汽車(chē)外造型數(shù)字化與參數(shù)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、車(chē)身外造型是用戶對(duì)該汽車(chē)的第一直觀印象，不同品牌和車(chē)型的車(chē)身外造型傳遞給了用戶不同的情感體驗(yàn)。為了吸引不同目標(biāo)群體，汽車(chē)在滿足實(shí)用性外，還要兼?zhèn)涿烙^性、獨(dú)特性。傳統(tǒng)的新車(chē)型開(kāi)發(fā)往往是極為費(fèi)時(shí)的，現(xiàn)今數(shù)字化與快速化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)初期應(yīng)用能夠大大縮短新車(chē)的研發(fā)周期，提高汽車(chē)廠商的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)汽車(chē)外造型數(shù)字化與參數(shù)化關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，以快速自動(dòng)化的車(chē)身造型設(shè)計(jì)為研究目的，實(shí)現(xiàn)了快速車(chē)身參數(shù)化模型的全自動(dòng)高精度提取，并利用大量的實(shí)例驗(yàn)證了算法

2、的有效性與魯棒性。在參數(shù)化模型自動(dòng)提取的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)重用的快速化車(chē)身草圖渲染與車(chē)身改型，以及基于車(chē)身美學(xué)線條語(yǔ)義的數(shù)學(xué)化表示的車(chē)身美學(xué)改型設(shè)計(jì)。
　　本文主要工作為:
　　(1)針對(duì)二維車(chē)身側(cè)視圖參數(shù)化模型的自動(dòng)提取問(wèn)題，本文（第二章）利用單一參數(shù)化模板與圖像特征相匹配的思想，結(jié)合動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，提出了全自動(dòng)的側(cè)視圖參數(shù)化模型提取方法。相比于傳統(tǒng)的手工或半自動(dòng)方法所耗費(fèi)的數(shù)小時(shí)時(shí)間，本文提供的方法能夠在幾分鐘內(nèi)對(duì)輸入

3、圖像快速提取輸出高精度的CAD參數(shù)化模型，節(jié)省了大量時(shí)間，利于專業(yè)人士及非專業(yè)人士的設(shè)計(jì)需求，完成車(chē)身圖像的模型理解以及草圖的設(shè)計(jì)意圖理解。通過(guò)對(duì)二百多款不同車(chē)型提取出與模板對(duì)應(yīng)的高精度的特征線框模型，驗(yàn)證了算法的有效性與魯棒性。并在提取過(guò)程中結(jié)合側(cè)視圖參數(shù)化模型的主要尺寸度量，實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型的自動(dòng)分類。
　　(2)針對(duì)二維車(chē)身前視圖參數(shù)化模型提取問(wèn)題，本文（第三章）提出了前視圖參數(shù)化模型的快速高精度自動(dòng)重建方法。該方法利用語(yǔ)義圖像

4、分割的結(jié)果，結(jié)合灰度空間以及HSV空間計(jì)算車(chē)身顏色的差異性，根據(jù)前視圖參數(shù)化模型的參數(shù)約束以及車(chē)身的結(jié)構(gòu)約束，自動(dòng)重建車(chē)身前視圖參數(shù)化模型。語(yǔ)義圖像分割在保留全局結(jié)構(gòu)的同時(shí)一定程度上忽略了細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，利用語(yǔ)義分割的結(jié)果進(jìn)行處理重建參數(shù)化模型的方法更適合于不同工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用。在提取過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)部件的形狀分類與提取。
　　(3)針對(duì)車(chē)身造型設(shè)計(jì)中的草圖渲染與車(chē)身改型問(wèn)題，本文（第四章）利用二維參數(shù)化模型的拓?fù)鋵?duì)應(yīng)，提出了車(chē)身快

5、速改型設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)一步應(yīng)用于草圖快速渲染。相比于專業(yè)渲染軟件需要的數(shù)小時(shí)時(shí)間，本論文提供的方法可在數(shù)秒時(shí)間實(shí)現(xiàn)草圖的快速渲染。通過(guò)可變形曲線模型的局部或全局約束變形操作，結(jié)合曲邊模型塊變形驅(qū)動(dòng)圖像塊變形的方法，實(shí)現(xiàn)車(chē)身圖像的改型操作，同時(shí)可以輸出變形圖像和對(duì)應(yīng)的CAS參數(shù)曲線格式數(shù)據(jù)。借助泊松編輯的方法，用戶還可以對(duì)不同部件進(jìn)行交互變形或替換操作。另外采用改進(jìn)的不規(guī)則的網(wǎng)格變形方法，通過(guò)求解一個(gè)大型的規(guī)則的稀疏矩陣得到整幅車(chē)身圖像的全

6、局變形效果，適用于曲線驅(qū)動(dòng)的工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。
　　(4)針對(duì)車(chē)身造型的美學(xué)改型設(shè)計(jì)問(wèn)題，本文（第五章）提出了快速的車(chē)身圖像美學(xué)改型設(shè)計(jì)方法。該方法基于車(chē)身線條美學(xué)語(yǔ)言的數(shù)學(xué)化表示實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化模型的語(yǔ)義變形設(shè)計(jì)，結(jié)合曲線參數(shù)化模型驅(qū)動(dòng)的圖像變形，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了車(chē)身圖像的快速美學(xué)改型設(shè)計(jì)。根據(jù)車(chē)身語(yǔ)義屬性所關(guān)聯(lián)的美學(xué)意義上重要特征線的不同風(fēng)格屬性，將設(shè)計(jì)師的美學(xué)設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)化為對(duì)參數(shù)化模型的數(shù)學(xué)化操作，通過(guò)美學(xué)意義上重要特征曲線不同風(fēng)格