汽車外造型數(shù)字化與參數(shù)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、車身外造型是用戶對該汽車的第一直觀印象，不同品牌和車型的車身外造型傳遞給了用戶不同的情感體驗。為了吸引不同目標群體，汽車在滿足實用性外，還要兼?zhèn)涿烙^性、獨特性。傳統(tǒng)的新車型開發(fā)往往是極為費時的，現(xiàn)今數(shù)字化與快速化設(shè)計在設(shè)計初期應(yīng)用能夠大大縮短新車的研發(fā)周期，提高汽車廠商的競爭優(yōu)勢。本文針對汽車外造型數(shù)字化與參數(shù)化關(guān)鍵問題進行研究，以快速自動化的車身造型設(shè)計為研究目的，實現(xiàn)了快速車身參數(shù)化模型的全自動高精度提取，并利用大量的實例驗證了算法

2、的有效性與魯棒性。在參數(shù)化模型自動提取的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)重用的快速化車身草圖渲染與車身改型，以及基于車身美學(xué)線條語義的數(shù)學(xué)化表示的車身美學(xué)改型設(shè)計。
　　本文主要工作為:
　　(1)針對二維車身側(cè)視圖參數(shù)化模型的自動提取問題，本文（第二章）利用單一參數(shù)化模板與圖像特征相匹配的思想，結(jié)合動態(tài)規(guī)劃算法，提出了全自動的側(cè)視圖參數(shù)化模型提取方法。相比于傳統(tǒng)的手工或半自動方法所耗費的數(shù)小時時間，本文提供的方法能夠在幾分鐘內(nèi)對輸入

3、圖像快速提取輸出高精度的CAD參數(shù)化模型，節(jié)省了大量時間，利于專業(yè)人士及非專業(yè)人士的設(shè)計需求，完成車身圖像的模型理解以及草圖的設(shè)計意圖理解。通過對二百多款不同車型提取出與模板對應(yīng)的高精度的特征線框模型，驗證了算法的有效性與魯棒性。并在提取過程中結(jié)合側(cè)視圖參數(shù)化模型的主要尺寸度量，實現(xiàn)不同車型的自動分類。
　　(2)針對二維車身前視圖參數(shù)化模型提取問題，本文（第三章）提出了前視圖參數(shù)化模型的快速高精度自動重建方法。該方法利用語義圖像

4、分割的結(jié)果，結(jié)合灰度空間以及HSV空間計算車身顏色的差異性，根據(jù)前視圖參數(shù)化模型的參數(shù)約束以及車身的結(jié)構(gòu)約束，自動重建車身前視圖參數(shù)化模型。語義圖像分割在保留全局結(jié)構(gòu)的同時一定程度上忽略了細節(jié)結(jié)構(gòu)，利用語義分割的結(jié)果進行處理重建參數(shù)化模型的方法更適合于不同工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用。在提取過程中，實現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)部件的形狀分類與提取。
　　(3)針對車身造型設(shè)計中的草圖渲染與車身改型問題，本文（第四章）利用二維參數(shù)化模型的拓撲對應(yīng)，提出了車身快

5、速改型設(shè)計方法，并進一步應(yīng)用于草圖快速渲染。相比于專業(yè)渲染軟件需要的數(shù)小時時間，本論文提供的方法可在數(shù)秒時間實現(xiàn)草圖的快速渲染。通過可變形曲線模型的局部或全局約束變形操作，結(jié)合曲邊模型塊變形驅(qū)動圖像塊變形的方法，實現(xiàn)車身圖像的改型操作，同時可以輸出變形圖像和對應(yīng)的CAS參數(shù)曲線格式數(shù)據(jù)。借助泊松編輯的方法，用戶還可以對不同部件進行交互變形或替換操作。另外采用改進的不規(guī)則的網(wǎng)格變形方法，通過求解一個大型的規(guī)則的稀疏矩陣得到整幅車身圖像的全

6、局變形效果，適用于曲線驅(qū)動的工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計。
　　(4)針對車身造型的美學(xué)改型設(shè)計問題，本文（第五章）提出了快速的車身圖像美學(xué)改型設(shè)計方法。該方法基于車身線條美學(xué)語言的數(shù)學(xué)化表示實現(xiàn)了參數(shù)化模型的語義變形設(shè)計，結(jié)合曲線參數(shù)化模型驅(qū)動的圖像變形，進一步實現(xiàn)了車身圖像的快速美學(xué)改型設(shè)計。根據(jù)車身語義屬性所關(guān)聯(lián)的美學(xué)意義上重要特征線的不同風格屬性，將設(shè)計師的美學(xué)設(shè)計理念轉(zhuǎn)化為對參數(shù)化模型的數(shù)學(xué)化操作，通過美學(xué)意義上重要特征曲線不同風格