產(chǎn)品色彩智能設(shè)計理論與方法研究.pdf

1、色彩是影響消費者選擇并購買產(chǎn)品的重要因素，然而產(chǎn)品色彩設(shè)計一直是工業(yè)設(shè)計創(chuàng)新的薄弱環(huán)節(jié)，很多產(chǎn)品因為色彩不美觀、不宜人而滯銷。產(chǎn)品色彩智能設(shè)計(PCID)技術(shù)是在傳統(tǒng)產(chǎn)品色彩設(shè)計理論基礎(chǔ)上結(jié)合先進CAD技術(shù)和人工智能理論來解決色彩設(shè)計創(chuàng)新問題的新途徑，目前面臨的主要問題是：尚未建立健全的計算機智能思維體系；缺乏表征色彩設(shè)計意念、形象以及意象的有效方法；缺少適用于智能化色彩設(shè)計與評價的系統(tǒng)理論與方法。 論文依托國家自然科學(xué)基金項目

2、(編號：50275122)和國家863高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(項目1編號：2002AA411120，項目2編號：2002AA411110)，從基礎(chǔ)理論到工程應(yīng)用對產(chǎn)品色彩設(shè)計的智能化問題進行了系統(tǒng)深入的研究，綜合運用心物實驗理論、色彩學(xué)、計算機輔助設(shè)計技術(shù)以及人工智能理論提出了一套基于復(fù)合思維的產(chǎn)品色彩智能設(shè)計理論方法，主要包括復(fù)合思維體系框架、交互式色彩調(diào)和技術(shù)、設(shè)計意象捕捉與評估技術(shù)、形色耦合美度評價方法以及產(chǎn)品色彩方案的自動生成與

3、優(yōu)化技術(shù)，具體內(nèi)容如下： (1)產(chǎn)品色彩智能設(shè)計的復(fù)合思維理論體系框架人類設(shè)計活動的本質(zhì)是思維，研究設(shè)計思維對于解決產(chǎn)品創(chuàng)新問題具有重要價值。與公理設(shè)計、可拓設(shè)計、TRIZ等傳統(tǒng)設(shè)計理論不同，論文根據(jù)現(xiàn)有思維科學(xué)研究成果提出了復(fù)合思維概念和基于復(fù)合思維的產(chǎn)品色彩智能設(shè)計(PCIDBMT)技術(shù)。結(jié)合可拓理論建立了復(fù)合思維的對象模型、操作模型以及關(guān)系模型，構(gòu)建了PCID的復(fù)合思維體系框架從而為PCIDBMT技術(shù)研究奠定理論基礎(chǔ)。

4、 (2)交互式色彩調(diào)和技術(shù)傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)缺乏符合視覺規(guī)律的色彩形象模型和色彩調(diào)和工具。論文引入真正符合視覺規(guī)律的Munsell色彩體系，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了面向形象思維的色彩調(diào)和模型(CHMOIT)，將CHMOIT與Photoshop系統(tǒng)中的均勻色彩空間Lab進行比較，結(jié)果表明CHMOIT具有更好的視覺秩序與均勻性。在CHMOIT基礎(chǔ)上提出了4類交互式色彩調(diào)和控制算法，這些算法能根據(jù)設(shè)計師選擇的主色調(diào)與調(diào)和類型快速生成對應(yīng)的系列調(diào)

5、和色，從而把設(shè)計師從繁瑣的色彩調(diào)和工作中解脫出來。 (3)色彩設(shè)計意象捕捉與評估技術(shù)根據(jù)復(fù)合思維理論引入了色彩意念、色彩形象和色彩意象的概念，提出了基于多維語義的色彩表征技術(shù)，利用集合論、測度論闡明了色彩形象與意念語義的度量特征，探討了色彩形象與色彩意念空間映射特點，提出了消除由語義維度與語義粒度沖突而引起語義空洞的算法。針對設(shè)計意念的主觀性問題提出了意象可信度評估技術(shù)，構(gòu)建了基于粗集理論的意象可信度評估模型，為產(chǎn)品色彩設(shè)計定位

6、提供定量評價技術(shù)。 (4)形色耦合美度評價(SCCA)方法傳統(tǒng)美學(xué)法則與蒙－斯潘賽(MS)色彩調(diào)和理論均不能定量評價復(fù)雜色彩方案的美度。論文在伯克霍夫美度模型、MS色彩調(diào)和理論以及心物場理論基礎(chǔ)上提出形色耦合美度評價方法，基于圖論提出了形色耦合拓撲圖方法并用于表達形態(tài)與色彩的調(diào)和關(guān)系，基于視覺注意機制建立了多視點形色耦合美度模型，實驗表明該方法的評價結(jié)果與專家評價結(jié)果基本一致。 (5)基于遺傳與免疫理論的產(chǎn)品色彩方案生成

7、與優(yōu)化技術(shù)把基因遺傳和生物免疫理論引入產(chǎn)品色彩智能設(shè)計中，提出以產(chǎn)品組件為基本進化單元的基因編碼方法，根據(jù)形色耦合美度模型構(gòu)造了色彩方案適應(yīng)度函數(shù)，綜合應(yīng)用遺傳算法與免疫算法模擬色彩設(shè)計復(fù)合思維的發(fā)散和聚斂過程并構(gòu)建了色彩創(chuàng)新模型，算例表明該模型能解決產(chǎn)品色彩方案的自動生成與優(yōu)化問題。 最后，綜合應(yīng)用上述理論方法開發(fā)了PCIDBMT原型系統(tǒng)。以一款手機產(chǎn)品為例對系統(tǒng)進行了測試，結(jié)果表明該系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)計師的設(shè)計意象在短時間生成一些