产品意象造型智能设计

当前，我国正处于发展方式转型、产业结构调整、迎接新产业革命挑战的关键时期，面临着发达国家重振高端制造为核心的实体经济和新兴发展中国家低成本制造竞争的双重挑战，迫切需要关注和提升创新设计能力，以创新驱动作为国家发展战略。本书从意象造型和智能设计两个维度诠释了工业设计方法，为产品创新设计提供了很好的方法与路径。
首先，从“产品意象造型”的角度，本书在设计学领域中以广为人知的“感性工学”设计方法为开篇章节，进而到第2章“产品感性意象挖掘”，从产品感性意象的认知、方法、评价、分析、案例等角度全面而充分地阐述了如何对产品感性意象进行深入挖掘。在工业设计领域，“产品造型”研究的设计理论体系已较完善，而针对产品的“意象造型”学术领域的研究，是兰州理工大学设计学团队的特色研究方向。“意象”一词来自《周易·系辞》（西周）的“观物取象”“立象以尽意”之说，意为“人类大脑因外界事物的刺激而引发的一系列想象与感知形象”。意象是人类特有的大脑活动，因此，在工业设计领域研究“产品意象造型”具有重要意义。
其次，从“智能设计”的角度，本书创新融合智能设计技术，开展“产品意象造型”研究。“智能设计”是我国创新战略发展中的重要组成部分、经济增长新动能的必经之路。本书将传统工业设计技术上升到智能设计技术层面，深入研究剖析了产品意象造型的智能设计技术方法。本书在第3章“产品形态描述”和第4章“产品形态设计要素的辨识”中详细阐述了智能设计技术的研究基础，在第5章“产品感性意象与设计要素的关联模型”和第6章“产品意象造型智能设计”中具体分析了“产品意象造型”智能设计技术路线。
后，从“设计实践”的角度出发，本书融入了作者在实际设计实践中的大量设计实例，对读者的具体实践起到很好的借鉴作用。整个设计实践创新地实现了产品意象造型研究与智能设计技术实现路径的融合，充分符合国家对于工业设计发展战略中的创新设计需求。
本人于2019年5月受委派挂职兰州理工大学副校长的两年期间，与兰州理工大学的设计学研究团队有深入的交流与探讨。现挂职结束，看到此书终成文，甚感欣慰，特作此序，希望读者能关注与支持我国西部设计。
上海交通大学胡洁

2021年10月

感性工学目的在于发掘消费者对产品的感觉和需求，并据此建立以消费者需求为导向的新产品研发系统。在产品设计领域，感性工学是将人们对“物”的感性意象定量、半定量地表达出来，并与产品设计特性相关联，以实现在产品设计中体现“人”的感性感受，设计出符合“人”感觉期望的产品。本书以感性工学理论方法为主线，综合运用设计学、心理学、人工智能等理论方法，围绕产品感性意象挖掘、产品形态描述、产品形态设计要素辨识、产品感性意象与设计要素的关联分析、产品意象造型智能设计等**研究成果，构建了完备的感性工学理论框架与产品意象造型先进设计方法。本书可作为高等院校设计学学科设计理论方向、机械工程学科工业设计方向的科研参考资料，也可作为相关专业研究生教学参考用书，对从事人工智能与艺术设计跨界融合的专业技术人员也有一定的参考价值。

感性工学目的在于发掘消费者对产品的感觉和需求，并据此建立以消费者需求为导向的新产品研发系统。在产品设计领域，感性工学是将人们对“物”的感性意象定量、半定量地表达出来，并与产品设计特性相关联，以实现在产品设计中体现“人”的感性感受，设计出符合“人”感觉期望的产品。本书以感性工学理论方法为主线，综合运用设计学、心理学、人工智能等理论方法，围绕产品感性意象挖掘、产品形态描述、产品形态设计要素辨识、产品感性意象与设计要素的关联分析、产品意象造型智能设计等**研究成果，构建了完备的感性工学理论框架与产品意象造型先进设计方法。本书可作为高等院校设计学学科设计理论方向、机械工程学科工业设计方向的科研参考资料，也可作为相关专业研究生教学参考用书，对从事人工智能与艺术设计跨界融合的专业技术人员也有一定的参考价值。

张书涛，男，1982年生，山东菏泽人，博士，副教授，硕士生导师，中国人类工效学会会员生物力学分会委员、甘肃省机械工程学会会员。现主持国家自然科学基金1项、甘肃省自然科学基金1项、甘肃省高校创新基金1项，参研国家自然科学基金2项、甘肃省科技支撑计划2项、甘肃省自然科学基金2项。发表论文20余篇，其中EI收录8篇。先后获甘肃省机械工程学会科学技术奖一等奖、甘肃省高校科技进步奖二等奖等省级奖项3项。

第1章感性工学

1.1感觉的含义

1.2感性的含义

1.3感性工学

1.3.1感性工学的学科背景

1.3.2感性工学系统的分类

第2章产品感性意象挖掘

2.1产品意象认知

2.2基于心理测量的产品意象调查

2.3基于生理心理学的感性意象测量

2.3.1产品意象造型视觉认知

2.3.2视觉跟踪实验的产品造型设计要素评价模型

2.3.3基于心理体验量的产品设计要素评价模型

2.3.4实例分析

2.4意象认知分析

2.4.1用户意象认知分析

2.4.2设计师意象认知分析

2.4.3产品设计要素分析

2.4.4产品造型意象熵评价

2.5潜在语义分析

2.5.1构造指标潜在语义空间

2.5.2降维

2.5.3计算新样本的匹配值

2.5.4案例研究

第3章产品形态描述

3.1形态分析法

3.2参数模型法

3.3曲线控制法

3.4频谱分析法

第4章产品形态设计要素的辨识

4.1设计要素的划分

4.2多元方差分析法

4.3灰色关联分析法

4.3.1基本概念

4.3.2实例分析

4.4粗糙集理论

4.4.1基本概念

4.4.2知识约简

4.4.3属性重要度排序

4.4.4实例分析

4.5生理数据的应用(不局限于眼动)

4.5.1情绪测量法

4.5.2眼动测量法

4.5.3生理信号测量法

4.6产品形态基因识别

第5章产品感性意象与设计要素的关联模型

5.1类目层次法

5.2数量化Ⅰ类(多元回归)

5.3人工神经网络

5.3.1BP神经网络

5.3.2模糊神经网络

5.3.3四层神经网络

5.4回归型支持向量机

5.4.1回归型支持向量机问题的描述

5.4.2非线性回归型支持向量机

5.4.3核函数

5.4.4实例分析

第6章产品意象造型智能设计

6.1设计流程与设计认知

6.1.1设计流程解析

6.1.2设计思维解析

6.2基于遗传算法的进化设计

6.2.1基于元胞遗传算法的产品造型设计

6.2.2基于单亲遗传算法的产品造型进化设计

6.2.3基于蛛网结构的产品造型进化设计

6.2.4基于交互式遗传算法的产品造型进化设计

6.3多目标进化设计

6.3.1确定目标意象和实例样本

6.3.2参数化样本

6.3.3辨识设计要素参数

6.3.4建立产品意象造型评价系统

6.3.5建立产品多意象造型进化设计模型

6.3.6基于NSGAⅡ算法的产品多意象造型进化设计

6.3.7实例分析

6.4基于粒子群算法的产品形态进化设计

6.4.1基本粒子群算法

6.4.2标准粒子群算法

6.4.3粒子群算法的参数分析及设置

6.4.4基于多目标粒子群算法的产品意象造型进化设计流程

6.5形态耦合优化设计

6.5.1原型实验

6.5.2形态融合

6.5.3形态耦合机制

6.5.4形态耦合优化设计

6.6产品仿生形态进化设计

6.6.1特征分析

6.6.2特征识别

6.6.3评价机制

6.6.4形态进化

6.6.5实例研究

6.7形态融合创新设计

6.7.1产品形态描述

6.7.2产品形态融合

6.7.3融合产品的三维形态展示

第7章研究展望

7.1产品意象的认知机理

7.2基于生理测量的意象调查

7.3产品意象形态耦合设计

7.4感性产品族设计

7.5基于深度学习的产品意象造型智能设计

参考文献

后记

感性工学目的在于发掘消费者对产品的感觉和需求，并据此建立以消费者需求为导向的新产品研发系统。在产品设计领域，感性工学是将人们对“物”的感性意象定量、半定量地表达出来，并与产品设计特性相关联，以实现在产品设计中体现“人”的感性感受，设计出符合“人”感觉期望的产品。本书以感性工学理论方法为主线，综合运用设计学、心理学、人工智能等理论方法，围绕产品感性意象挖掘、产品形态描述、产品形态设计要素辨识、产品感性意象与设计要素的关联分析、产品意象造型智能设计等**研究成果，构建了完备的感性工学理论框架与产品意象造型先进设计方法。本书可作为高等院校设计学学科设计理论方向、机械工程学科工业设计方向的科研参考资料，也可作为相关专业研究生教学参考用书，对从事人工智能与艺术设计跨界融合的专业技术人员也有一定的参考价值。

张书涛，男，1982年生，山东菏泽人，博士，副教授，硕士生导师，中国人类工效学会会员生物力学分会委员、甘肃省机械工程学会会员。现主持国家自然科学基金1项、甘肃省自然科学基金1项、甘肃省高校创新基金1项，参研国家自然科学基金2项、甘肃省科技支撑计划2项、甘肃省自然科学基金2项。发表论文20余篇，其中EI收录8篇。先后获甘肃省机械工程学会科学技术奖一等奖、甘肃省高校科技进步奖二等奖等省级奖项3项。