference.     

支持进化的计算机辅助设计环境

介绍一个支持进化的计算机辅助设计环境。多Agent系统的结构为设计人员在该环境下的协作及资源共享提供了支撑框架，基于树结构的遗传算法为拓宽设计人员的思维空间提供了一种工具。文中用一个手机设计实例描述了该环境中进化设计的过程。该实例用基于数学表达式二叉树的遗传算法及数学软件工具MATLAB生成形状草图，用基于特征的设计产品树产生可选的部件组合。由于进化过程由设计人员引导，因此可以较快地实现令人满意的结果。     

计算机支持协同式水平井设计系统

运用计算机支持协同工作的最新技术，面向石油钻井中水平井设计过程，研究开发了基于CSCW的协同式水平井设计软件系统，建立由计算机网络支持的多智能体水平井协作设计软件应用平台环境，利用网络通信和移动计算技术来实现动态水平井设计信息的多方传输和并行设计。     

结合图元与感知哈希的手写输入简笔画识别

目的 为了克服手写输入中随意性强和自由度大的缺陷,同时兼顾简笔画的整体属性和局部特征,提出一种基于图元识别与感知哈希技术相结合的手写输入简笔画二级识别算法。方法 首先提取笔画的几何特征、笔序特征及结构特征且进行识别,然后查找由图元信息、笔画结构信息和笔序信息构成的简笔画语义库,完成由规则的几何图元构成的简笔画识别;若未被识别,则生成简笔画图像,利用感知哈希技术完成简笔画图像的识别。结果 基于本文提出的简笔画识别方法,实现了对样本库中150种简笔画对象的识别,平均识别率为82.6%。结论 实验结果表明,对于不同用户手写输入的任意样本库中的简笔画,该方法具有较高的识别率,此外,还可以通过在简笔画语义库和样本库中增加简笔画的种类等方式实现对更多种类简笔画的扩展识别。     

协同式钻具组合辅助设计系统的研究

分析了网络环境下石油钻具组合设计的特点,针对目前钻具组合设计集成软件系统在处理复杂动态的、跨地区部门的钻具组合设计人员群体协作工作时,缺乏足够的协同性和临场感,运用计算机支持协同工作的最新技术,面向石油钻井中钻具组合设计过程,研究开发基于CSCW的协同式钻具组合辅助设计软件系统,建立由计算机网络支持的多智能体钻具组合协作设计软件应用平台环境,利用网络通信和移动计算技术来实现动态钻具组合设计信息的多方传输和并行设计.     

Sketching interfaces: toward more human interface design

Researchers at University of California, Berkeley and Carnegie Mellon University have designed, implemented, and evaluated SILK (Sketching Interfaces Like Krazy), an informal sketching tool that combines many of the benefits of paper-based sketching with the merits of current electronic tools. With SILK, designers can quickly sketch an interface using an electronic pad and stylus, and SILK recognizes widgets and other interface elements as the designer draws them. Unlike paper-based sketching, however, designers can exercise these elements in their sketchy state. For example, a sketched scroll-bar is likely to contain an elevator or thumbnail, the small rectangle a user drags with a mouse. In a paper sketch, the elevator would just sit there, but in a SILK sketch, designers can drag it up and down, which lets them test component or widget behavior. SILK also supports the creation of storyboards-the arrangement of sketches to show how design elements behave, such as how a dialog box appears when the user activates a button. Storyboards are important because they give designers a way to show colleagues, customers, or end users early on how an interface will behave