产品形态意象造型智能设计关键技术研究

产品设计的理念已不仅限于提供一种具有完美的物化与功能形式的产品，而是以强调用户对产品的感受、体验等意象为根本出发点。产品形态中的"态"指产品可感觉的外观形状和神态，也可理解为产品外观的表情因素，即给用户的感觉意象。因此，产品形态意象造型设计将是未来产品设计发展的主要趋势之一。本项目将研究其中三项关键技术，一是探索一种数据结构紧凑、鲁棒性能好，基于傅立叶算子的产品形态描述方法；二是通过感性意象调查，应用模糊数理统计等理论，研究一种合理地将在人们经验中的情感意象向产品形态要素在量化层面的转移方法；三是运用神经网络和遗传算法等人工智能技术发展产品形态意象造型的创新设计模式，以客观分析的手法构造一种能较好表达用户情感意象需求的产品形态智能设计方法。

产品造型形态是表达产品设计思想与实现产品功能的语言和媒介，是产品自身功能、结构、材料以及工艺技术等客观因素与设计者和消费者在审美、价值判断等主观因素相互作用的综合结果。产品形态意象造型智能设计是基于认知中的视知觉原则，以“造型形态”因素为对象，将非理性的感性意象信息加以量化，用智能技术来发展概念方案的设计方法。基于此，本项目就其关键的形态描述、意象需求与设计参数的映射、情感意象的智能评价、意象造型智能设计等方面进行了深入研究。. （1）应用傅立叶算子的产品形态描述技术研究。首先，在极坐标和复坐标下提出了应用傅里叶算子对产品二维形态的描述技术；其次，提出了应用傅里叶算子进行产品三维形态的描述技术；最后，基于球面调和映射技术，在对产品进行网格划分和球面参数化分析的基础上，提出了三维形态的融合技术。. （2）用户情感意象需求与产品形态参数的映射关系研究。首先，基于语义差分法的工作原理，应用ASP技术构建了产品感性意象网络调查系统；其次，提出了应用灰关联理论和数量化一类理论研究用户情感意象需求与产品形态设计要素的映射关系研究；最后，应用粗糙集理论研究了设计师和终端用户意象需求的差异性，并分析了复合意象需求与产品形态设计要素之间的关系。提出的基于感性意象的个性参数和平台参数辨识方法对产品创新设计具有良好地指导意义。. （3）用户情感意象的智能评价模式研究。首先，在分析用户意象认知的基础上，提出了基于神经网络模型预测产品形态感性意象的方法，实验表明该方法有较好的适用性；其次，提出来应用BP神经网络、改良型四层BP神经网络建构用户对产品造型情感意象的评价模型，并对两个模型进行了比较研究，结果表明改良型四层BP神经网络更符合消费者的认知特性；最后，应用模糊神经网络建立了基于用户情感意象的产品造型意象评价模型，实验表明该模型能较好地体现用户意象认知的模糊特性。. （4）产品形态意象造型智能设计研究。首先，在解析产品形态意象造型设计过程中设计师认知思维特性的基础上，探讨了设计师的意象设计思维网络模式，推出了应用广义交互遗传算法模拟设计思维活动的产品形态意象造型智能设计模型；其次，提出了基于NSGA-Ⅱ算法的产品多意象造型进化设计的模型；最后，分别选用高脚杯和汽车侧轮廓造型进行了实例研究，结果表明构建的模型可有效根据用户的情感意象需求开展产品形态的智能设计。