基于视觉传达的产品设计目标信息显著性 定位系统设计

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　　摘  要： 针对传統的产品设计目标信息定位系统存在定位时间长的缺点，设计一种基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统。通过表现层、数据层、业务层和传输层，搭建系统总体架构;通过服务器、传感器、显示器、数据存储器、控制器、A/D转换器，完成系统硬件设计;通过视觉显著性算法，提取产品设计目标信息的显著性特征，实现对产品设计目标信息的定位，完成系统软件设计。至此，完成基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统设计。通过对比实验，与传统的产品设计目标信息定位系统作比较，实验结果表明，采用提出的基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统，能更快速地完成对产品设计目标信息的定位。
　　关键词： 产品设计; 目标定位; 系统设计; 视觉传达; 特征提取; 对比验证
　　中图分类号： TN953?34; TP391                   文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）14?0149?03
　　Design of product design target information significance positioning system based on visual communication
　　WANG Chengyue
　　（Shenyang Ligong University， Shenyang 110159， China）
　　Abstract： In allusion to the long positioning time of the traditional product design target information positioning system， a product design target information significance positioning system based on visual communication is designed. The overall structure of the system is constructed with the presentation layer， data layer， business layer and transport layer. The system hardware design is completed by means of the server， sensor， display， data storage， controller and A/D converter. The significance features of product design target information are extracted by means of the visual significance algorithm， the positioning of product design target information is realized， the system software design is completed， and thus the design of product design target information significance positioning system based on the visual communication is completed. The results show that， in comparison with the traditional product design target information positioning system， the proposed product design target information significance positioning system based on visual communication can complete the positioning of product design target information more quickly.
　　Keywords： product design; target positioning; system design; visual communication; feature extraction; comparison validation
　　0  引  言
　　在市场经济环境下，企业必须不断更新迭代自己的产品才能在市场经济中站稳脚跟。新产品的设计与开发是企业生存与发展的根本，这就需要做好新产品的设计与开发工作[1?4]。在产品设计中，独特的产品设计能够吸引消费者购买，并使消费者在使用产品的过程中，对产品产生信赖，最终成为该产品的忠实用户[5]。在对产品设计目标信息定位时，能快速、准确地得到其定位结果具有非常重要的意义。然而，在现有的产品设计目标信息定位研究方法中，对产品设计目标信息定位时，存在定位速度较慢、所需定位时间长的缺点，需要对其作进一步改进[6?8]。
　　近年来，视觉传达被广泛应用在各个领域，基于视觉传达，对产品设计目标显著性定位系统开展设计[9]。通过对产品设计目标信息的显著性特征提取，实现对产品设计目标信息的快速定位。
　　1  系统设计
　　首先，搭建产品设计目标信息显著性定位系统总体架构，根据总体架构，对系统硬件部分和软件部分开展设计，以完成基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统设计，具体设计过程如下。 　　1.1  系统总体架构
　　基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统总体架构如图1所示。
　　由图1得，产品设计目标信息显著性定位系统总体架构由表现层、数据层、业务层和传输层组成。各个层次的具体功能如下：
　　1） 表现层：其是用户与产品设计目标信息显著性定位系统交互的界面，产品设计目标信息显著性定位结果通过表现层展现给用户[10]。JavaScript可以实现用户与产品设计目标信息显著性定位系统的动态交互功能，Mxgraph可以使界面以图形化的形式展现出来。此外，表现层可以接收用户的请求并做出响应。
　　2） 数据层：其是产品设计目标信息显著性定位系统的存储模块，负责存储产品设计目标信息显著性特征数据以及系统其他数据。
　　3） 业务层：主要通过提取目标信息中的显著性特征数据对产品设计目标信息特征数据作处理，将数据存储至数据层，定位结果传输至显示层。
　　4） 传输层：通过传感器得到产品设计目标信息信号后，通过A/D转换器转换信号，将转换后的信号传输至业务层，对数据作处理。
　　1.2  系统硬件设计
　　设计的基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统的硬件结构主要包括服务器、传感器、显示器、数据存储器、控制器、A/D转换器等，其硬件结构如图2所示。
　　图2中，通过传感器获取产品设计目标信息信号，获取后，通过A/D转换器将其转换，通过数据控制器对产品设计目标信息的显著性特征数据作处理[11]。将特征数据传输至用户端，并将数据存储至数据存储器中，以备后续对产品设计目标信息的调取。其中，A/D转换器的转换流程如图3所示。
　　1.3  系统软件设计
　　系统软件的实现过程，即是对产品设计目标信息的显著性特征的提取过程。采用视觉显著性算法实现产品设计信息的特征提取[12?13]。通过对产品设计目标信息的亮度特征和颜色特征的提取，以快速实现对目标信息的定位，软件的具体实现过程如下。
　　首先，提取产品设计目标信息的显著性特征数据，其实现流程如图4所示。
　　在提取过程中，对产品设计目标信息的显著性特征信号作相应的转换，转换函数公式如下：
　　式中：[a]为转换后的信号;[A]为转换系数;[x]为转换之前的信号。
　　在提取产品设计目标信息显著性特征的过程中，通过式（2）得到产品目标信息的亮度特征[L]：
　　式中，[r]，[g]，[b]分别表示产品设计目标信息的红、绿、蓝通道的对应值。
　　在对产品设计目标信息的颜色特征提取时，先对其亮度特征作归一化处理，从颜色通道中生成各种颜色。以红、藍两种颜色特征为例，其颜色特征提取公式为：
　　式中：[R]为红色特征;[B]为蓝色特征。通过式（2）、式（3），实现对产品设计目标信息的显著性特征（亮度特征、颜色特征）提取。
　　对产品设计目标信息显著性特征提取的部分执行代码如下：
　　通过上述代码的执行，得到产品设计目标信息的显著性特征，将数据传输至用户操作界面[13]，将产品设计目标信息的定位结果显示在用户界面，完成对产品设计目标信息的定位。
　　2  实  验
　　采用提出的基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统，对产品设计目标信息的定位开展实验。针对产品设计目标信息定位所需时间，与传统的产品设计目标信息显著性定位系统所需定位时间作比较。
　　2.1  实验过程
　　搭建实验环境，部分实验参数如表1所示。
　　在上述实验环境下，以不同数量的产品设计目标信息（100，200，500，800，1 000，1 500，2 000）为例，采用提出的基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统，与传统的产品设计目标信息显著性定位系统作比较，比较不同的产品设计目标信息定位系统所需定位时间。
　　2.2  实验结果分析
　　通过本设计系统、传统的产品设计目标信息定位系统1和系统2，得到的产品设计目标信息所需定位时间对比结果如图5所示。
　　从图5中可以看出，随着产品设计目标信息量的增加，三个产品设计目标信息定位系统的定位时间都有所增加。当产品设计目标信息量为100时，采用传统系统1和系统2所需定位时间均在1.5～2 s之间，而采用本系统所需定位时间在0.5 s左右;当产品设计目标信息量达到2 000时，采用传统系统1和系统2，其定位速度均在5.7 s以上，而采用本系统所需定位时间在2.3 s左右。通过对比发现，基于视觉传达的系统，仅需提取产品设计目标信息的显著性特征，即可定位到产品设计目标信息，显著提高了产品设计目标信息的定位速度，减少了定位时间。
　　3  结  语
　　针对传统的产品设计目标信息显著性定位系统存在的定位速度慢的问题，基于视觉传达，通过搭建系统总体架构，设计系统硬件和软件设计，实现了对产品设计目标信息显著性定位系统的设计。通过对比实验，验证了提出的基于视觉传达的产品设计目标信息显著性定位系统所需定位时间更短，具有更快的定位速度。希望其可以为日后产品设计目标信息的定位研究提供一定的参考价值。
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