VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)研究

　　摘 要： 由于傳統(tǒng)產(chǎn)品評價方式具有較高的主觀隨意性，評價指標較為簡單，產(chǎn)品評價結果與設計者和生產(chǎn)者要求相違背。研發(fā)VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)，用戶通過人機交互模塊將評價需求反饋到系統(tǒng)主控制器中，主控制器將制定用戶需求傳輸?shù)皆u價指標體系管理子系統(tǒng)中，該子系統(tǒng)先通過信息查詢子系統(tǒng)查詢相關需求信息，再采用三層分類評價模型建立和更改產(chǎn)品評價指標體系，依照強制判斷法與專家法更改評價指標權值，依照指標權重排序評價指標。綜合評價和分析子系統(tǒng)根據(jù)排序后的評價指標綜合評價產(chǎn)品設計效果，瀏覽者可在評價結果輸出模塊查看評價效果。經(jīng)過實驗分析發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)評價產(chǎn)品設計方案時間最短為4.9 ms，能量消耗最低為0.498 kJ，且人機交互效果佳。

　　關鍵詞： VR交互技術; 產(chǎn)品設計; 評價系統(tǒng); 強制判斷法; 評價指標; 權重

　　《新世紀智能》(旬刊)創(chuàng)刊于2018年，以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”。

　　0 引 言

　　產(chǎn)品設計是個較為繁雜的問題，在整個產(chǎn)品設計中設計評價是較為重要的步驟[1]。在面對產(chǎn)品設計這個復雜問題時，應探析設計產(chǎn)品特征和約束條件，在綜合多種方案的情況下，通過設計產(chǎn)品評價做出相關決策。通過產(chǎn)品評價可測量產(chǎn)品屬性，將屬性轉化成效用行為[2]。產(chǎn)品設計評價通過比較、評價解決設計方案，判斷不同產(chǎn)品設計方案的價值，從中篩選出最優(yōu)產(chǎn)品設計方案，產(chǎn)品設計評價過程等同于優(yōu)化過程[3]。在傳統(tǒng)產(chǎn)品設計評價過程中，通常采用產(chǎn)品生產(chǎn)者將專家聚集在一起，專家打分評價產(chǎn)品，由此選出最優(yōu)產(chǎn)品設計方案。傳統(tǒng)產(chǎn)品評價具有較高的主觀隨意性，同時評價指標較為簡單，評價時間較長，與設計者和生產(chǎn)者要求相違背[4]。

　　隨著社會發(fā)展和科技進步，計算機產(chǎn)業(yè)正在日漸完善，虛擬現(xiàn)實技術提供了嶄新的產(chǎn)品評價設計方式，采用VR設備和數(shù)學模型可生成產(chǎn)品虛擬世界，瀏覽者通過視覺、聽覺等感觀，讓人仿佛置身在場景之中，通過數(shù)學模型及時體現(xiàn)瀏覽者對產(chǎn)品設計的修改，實現(xiàn)人機交互。因此，本文采用VR交互技術設計產(chǎn)品評價系統(tǒng)，在保障設計質量的同時降低設計盲目性，改善產(chǎn)品設計效率[5]。

　　1 產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)研究

　　1.1 VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)總體結構

　　VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)關鍵是保障瀏覽者在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中獲取感官認知。為使用戶產(chǎn)生真實感，在增強瀏覽者的視覺感知時，應采用VR技術中經(jīng)常使用的顯示設備，例如立體眼鏡、大屏幕投影、陰極攝像館顯示器等，在考慮瀏覽者視覺和觸覺感知的情況下，應使瀏覽者在控制虛擬物體時，感知虛擬物體對瀏覽者的反作用力[6]。在此基礎上設計VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含綜合評價與分析子系統(tǒng)、人機交互模塊、信息查詢子系統(tǒng)等六個部分。

　　用戶通過人機交互模塊將評價需求反饋到系統(tǒng)主控制器中，主控制器在制定目標需求后，將目標需求傳輸?shù)皆u價指標體系管理子系統(tǒng)中，該子系統(tǒng)通過信息查詢子系統(tǒng)查詢所需信息后，采用三層分類評價模型構建產(chǎn)品設計評價指標體系，通過評價指標權值判定模塊確定評價體系中評價指標的權重，根據(jù)權重值排序評價指標，將評價指標輸入指標庫中，評價指標體系管理子系統(tǒng)將得到的評價指標傳輸?shù)骄C合評價與分析子系統(tǒng)中，在綜合評價與分析子系統(tǒng)中根據(jù)排序評價指標綜合評價產(chǎn)品設計效果，在評價結果輸出模塊中顯示評價效果。VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

　　1) 人機交互模塊。整個VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)和瀏覽者之間主要通過人機交互模塊連接在一起。人機交互模塊的主要功能是傳遞和交互瀏覽者和系統(tǒng)之間的信息，該模塊對瀏覽者工作效率產(chǎn)生深遠影響，通常采用人機對話、人機接觸等方式實現(xiàn)人機交互，在該模塊中瀏覽者主要采用菜單和提示對話框發(fā)送指令。

　　2) 評價指標體系管理子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)由多個模塊構成，包括指標體系構建模塊、內(nèi)部接口、評價指標庫系統(tǒng)等。指標體系構建模塊的主要功能是建立和更改多種產(chǎn)品設計評價方案指標體系結構，采用三層分類評價模型設計產(chǎn)品，通過產(chǎn)品設計評價方案要求，瀏覽者可更改產(chǎn)品設計評價指標。評價指標權值判定模塊主要是將權值計算工具提供給瀏覽者，計算工具包括強制判斷法與專家法，瀏覽者可通過計算工具及時更改權值。通過評價指標提取模塊獲取產(chǎn)品設計評價對象和屬性值[7]。瀏覽者可將評價指標體系和屬性值存儲在評價指標庫系統(tǒng)中，采用涵蓋模式識別和輪廓提取等圖像處理技術后，內(nèi)部接口可獲取產(chǎn)品設計特征數(shù)據(jù)，預處理產(chǎn)品特征數(shù)據(jù)后，將特征數(shù)據(jù)應用到評價系統(tǒng)中，實現(xiàn)系統(tǒng)及時評價導向功能，有助于瀏覽產(chǎn)品設計。

　　3) 主控制器。通過主控制器瀏覽者能確定產(chǎn)品設計評價對象，同時將評價目標制作出來，根據(jù)評價目標構建評價指標體系，協(xié)調控制子模塊處理程序，改善子模塊處理程序的運行過程。

　　4) 信息查詢子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)內(nèi)主要包含文本庫、協(xié)調模塊和信息查詢模塊。信息查詢模塊主要向瀏覽者提供查詢方式，例如目錄、搜索和索引等，通過不同形式將查詢結果顯示出來，包括表格、曲線和直方圖等。文本庫中包含輸入的文本信息，內(nèi)部含有描述評價方案和保存專家信息等存儲的文字描述信息，評價結果輸出模塊和信息查詢子系統(tǒng)主要通過協(xié)調模塊調用需要方法程序，通過協(xié)調模塊實時存儲結果。

　　5) 綜合評價和分析子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要組成部分包括綜合評價模塊和評價結果分析模塊。綜合評價模塊由多個子模塊構成，主要包含技術經(jīng)濟評價子模塊和名次計分法評價子模塊等。通過綜合評價模塊指導瀏覽者選取評價模塊，采用人機交互方式賦予不同評價指標權系數(shù)值，篩選相應隸屬函數(shù)量化指標屬性值，綜合評價產(chǎn)品設計。評價結果分析模塊采用多種量化模型和知識庫中的知識分析評價結果，提出相應參考意見。通過數(shù)據(jù)庫存儲參考意見和評價結果，通過知識庫獲取人機評價知識、量化模型和環(huán)境評價等知識。

　　6) 評價結果輸出模塊。該模塊可通過多種表達形式輸出瀏覽者需求信息，例如報表、直方圖和曲線圖等表達方式，將需求信息輸出到打印機或者顯示屏上。

　　1.2 VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價流程

　　在采用VR交互技術設計產(chǎn)品評價系統(tǒng)時，需要設計合理的產(chǎn)品設計評價流程，通過合理流程能實現(xiàn)高效、精準評價產(chǎn)品設計的目的，產(chǎn)品設計評價流程主要包含人機交互模塊、產(chǎn)品設計方案、選擇產(chǎn)品設計評價指標和數(shù)據(jù)積累等步驟，產(chǎn)品設計評價流程如圖2所示。

　　從圖2中可以看出，整個產(chǎn)品設計評價流程中較為重要的是選擇產(chǎn)品設計評價指標、分配指標權重、數(shù)據(jù)庫積累和更新以及最終評價結果的顯示。通過選擇產(chǎn)品設計評價指標，瀏覽者可選取自身需要的評價指標，通過評價指標評價產(chǎn)品設計方案[9]。采用評價指標分配權值，選擇瀏覽者自身需設計的產(chǎn)品包裝目標，合理建立分配指標權重。依據(jù)顯示的最終評價結果可篩選出最優(yōu)產(chǎn)品設計方案。在評價產(chǎn)品設計后，應及時訓練數(shù)據(jù)庫中的樣本，學習和總結評價指標體系、指標權重等評價方式，不斷改進和完善數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)更加豐富。

　　1.2.1 選擇評價指標

　　經(jīng)過調查研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品設計評價過程較為繁瑣，不同評價產(chǎn)品結構層次有所區(qū)別，結構層次中包括多種評價因素，應在產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)內(nèi)部構建多層分類評價模型，實現(xiàn)對產(chǎn)品設計的評價[10]。本文系統(tǒng)在產(chǎn)品設計評價指標體系中采用三層分類評價模型，產(chǎn)品設計評價指標體系詳細結構如圖3所示。

　　從圖3中可以看出，產(chǎn)品設計評價指標體系中包含形態(tài)、色彩和人機等五種因素，在VR交互技術下的產(chǎn)品設計評價系統(tǒng)中，瀏覽者可使用產(chǎn)品設計評價指標體系中自身所需的評價指標，評價設計方案，減少瀏覽者查詢評價指標的過程，提高評價效率。