基于大数据图像处理的产品造型智能设计探索

目的 针对当前设计师囿于已有经验和当前的产品创新设计方法,导致设计师不能完全把握产品设计的流行趋势,易出现设计雷同和侵权等问题,提出了一种利用基于深度学习的图像处理等技术,研究基于产品图像数据库的智能造型设计方法,为设计师开发新产品提供灵感,优化产品设计流程.方法 首先利用爬虫技术从购物网站上抓取产品图像,利用图像处理算法去除重复、背景杂乱的图像.然后分析图像包含的客观特征,利用多标签学习技术对图像进行分类标注,形成一个可以实时更新、带有标签的多层次灵活分类的产品图像数据库,该数据库可以方便设计师利用标签检索.利用生成对抗网络技术进行风格迁移学习,生成与原图像类似但是有不同的新图像.最后经过有经验的设计师参与设计,得到新的方案草图.结论 基于数据驱动的造型智能设计方法,可以在一定程度上提高设计效率,缩短设计周期,为造型设计提供一种新的思维方式.     

基于图文多模态融合推理的产品创新方案设计方法研究

目的 针对当前产品创新设计领域中对基于图像-文本多模态知识支撑创新设计方法研究不足的问题,提出了一套基于图文多模态的产品创新方案设计方法。方法 首先,对设计师的设计草图与文本要求进行预处理,然后引入产品设计知识图谱来促进设计思维的发散和创新;其次,通过微调的生成式预训练变换器模型和扩散模型生成产品方案及其概念图;最后,利用深度多模态设计评估模型对产品设计方案的可行性和市场潜力进行评估。结果 通过产品设计知识图谱,及深度多模态设计评估模型的引入,该设计流程可以生成富有创新性且具备可行性的产品方案。结论 基于图文多模态的产品创新方案设计流程结合了最新的深度学习技术,不仅提高了设计的效率,还为设计师提供了更广阔的创新视角和灵感来源。     

基于深度学习的汽车造型设计工具研究

目的 研究基于深度学习的汽车造型设计工具.方法 使用交叉分类法对数据集进行整理并标记,形成全标签数据库,结合基于StyleGAN2的汽车图像生成模型,形成基于深度学习的汽车造型设计工具,并通过对比实验检验AI设计工具的生成速率和质量优劣.结果 通过AI生成汽车造型的速率是一般设计师的数千倍,在质量比分中,AI生成的质量高于一般设计师.结论 基于深度学习的汽车造型设计工具可作为汽车造型设计的新工具.     

3D打印和生成技术结合下短线智能化产品设计模式探索

目的 人工智能深度神经网络的生成技术在三维形态和产品设计中尚没有被成熟应用.3D打印可以快速实现产品设计,有助于智能设计的形态和效果评估.希望通过探索人工智能技术在产品设计中的应用,结合3D打印技术的快速输出,形成短线智能设计新模式.方法 先构建生成数据库,利用三维形状数据训练生成模型,将短时间内形成的大量的立体产品形态交给设计师进一步优化,最终经过格式转换,优化网格并渲染,再由3D打印输出.结论 利用人工智能生成技术推动人机融合创意,提高设计方案的丰富程度,并且启发设计师更多的形态创意.3D打印输出的便捷性有助于提升设计效率,实现短线智能产品设计.     

基于积极体验的参数化产品设计模型

目的 构建一种基于积极体验的参数化产品设计模型.方法 首先,以文献研究为基础,通过理论分析法,界定积极体验与参数化产品设计概念与现状;其次,以积极体验为依据,以参数化设计流程为基础,构建基于积极体验的参数化产品设计的一般框架;接下来,通过设计实践法,对该设计框架进行设计实践;最后,从积极界定、图像生成、参数设计与方案产出的角度,分析并讨论设计结果.结论 提出了一种基于积极体验的参数化产品设计模型,包括积极界定、图像生成、参数设计、方案产出四部分,即通过积极界定,提取产品背后的积极意义;通过图像生成,抽象积极要素并可视化肌理;通过参数设计,让用户参与调整产品参数;通过3D打印技术产出设计结果.这有助于设计师利用该参数化产品设计框架提升用户的积极体验,乃至主观幸福感.     

小样本药用玻璃瓶缺陷生成方法及应用

目的 为了克服药包玻璃瓶缺陷样本不足带来的缺陷检测模型精度不准的问题,提出改进StyleGAN2-ADA的缺陷样本生成方法,提升模型鲁棒性。方法 首先,基于StyleGAN2-ADA算法,在无缺陷图像集上训练网络模型并作为骨干。其次,在骨干网络上添加缺陷感知残差块,生成缺陷掩码,在少量的缺陷图像数据集上训练网络模型操纵掩码区域的特征,模拟缺陷图像生成过程,合成缺陷图像。最后,采用YOLOv7检测网络验证该样本生成方法的效果。结果 实验结果表明,该方法在大量正常图像和少量缺陷图像基础上生成逼真且多样性的缺陷图像,应用该缺陷样本合成方法丰富数据集后,西林瓶缺陷检测平均准确率（mAP）达到97.3%,较原始数据集合和StyleGAN2-ADA算法分别提高了33.1%和4.1%。结论 该图像生成方法可以在少量缺陷样本下生成高质量的缺陷图像,优化不均衡数据集,增强模型训练的稳定性,提高药用玻璃包装产品的质量和合格率。     

情感产品与功能产品造型设计语言分析

传统的工业产品效果图表现技法已经不能够满足当前的设计需要了,基于虚拟现实技术的产品设计表达方法,给予设计的产品以最大的真实感并赋予完整的视觉、听觉以及嗅觉为一体的表达效果,展现出接近真实产品的设计表达体验,虚拟现实技术在产品设计表达中的应用将会越来越成熟。     

基于AI画作生成的个性化文化创意产品设计方法

目的基于人工智能的图像生成技术,特别是AI画作生成技术,将其应用于个性化文化创意产品的设计。方法以八破图艺术风格为例,研究个性化的AI画作生成算法,挖掘AI画作与文化创意产品载体的结合点,实现个性化文创产品设计。首先,构建八破图图像库,研究八破图艺术风格的量化描述,提取构图、拼接边缘特征等人工特征和基于VGG卷积神经网络的高层语义特征。然后,提出八破图艺术风格的图像拼接算法。最后,基于所生成的图像设计文化创意产品,实现基于纸工程的"集珍博物馆"立体书设计。结果个性化AI画作与文化创意产品载体之间自然结合点的挖掘,为文化创意产品设计提供了新的思路。结论研究结果表明了人工智能技术,例如AI图像生成,应用于个性化文化创意产品设计的可行性和有效性,进一步为设计学与计算机科学的交叉提供了有效方法。     

高速列车车头纵剖面最大轮廓线辅助快速设计

目的研究符合设计师在Rhinoceros软件中三维草图建模习惯的计算机辅助高速列车车头纵剖面最大轮廓线设计方法。方法基于Rhinoceros二次开发高速列车车头纵剖面最大轮廓线辅助设计程序。分析曲线设计需求,根据NURBS曲线原理,将曲线控制点分为固定控制点、可左右水平移动控制点和可上下左右自由移动控制点三类,采用轮盘赌算法确定每个控制点的随机移动方向,根据产生的随机数和该控制点与相邻控制点距离最小值的乘积确认移动距离、移动控制点并生成若干NURBS曲线。结果在给定曲线基础上快速批量生成足够变异的NURBS曲线设计方案,供设计师选择,且曲线可持续迭代。结论相比此前对于基于NURBS建模的高速列车车头计算机辅助造型设计研究,在提高设计效率的同时,兼顾了设计师在Rhinoceros软件中的三维草图建模习惯。     

意义驱动的博物馆文创产品设计框架

目的 旨在提出一个意义驱动的博物馆文创产品设计框架,为当下博物馆文创产品赋能用户积极意义提供新的可能性。方法 运用文献研究法,界定博物馆文创产品设计、意义驱动设计的概念与研究现状;在文献综述基础上归纳产品的意义维度;提出意义驱动的博物馆文创产品设计框架与概念生成算法;通过工作坊进行设计实践与设计框架评估,并为后续研究提供建议。结论 意义驱动的博物馆文创产品设计框架包括本能意义表达文化象征、使能意义促进情感构建、效能意义提升社群关系,通过设计工作坊推出了32款博物馆文创产品,部分实现商业转化。将意义驱动的设计框架应用于博物馆文创产品设计中,有助于设计师有效进行创新性设计实践。     

浅析产品设计效果图的信息传达作用

产品设计效果图是快捷、形象、有效的设计表达手段,是设计师将无形的创意转化为可视化形象的重要环节.对产品设计效果图所传递信息的研究,有助于改变人们对产品设计效果图的片面理解,真正体现出产品设计效果图应有的艺术价值和实用价值.产品设计效果图特有的图示思维方式,可以很好地传递设计师的设计意图和产品信息,从而帮助确立可行的新产品开发方案.     

Reverse Engineering and restyling of aesthetic products based on sketches interpretation

In the conceptual design stage, outcomes of industrial designers work are generally represented by set of sketches where curves, notes, shadows, and colors implicitly represent creative ideas. Signs and annotations are used to synthesize and concretize the design intent that, finally, will be transformed into the styling product visual appearance. The loss of the original design intent may be due to the complexity of the design process, and the involvement of different actors. Our aim is to provide a method and relative tools in order to interpret signs on sketches for eliciting the design intent. The analysis result is a set of aesthetic features that can be used for driving CAD modeling, in the case both of Reverse Engineering applications and of product modeling for restyling purposes. Sketches analysis is based on a semiotic interpretation driven by the formalization of the cognitive models used in the conceptual design phase. The approach showed promising results on different styling products test cases.     

基于深度学习的界面设计美学评价研究

目的美感已经成为人机交互(HCI)的核心结构之一,对用户的感知和态度具有明显的有益影响。然而界面美观性评价方法仍是设计师及其团队所面临的重要问题。引入深度学习技术来探讨其评价界面设计美感的可能性。方法分别使用基于深度卷积神经网络的闪屏美学分类方法和Google提出的基于深度学习NIMA神经网络,来预测闪屏图像的美学评价分布。结果通过研究发现,使用基于深度学习NIMA神经网络可以得到比传统方法更具体的评价结果,帮助设计师有效而客观地评价界面设计。结论将计算机图像美学评价的研究领域拓展到界面设计领域,验证了深度卷积神经网络在界面设计美学评价领域使用的可行性。未来图像美学评价还可以介入更多的设计相关领域,辅助设计师做出更有效的设计和商业决策。     

基于网络表示学习的本体语义挖掘与功能语义检索方法

为充分利用本体概念之间隐含的语义关系,以支持产品功能创新设计过程,提出了一种基于网络表示学习的本体语义挖掘与功能语义检索方法。首先,基于本体中确定的语义关系,利用网络表示学习挖掘隐含的语义关系;然后,基于语义类比的向量运算,建立本体概念之间潜在的功能语义关系,并对功能语义向量进行表达;最后,通过功能语义向量的相似度计算实现由用户功能需求向跨领域功能性设计资料的扩展,并建立相应的设计资料检索方法和流程。产品设计示例表明,所提出的本体语义挖掘与功能语义检索方法有利于从产品功能角度获取跨领域设计知识,可为设计人员提供更多的灵感。     

基于参数化思维的产品创新设计方法

目的 提出基于参数化思维的产品创新设计方法。针对产品的概念设计阶段,利用参数化的设计思维方法,来创造可以激发设计师灵感的设计环境,启发其更好地进行产品创新设计。方法 依据设计需求对产品进行功能特征的描述与分析,初步确定各功能部件的位置、结构、尺寸等设计参数后,对造型生成进行逻辑推演,在Rhinoceros与Grasshopper组成的参数化设计平台中选定算法并生成造型,最后通过对整体方案的分析、评估及参数化调整,来确定创新性的设计方案。结果 基于参数化思维的产品创新设计方法可有效帮助设计师进行思维发散,设计方案优化程度高、可行性强、拓展空间广,符合理论与实践需要。结论 在工业设计领域,基于参数化思维的产品创新设计方法可弥补传统设计方法的不足,使产品设计更具高效性和创新性,是一种行之有效的产品设计方法。     

基于认知盈余理论的产品创新设计方法研究

目的以寻找设计机会和解决用户核心需求为目的,以认知盈余理论为基础,为设计师提供一种创新的产品设计范式。方法深入剖析认知盈余的组成要素,对产品设计进行模块划分,并将认知盈余的构成要素分别投射到产品设计的用户调研和设计立项阶段。通过实验的方法验证基于认知盈余理论的产品设计方法的有效性和可行性。结论基于认知盈余的产品设计方法是一个能有效地辅助设计师挖掘用户行为动机,并解决用户核心需求的产品设计范式。     

履带行走机构自动化装配方法与系统实现

针对履带行走机构的自动化装配问题,以某型无负重轮式履带行走机构为对象,研究了自动化装配中的姿态定位和约束添加的关键问题.提出一种采用辅助草图和参考面进行姿态定位和约束添加的履带行走机构自动化装配的方法,开发了履带行走机构自动化装配系统.该方法能够大大提高装备样机设计建模的效率,将设计人员从繁琐的建模与装配工作中解脱出来．