特征基因驱动的柔性产品风格化设计方法研究

The the appearance style is essential to the soft products such as cartoons, toys, clothes, bags and handicrafts, since their characterics of high individual requirements and fast style updation.The traditional mechanic design mostly fouced on the design of mechanisms and functions, and applies Kansei engineering to optimize product appearance. However, it is hard to meet the need of multi-dimensional, essential and serialized style design of soft products...Taking soft products as the research object, the expression and construction methods of multi-level feature genes which reflect product styles are discussed, the interaction between feature genes and styles are explored; Aiming at product styles, the methods of optimal selection, evolution and transformation of product styles are presented; Using feature genes as the graphic media, generative design method of feature genes is established. Parameters, interpolation and combination centered multi-level gradualisms are proposed. Multi-level reusing methods of contour genes' encoding/decoding, shell mapping of local detail genes and histogram matching of color genes, etc., are presented. Finally, driven by the feature genes, series stylized design of soft products are achieved.. The research value of the project can be listed as follows: (1) Promoting the graphical expression of feature genes via multi-layers and multi-factors for representing the style thoroughly. (2) Promoting the research of interaction between graphic elements and styles, providing theoretical support for personalized and stylized design of soft products.

动漫玩具、服装、箱包、工艺品等柔性产品的个性化要求高，款式更新快，其外观风格至关重要。传统的机械产品以功能结构设计为主，外观一般利用感性工程学对要素优化组合和局部微调，难以满足多维度、深层次、系列化的柔性产品风格设计需要。. 以柔性产品为对象，探讨反映其风格的多层次特征基因模型表达与构建方法，探讨风格与特征基因要素之间的关联变动关系；以产品风格为目标，提出产品风格方案优选、风格演化、风格转移等风格化设计方法；以特征基因为媒介，提出特征基因的方案创成技术，参数、插值及组合为核心的多元渐变技术，廓形基因编码/解码、细节基因空间体映射、色彩基因直方图映射为核心的多元重用技术；进而以特征基因为驱动，实现柔性产品的快速系列风格化设计。. 项目研究意义在于推进产品风格的多层次、多要素的图形化基因表达；推进图形要素变动的风格化关联研究，为柔性产品风格化、个性化定制提供理论方法支持。

项目围绕特征基因驱动的柔性产品风格化设计方法，开展了如下研究和进展；. （1）面向柔性产品风格的特征基因模型，包括柔性产品形体、构形、廓形、色彩、光影等特征基因的定义、提取和语义化表达方法。. （2）特征基因创成的柔性产品风格方案构建，包括柔性产品特征基因风格关联与解析方法、柔性产品特征基因的多维风格创成规则、风格约束导向的特征基因方案创成优选等。. （3）特征基因多元渐变的柔性产品风格演化：1）特征基因参数渐变的柔性产品风格演化，包括基于构形规则编码参数的交互式图案渐变设计、基于交互式模板调整的色彩特征渐变演化、基于光照切空间的光影特征渐变演化等；2）特征基因插值渐变的柔性产品风格演化，包括基于色彩特征插值渐变的柔性产品风格演化、基于廓形特征插值渐变的柔性产品风格演化；3）特征基因组合渐变的柔性产品风格演化，包括基于特征相似度的形态单元组合渐变与风格演化、基于层次表达模型的子图案组合渐变与风格演化、基于光照切空间的光照效果组合渐变与风格演化等。. （4）特征基因多层重用的柔性产品风格转移，包括基于色彩直方图规格化的色彩转移、基于改进线性模板映射的色彩转移、基于拓扑信息区域匹配的色彩转移、基于光照球映射的光影风格转移等。. （5）特征基因驱动的柔性产品风格化设计应用，包括吻合闭合轮廓线的三维曲面变形方法、基于数量化一类分析的柔性产品风格交互式遗传定向进化、基于人脸多重特征基因蒙板识别方法及人像优化技术等。. （6）在动漫玩具、工艺品、珠宝、服装的三维创意设计中进行了应用，取得了一些不错的效果。. 项目在国内外期刊上共发表/录用文献14篇，其中SCI收录4篇，EI收录6篇，EI期刊录用/网络发表2篇，另有2篇文献在审稿修回中；申请发明专利3项，已授权1项；获软件著作权3项；与合作单位开发推广的动漫玩具CAD-EasyToy，获第41届日内瓦国际发明金奖。