基于在线调形技术的轮毂形态设计方法研究

来源:用户上传      作者:王婵

　　摘 要：受信息时代日新月异的网络技术影响，消费者对产品形态等的设计要求不再局限于满足产品的使用性能，而是更加注重其形态上的美观和个性化，为解决此需求而诞生的产品在线定制技术已逐渐发展壮大并成为一种现代购物趋势。本文通过对现有在线定制技术的探索和研究，以轮毂形态在线设计为具体研究对象来研究在线调形与定制之间的结合，并运用该方法进行轮毂形态设计，证实该方法具有可行性。
　　关键词：在线调形技术;个性化设计;在线定制;轮毂形态设计
　　1 在线调形技术
　　（1）在線调形概述。在线调形技术是一种随着网络游戏的高速发展而诞生的新兴技术，其应用最多是在MMORPG领域的“捏脸系统”。捏脸系统允许用户对游戏中的人物进行个性化、细致化与真实化的高自由度设置。
　　（2）在线调形实现。捏脸系统可利用骨骼变换实现，骨骼法是在脸部模型的内部建立骨骼并蒙皮，利用骨骼的缩放和位移来改变脸的外形。骨骼法制作时较为复杂，但拥有可控性高且数据量小的优点。
　　（3）在线调形与在线设计。捏脸系统凭借个性化与真实化的特点和便捷流畅的可操作性迅速获得成功，被各大MMORPG游戏争相引入，在线调形技术也日趋完善。[1]与之相对的，市场上的在线设计网站或软件不仅数量极少且功能大多简陋。
　　本文通过对捏脸系统的设计与实现过程进行分析研究后，得出可将在线调形技术应用于在线设计领域，运用骨骼法实现在线调形完成类似于“捏脸功能”的“捏产品”在线设计功能。通过该方法可大幅度降低设计门槛，用户无需专业知识储备便可以进行设计活动，能够给予用户最大程度的自由，实现真正意义上的“个人定制”。
　　2 轮毂形态设计与在线调形技术
　　（1）在线调形技术原理分析。脸部骨骼的建立过程是捏脸系统的实现基础，以捏脸系统的骨骼建立过程为例，轮毂的骨骼建立可分为三个步骤：建立基础模型、分析需要调形部分、利用算法寻找骨骼。第一步，使用常见五辐轮毂中的经典设计进行轮毂在线调形系统的基础建模。第二步不同于捏脸系统，“捏轮毂系统”无五官发型等复杂分类，其空间复杂度要小很多，仅需对轮辐部分进行调形，且轮毂为中心旋转对称图形，所有轮辐应保持一致，因此只需分析单一轮辐的调形需求。轮毂在线调形的实现只需完成对轮辐的在线调形功能，所以第三步便是在线调形技术应用于轮毂形态设计的关键点。
　　（2）轮毂骨骼提取。骨骼设计是完成轮辐在线设计的难点，捏脸系统的骨骼设计过程中，会使用形态学处理范畴的骨架提取与分水岭算法来寻找骨骼的设计基础。骨架提取算法用于特征提取和目标拓扑表示，通常可以用来对较为简单且相互独立的图像进行骨骼提取。分水岭算法则是基于拓扑理论的数学形态学的分割方法，经常用于处理难以分割的相连物体，分水岭算法可用来对双五辐及异形五辐进行骨骼提取。
　　（3）在线调形技术应用分析。在线调形技术可为用户提供很高程度的自由性，且大幅度降低了设计门槛，无需任何专业知识或技能也可在数分钟之内完成自己的个人产品设计。但受捏脸系统本身特点所限，用户仅能在给定基础脸部模型上进行调形，对五官进行一定程度上的任意修改，因此该方法应用于轮毂设计时，需按照轮辐数分别进行建模，不同辐数轮毂需要分别建模且不同柱数也需要分别建模。
　　（4）轮毂在线调形的操作方式设计。在线调形的操作方式设计是用户与在线设计功能的交互方式设计，也是在线设计方法区别于传统设计方法的独特因素。
　　操作方式影响着在线设计的易学易用性与沉浸体验性，良好的操作性可以提升用户的自信度和兴趣点。本文设计了可视化操作与滑条式操作相结合的操作方式，提高了对产品进行微调设计的效率。两种操作方式的结合可让用户在轮毂形态设计时突破传统方法，大大缩短了设计思路变成设计方案所需的时间，并且对设计方案的修改更加便捷。
　　3 传统轮毂设计与轮毂在线设计
　　轮毂的在线形态设计方法不仅仅是为设计师提供的新型设计方式，还是一种无门槛的个性化定制方案，允许用户行使设计师的权力，设计最符合自己需求的产品。因此在线设计方法不需要制定漫长的设计时间表和计划，在线调形技术使得用户可以实时查看自己的轮毂设计成果，便捷的操作方式允许用户在极短时间内完成一次轮毂产品的设计。
　　4 实例验证
　　（1）打开轮毂在线调形软件，第一步进行车型选择，根据车辆所属品牌及系列可快速选择所需车型。选择车辆后可在右侧上部分看到推荐轮毂，并可选择想要进行设计的轮辐数目。
　　（2）选择基础轮型，选择完毕后软件后台调用轮毂模型各项数据并进行3D绘制与渲染展示。选择所需基础轮毂模型后进入在线调形模块。
　　（3）调形完毕后由软件后台进行模拟测试，高亮提示强度不达标的安全隐患部位，并提示用户通过加粗或调整倾斜角度调高强度。模拟测试通过后提示用户可进行模型输出，并可拖动轮毂进行全角度观察，完善不美观部分。
　　5 结语
　　本文提出了一种基于在线调形技术的轮毂形态设计方法，将“捏脸”为代表的在线调形技术与在线设计相结合，可大大提高设计效率，并且使无门槛的个性化设计成为可能。本文针对传统设计方法的弊端和当前的设计趋势，以五幅轮毂在线调形为具体研究对象来研究在线调形与个性化定制之间的结合，对轮毂的形态设计方法进行研究。研究结果对改变传统设计方式，简化形态设计方法，降低设计门槛，提升设计效率，节约设计时间具有一定的参考价值和借鉴意义。
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　　作者简介：王婵（1993-），女，汉族，河北人，研究生在读，研究方向：工业设计工程。
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