[發明專利]在線捕捉設計意圖的草圖語義識別方法及系統

有效

• 申請號: 201310714728.6
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103699740B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 田凌;馬嵩華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06K9/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及計算機圖形學領域，尤其涉及一種在線捕捉設計意圖的草圖語義識別方法及系統。

背景技術

隨著產品創新性的升級，決定產品創新性的概念設計也越來越受到企業的重視，支持概念設計的設計方式和工具成為迫切需求。概念設計過程不是一個一蹴而就的過程，設計師需要經過不斷探索、醞釀，腦海中會迸發出靈感。靈感產生后，設計師迅速用草圖進行表達并不斷對草圖進行修改。計算機技術在硬件與軟件上的飛速發展，使得智能化、概念化的產品設計方式易于實現。商業的草圖繪制軟件采用WIMP（Windows，Icon，Menu，Pointer）方式操作，將設計人員連續的設計思維打斷成一個個初級的計算機操作，以歷史記錄的方式記錄草圖繪制，如畫點、畫線、更改粗細、更改顏色等，設計人員不得不分散注意力去考慮其設計意圖應該通過幾個什么樣的操作步驟來表達，還不得不及時修正錯誤的操作方式，這種對設計思維的頻繁打斷嚴重阻礙了概念設計階段創意的產生。計算機輔助概念設計將計算機輔助設計(Computer?Aided?Design，CAD)與紙筆草圖設計各自的優勢相結合，利用計算機為草圖設計提供更好的支持，從而提高概念設計的效率，甚至激發設計師的創新能力。

概念設計過程中設計師的草圖繪制和設計意圖密切相關。草圖繪制是設計意圖的外化或具體化，是草圖方案的可視化，對設計師行為的一種描述，也是設計師感知設計創意的必要反饋環節。設計意圖的變化，直接影響設計表達層面上的草圖繪制，而草圖完成的形象又直接影響設計思維。識別出這些意圖，存儲草圖繪制之間的草圖狀態，可以最大程度地概括草圖設計過程，保存設計師的設計思路。

草圖識別技術的重點及難點在于復合在計算機輔助概念設計過程中通過計算機進行識別需要解決以下兩方面問題：一方面，由于草圖繪制具有隨意性、準確性差，其語義又具有模糊性和不確定性計算機對草圖信息理解能力具有較大的局限性，導致利用計算機進行草圖識別時，計算量大且準確度低；另一方面，不同的設計師具有不同的思維方式和草圖繪制習慣，導致他們在草圖設計過程中出現的特征既有共性又有個性，對于草圖特征的識別必須考慮到設計師自身的因素。許多學者對設計草圖識別與理解技術進行了大量研究，旨在輔助設計師進行草圖設計，包括：基于特征識別、基于圖識別和基于位圖識別的草圖識別方法。上述研究主要集中在對草圖圖形構成的理解，即將設計師繪制的自由不規則草圖圖形映射成規則的幾何形狀。這些研究關注于設計元素靜態特征，忽略了大量動態的設計表達，欠缺對設計元素之間的約束關系識別，同時缺少對于設計意圖的關注，在滿足幾何特征的閾值而設計意圖并非該特征時會產生誤識別，反之在幾何特征不滿足設計意圖表達特征的閾值時會產生漏識別，因此帶來識別率低、智能性差等問題。依賴于計算機智能去識別并理解草圖，缺少對草圖行為的研究，缺乏有效地捕捉和理解設計意圖的模型與方法，缺乏針對不同設計師的不同草圖繪制習慣的差異識別。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的第一個目的在于提出一種在線捕捉設計意圖的草圖語義識別方法。該方法解決了計算機輔助概念設計中設計師草圖語義識別的問題。

本發明的第二個目的在于提出一種在線捕捉設計意圖的草圖語義識別系統。

為了實現上述目的，本發明第一方面實施例的在線捕捉設計意圖的草圖語義識別方法，包括以下步驟：建立草圖繪制規律與設計意圖的關系模型；繪制草圖；根據所述草圖繪制規律與設計意圖的關系模型對所述草圖進行草圖語義識別，以得到與所述草圖匹配的設計圖。

根據本發明實施例的在線捕捉設計意圖的草圖語義識別方法，能夠通過占用較少的計算機資源，從設計師繪制的草圖中實時識別出草圖行為，參考設計意圖，使推理結果打破了基于繪制幾何特征的一致性規律，因而能夠區分不同用戶的繪制差異，區別繪制過程有無設計意圖和消除誤識別、減少漏識別。該方法對不同設計思維和繪圖習慣的用戶繪制的草圖均能得到較好的識別結果，具有計算復雜度低、識別率高的優點。

在一些示例中，所述草圖繪制規律是指給定設計意圖條件下基本幾何約束關系的繪制速率、壓力的變化規律，其中，基本幾何約束關系是指平行、垂直、相接、相交、相切、同心、過圓心。

在一些示例中，所述草圖繪制規律與設計意圖的關系模型按照以下公式定義：