基于产品外观相似性的样式量化的车型设计风格综合和分析
摘要
理解具有相似性的设计是了解公司设计战略的关键因素。然而，使用传统风格测量方法来评估公司的设计策略是困难的，因为它们仅仅在分类学上测量特定风格中是否包括特定特性。这项研究数值研究汽车设计相似性，以分析汽车品牌风格，从而发现汽车品牌之间的战略设计定位的设计趋势。本文旨在基于大量汽车设计（N = 119）的设计相似性，寻找量化23个汽车制造商之间风格差异和识别汽车设计的独特设计元素的方法。为了实现这一目标、创建了混合风格量化方法——混合傅立叶分解，眼睛跟踪器和形状语法，以评估相似性，视觉意义和19个汽车设计元素的组合。结合傅立叶分解来找到汽车设计元素设计相似性的可计量值，还通过眼睛跟踪器对每个汽车设计元素进行视觉显着性分析，以测量某些设计元素对加权因子的重要性。然后，将每个设计元素的组合与其他汽车的汽车设计元素进行比较以进行相似性计算。最后，合成汽车设计替代品，并基于通过视觉显著性结果加权的相似性值分析设计定位的转变。使用本文所建议的方法，可以在保留品牌的设计风格的情况下合成替代设计，并且可以分析设计趋势以进行战略评估。
- 介绍
风格在各个行业中被战略性地用于向客户传达他们的品牌标识[1]。 当涉及汽车设计，汽车制造商战略性地使用样式的汽车设计，以熟悉或区别于自己的竞争对手，取决于他们的策略[1-3]。 设计在汽车行业的重要性越来越大，因为它已经到了成熟的阶段，视觉识别已经成为汽车制造商的客户评估汽车品牌的战略目标[4]。 目前，公司战略性地使用设计风格来满足他们的目标市场。 根据Hallam [5]，有两个主要的设计策略：单驱动和市场驱动。 单一驱动策略用于通过创建可识别的类似产品设计来吸引喜欢某些设计部分的目标客户。 市场驱动策略用于创建多种产品设计，以满足多个市场细分的需求。 根据Person等人 [1]的研究，公司战略性地决定以与现有产品和竞争对手的产品类似或不同的方式来制造产品。 因此，理解类似设计的出现是理解公司设计战略的关键因素。
Creusen和Schoorman [6]认为，产品外观相似性在增加产品的人体工程学，功能或符号价值期望方面起着至关重要的作用。尽管设计在战略营销中十分重要，设计师在创建专注于满足市场需求的新设计概念时仍然依赖于他们的个人设计经验[7-11]。缺乏可量化分析设计的方法，很难系统地评估和解释设计的唯一性、一致性和任何品牌联想，特别是对于战略设计定位。如果设计用于吸引客户和保持客户忠诚度，设计师如何去探索设计决策中固有的不确定性？根据风格分析文献，风格可以通过理解代表风格集的设计元素的独特特征来测量[12-15]。当前样式测量方法的问题是它们仅测量特定样式中是否包括特定特征，这些方法不能测量设计的不同。虽然在设计领域的样式测量方法中存在不一致性，但是设计相似性的这种测量对于汽车设计行业在两个方面变得至关重要：设计综合和设计分析。
设计合成对于设计者生成替代设计很重要，同时保持原有的风格以有效地满足工程需求[16]。例如，设计师的工作是生成设计替代品，同时满足品牌风格和制造要求，因为后期造型变化增加了生产的时间和成本[17]。设计师将努力投入到战略造型决策中，包括是否使他们的设计类似于产品的竞争对手[1]。在有效地选择最适合产品战略、满足工程和可制造性要求的设计的同时，尝试替代设计有着重要意义。
公司认为产品设计是一个有价值的资产，以实现竞争优势[18,19]，因此设计分析可以帮助评估品牌关联和确定品牌的竞争力。资源有限的公司战略性地模仿竞争对手的品牌以建立品牌关联效应，而拥有资源的公司则将品牌区分为更具特色的身份[20]。由于模仿者通过分析与现有设计相关的客户需求来等待市场反应，从而节省设计研究投资[21]，建立成功的设计策略变得更加重要，不仅创造了创新设计，竞争对手在市场上评估品牌协会。然而，这种结合用于做出人为决策的设计策略的系统方法受到设计相似性量化方法的缺乏的限制。通过混合风格量化方法，公司可以轻松评估设计的相似性，并利用该方法将其设计与其他设计区分开来进行管理决策。
为了用样式量化方法实现综合和分析，本文重点研究各种汽车品牌之间的汽车设计元素的相似性，以研究它们的设计有多不同。通过将图形样式分析方法（形状语法）与数字样式分析方法——傅立叶分解相关联，开发了混合风格量化方法。此外，使用眼睛跟踪器来评价设计元素的视觉重要性，因为如果某些元素比其他元素更有趣，则可以比其他元素更有效地被识别。为了完成这些分析，我们进行了多项任务：首先，收集汽车设计的照片用于样式量化；第二，采用混合型量化方法处理收集的图像，以得出相似性测量；第三，确定汽车品牌的独特设计元素；第四，进行视觉意义分析以创建一个设计元素等级；第五，基于第二和第三任务合成新车设计；最后，分析了汽车品牌的设计趋势。
- 相关工作
2.1 风格分析方法
我们对风格分析的研究是通过评估品牌识别来进行的，因为汽车制造商的视觉一致性取决于汽车品牌。尽管品牌知名度由两种类型的因素塑造：外在因素和隐含因素，外在因素包括各种元素，如颜色、形状和纹理，隐含因素包括品牌识别和经验身份，如嗅觉、声音和舒适度[9]， 品牌标识与物理元素密切相关，从品牌语言域字符[3,9,22]。因此，品牌标识由重复使用的明确设计元素形成[9,14,23,24]。汽车制造商的风格可以通过分析汽车的显性特征（物理外观）来评估。Cheutet [25]表明，汽车的轮廓可以通过十条线的组合来表示，基于图一所示的风格曲线来评估汽车设计元素。
根据关于风格量化方法的文献综述，这些方法可以分为两种主要类型：分类法和数值法。分类方法，如设计特征分析、陈氏方法和形状语法，已被工业设计和建筑领域的设计研究人员广泛使用[13-15,24]。数值方法，如参数化轮廓、小波和傅里叶分解，已经由计算机科学家彻底研究以有效地检测图像。已经尝试应用数值方法量化设计的物理外观，但这些尝试主要集中在数值方法的生成算法的应用[26,27]。 Cluzel等人[26]为其生成的算法项目创建了一个风格量化方法表（表1），以讨论两种不同风格评估方法的利弊。表一的进一步解释将在下一节中讨论。
表2.1 从cruzel等人采用的风格评估
( 表示有效，-表示无效， 和--分别表示更有效和更无效)
|
完整度 |
粗糙度 |
连续性 |
延展性 |
适应性遗传算法 |
|
|
形状语法 |
|
|
|
- |
– |
|
参数化轮廓 |
– |
– |
– |
|
|
|
傅立叶谐波 |
– |
|
– |
|
|
|
小波 |
– |
|
- |
|
|
2.1.1 分类风格评价方法
有几种方法用于量化样式的形状元素，包括设计特征分析（DFA），陈氏样式测量方法和形状语法。DFA能够通过发生评估来评估重复的设计元素。 DFA以启发式方式收集样式的设计元素。例如，Karjalainen [28]测量了沃尔沃轿车的风格，并描述了其重复的设计元素为“软鼻子和格栅”、“V形发动机罩”、“肩线”、“尾灯“、第三侧窗”和“流线”。这些描述在与沃尔沃轿车的图像一起显示时是可以理解的，但其他汽车品牌也共享这些设计元素。例如，奥迪有“软鼻子和格栅”、“V形帽子”和“肩线”。一些元素可能是共享的，但这不是最准确的测量方法形状。正如Karjalainen [28]所说，DFA的有效性和可靠性取决于产品特性的选择标准，换句话说，DFA无法一致评估设计元素的详细信息。
陈氏风格测量方法[12]，用于识别草原风格的建筑风格是另一个选择分类风格评价。 Chan认为，风格可以通过重复的形式、特征和语法来识别。因此，通过分析形式组成一组突出特征的形式，可以通过集合比较分析来分析样式。基于Chan [12]，草原风格包括以下内容：一个低臀的屋顶，窗扇带，连续带条，延伸的露台，低矮的栏杆和顶盖，水桌，角钟，植物瓮，巨大的砖烟囱，地坎和水台之间的连续墙，悬垂的屋檐和对称的侧立面。 Chan的风格测量方法以分类方式工作，但也提供相似性的数值。然而，它不提供关于形式的形状如何不同的详细信息，形状语法是分析和创建形状的方法。 形状语法的优点是它能够用图形表示它的结果[13]， 它使得风格的分析和综合比其他分类分析方法更有效地呈现， 形状语法有助于解释初始设计的形状的转化过程最终设计应用设计规则：克朗，例如，设计规则（设计可以具有多个规则）对应于初始形状（图2）， 设计规则包括左侧和右侧形状， 如果左侧形状与初始形状匹配，则右侧形状代替初始形状。
形状语法也可以测试样式，因为研究人员必须决定形状是否似乎是风格的一部分[13-15]。研究人员应该根据形状对他们的表现，主观地选择“是”或“否”，他们使用形状语法来评估和重现形状，但他们努力解决它难以修改和维护规则的问题，从而限制了替代方案的变化[29]。
DFA，Chan的风格测量方法和形状语法可以完成两个任务：以相同的风格创建新设计，并评估新设计是否具有相同的风格。然而，与DFA和Chan的风格测量方法不同，形状语法允许解释为什么设计以图形方式存储后的设计元素看起来相似或不相似。然而，由于形状语法缺乏测量设计元素细节的相似性的能力，设计者或主体必须基于有限数量的主观选择的设计元素来实验各种公式。
2.1.2 数值风格评估方法
如Orsborn等人[24]说，汽车的形状由其曲线的细节决定。因此，不是对形状的抽象和主观描述，而是来自每个形状的曲线的细节区分了汽车的风格。用于分析曲线细节的方法对于样式量化至关重要，以便理解设计元素看起来是多么相似，以便可量化地分析和综合设计。为此，有三种方法用于量化样式的设计元素：参数化轮廓、小波和傅里叶分解位置。参数化轮廓法产生高度可预测的结果，设计是一个细节问题，而顾客的主观感受和情绪可能会因细节不同而有所不同[26,30]。因此，如果目标是将曲线的相同特性与2D形状匹配，则参数轮廓是不必要的。小波和傅立叶谐波是类似的建模技术。然而，小波改变波的大小和位置以导出频率和时间信息。再换句话说，它允许波在3轴刻度，测量刻度，以及通过平移和振幅表示，这对我们的研究不是必要的。
与小波方法不同，傅立叶分解表示重复的周期函数。我们使用总共119个汽车设计，每个汽车设计有19个设计元素，导致一个简单的封闭曲线由一个点集合表示。Cluzel等人使用傅立叶分解[26]使用遗传算法来合成汽车设计。 Cluzel等人使用的复傅里叶系数的公式[26]可以写成下面的公式（1）：
|
|
(2.1) |
在该公式中，是复数，表示表示曲线的点，数字近似由曲线中的N个段生成，是点到之间的距离，用于找到由Cluzel等人使用的周期性曲线上的点之间的距离的公式 [26]如下：
|
|
(2.2) |
|
|
|
(2.3) |
用于生成两个使用的曲线的相似性的方法Cluzel[26]如下：
|
|
(2.4) |
|
|
|
(2.5) |
其中，m是一个高达10的值，因为只有初始十个谐波是显着的[26]; 两种情况之间的距离，可以表示为前十个谐波之间的距离的加权和。 根据cluzel 等人[26]是一个加权因子系列，它比最后一个更重视第一个谐波，因为第一个更容易接受;被发现是指数的，使用的近似重量为, 与公式(1)中的，通过找到和之间的差异来计算基本距离，是来自曲线情况k的谐波数m; 是来自曲线情况l的谐波数m。
，，和是和的最大值和最小值。是使用曲线情况k和l从0％到100％生成的相似性指数，其中较高的相似性指数值表示曲线更相似。傅里叶分解用于识别品牌风格的原因如下：（1）傅立叶分解表示形状甚至具有细节，因为曲线的细节区分了汽车的风格；（2）傅立叶分解可以在任何方向上产生相似性，从而减少数据收集处理时间；（3）傅立叶分解将适应未来的遗传算法，用于更严格的设计综合研究。使用混合风格量化方法的主要原因是因为形状语法具有分类方案，并且始终缺乏识别线之间的相似性的能力。因此，我们结合傅里叶分解找到线相似性的可量化值。
2.2 风格分析的重量
视觉意义在风格分析中起着很大的
全文共7152字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
英语原文共 12 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[143063]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
