论文题目：基于计算美学的产品形态进化设计方法研究
摘要：在审美经济时代,用户越来越重视产品的美学品质与情感体验。在成熟的技术领域,产品功能的差距越来越小,普遍存在同质化的现象,此时,产品形态的美学品质成为消费行为决策的关键因素之一。传统的设计过程通常依赖于设计师个人的才华、判断力和审美经验,缺乏客观可靠的科学手段。为了满足企业设计创新与用户审美的需求,适应现代制造业先进制造技术的发展,本研究以产品形态为对象,依据审美认知规律与计算美学原理,从定量层面探索产品形态审美评价与进化设计的有效方法。本研究的主要工作及成果如下:（1）从多个学科的角度,对产品形态审美评价相关理论进行分析与梳理,阐述了美的本质问题,分析了产品审美认知的生理机制与心理机制,解释了形式美法则与格式塔法则的美学特征及形成原因,为从定量层面进行审美评价研究奠定理论基础。（2）从客观、定量的角度,构建产品形态审美综合评价的非线性信息动力学模型。依据形式美法则与格式塔法则,构建出由15个产品形态美度指标组成的评价体系,用计算美学方法将美度指标进行结构化定量描述,构建美度指标的计算公式,实现隐性美的外显化。依据最大流原理,以美度指标作为系统演化的信息体,通过自组织进化得到合适的权值,使系统趋于稳定,从而实现产品形态美度的综合评价。该模型揭示了稳定的美度结构模式的形成机制,不受人为加权等主观因素的影响,具有良好的适应性,模型中的美度指标值与连接权值能够直观的反映各方案的美学表现,有效指导产品形态设计。（3）从主、客观两种角度进行审美评价,得到多种证据信息,应用证据理论对信息的可信度进行融合推理,构建产品形态主客观审美评价的不确定性推理模型。将该方法与前述最大流评价进行对比,结果表明,两者的精度接近,该方法在计算效率方面具有一定的优势,更适合作为产品形态进化设计系统的适应度函数。（4）从设计风格审美评价的角度,针对不同风格的审美标准不同的问题,运用实验方法,对美度指标进行适度标准化处理,构建基于指标适度标准化的界面风格美综合评价模型。实验表明,风格美评价函数是由多个适度化美度指标函数耦合形成的多峰函数,验证了美有千姿百态,且各有千秋的美学现象。（5）模拟意象认知活动的信息处理过程,引入“形态美度”,构建一种“设计特征-形态美度-感性意象”的产品形态多目标意象预测灰箱模型。该灰箱模型在一定程度上揭示了意象视觉认知机理,使得意象认知的隐性知识外显化。实验表明,该模型兼顾了各意象输出之间的潜在联系,并且计算简单,效率较高,精度较高。该模型可作为产品形态进化设计系统的适应度函数。（6）依据产品形态审美评价函数的多峰特性,从审美评价与意象评价的角度,运用小生境人工鱼群算法模拟设计思维构建产品形态多峰优化设计系统。多峰寻优方式能够有效的防止设计固化,满足了设计多样性需求;以定量的审美评价与意象评价模型作为适应度函数,使得进化系统具有更明确的寻优方向;该系统在一定程度上模拟了设计思维模式,有利于提高进化系统的智能水平与计算效率。
关键词：产品形态;计算美学;审美评价;意象;进化设计
学科专业：机械设计及理论
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 产品形态审美评价
1.2.2 基于审美评价的进化设计
1.2.3 意象造型设计
1.3 研究目标
1.4 研究内容与组织框架
第2章 产品形态审美评价的理论基础
2.1 引言
2.2 美的本质
2.3 视觉审美认知的生理机制
2.4 视觉审美认知的心理机制
2.5 美的范式
2.5.1 形式美法则
2.5.2 格式塔法则
2.6 本章小结
第3章 产品形态审美综合评价的非线性信息动力学模型
3.1 引言
3.2 综合评价理论概述
3.3 产品形态审美评价系统的结构特征
3.4 产品形态审美评价指标体系
3.5 基于最大流原理的综合评价模型
3.6 模型的模拟实现
3.7 实例研究
3.7.1 汽车前脸美度指标计算
3.7.2 数值模拟
3.7.3 验证与分析
3.8 本章小结
第4章 产品形态主客观审美评价的不确定性推理模型
4.1 引言
4.2 主观评价
4.2.1 主观评价实验
4.2.2 灰关联分析计算权重
4.3 客观评价
4.3.1 熵值法计算权重
4.3.2 CRITIC法计算权重
4.4 证据融合
4.5 数值模拟
4.6 验证与分析
4.7 本章小结
第5章 基于指标适度标准化的界面风格美综合评价模型
5.1 引言
5.2 美度指标适度标准化实验
5.2.1 指标选择
5.2.2 样本设计
5.2.3 样本美度指标计算
5.2.4 “活泼美”评价调查实验
5.3 美度指标适度标准化处理
5.4 界面风格美综合评价
5.5 实例研究
5.5.1 美度指标适度标准化处理
5.5.2 综合评价
5.5.3 验证与分析
5.6 本章小结
第6章 基于形态美度的产品形态多意象预测模型
6.1 引言
6.2 建模步骤
6.3 美度指标筛选
6.4 产品多意象预测模型
6.5 实例研究
6.5.1 汽车前脸美度计算
6.5.2 感性意象挖掘
6.5.3 数值模拟
6.5.4 结果分析
6.6 本章小结
第7章 基于审美评价与思维模拟的产品形态多峰优化设计
7.1 引言
7.2 .设计思维
7.3 NAFSA
7.3.1 小生境技术
7.3.2 AFSA
7.4 产品形态多峰优化设计
7.5 实例研究
7.5.1 构建进化设计系统
7.5.2 结果分析
7.6 本章小结
总结与展望
1.总结
2.主要创新点
3.展望
参考文献
致谢
附录 B 8个实验中的各样本美度指标值与调查值
