計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

　　這篇計(jì)算機(jī)工程師論文發(fā)表了計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，論文提出基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的幾何理論依據(jù)，將圖像放在系統(tǒng)圖層的最底層，確定圖像導(dǎo)入方向，獲取輪廓比例，將其與不同動(dòng)態(tài)矩形比例相比，通過(guò)人機(jī)交互繪制分割線求出分割線和整幅圖片、分割線與分割線間的比例關(guān)系。

　　關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)工程師論文,計(jì)算機(jī)輔助,平面設(shè)計(jì),系統(tǒng)分析

　　0 引 言

　　平面設(shè)計(jì)作品需具有語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、藝術(shù)性強(qiáng)、可有效反映作者藝術(shù)風(fēng)格的特點(diǎn)，盡管在多媒體迅猛發(fā)展，3D技術(shù)被廣泛應(yīng)用的今天，平面設(shè)計(jì)圖像也有很高的應(yīng)用價(jià)值[1?2]。秩序美是平面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，優(yōu)秀的平面設(shè)計(jì)會(huì)遵循可體現(xiàn)設(shè)計(jì)幾何的準(zhǔn)則，使得平面設(shè)計(jì)作品在視覺(jué)上更加和諧[3]。所以，衡量設(shè)計(jì)作品的一個(gè)重要因素為分析設(shè)計(jì)作品中不同元素間的位置關(guān)系和比例關(guān)系。

　　當(dāng)前平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)雖然能夠?yàn)橛脩籼峁┰O(shè)計(jì)作品的平臺(tái)，但不能為用戶提供設(shè)計(jì)幾何理論方面的依據(jù)，用戶在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，僅依據(jù)自身藝術(shù)素養(yǎng)完善作品，無(wú)幾何學(xué)知識(shí)輔助，設(shè)計(jì)作品雜亂不和諧[4]。為此，本文設(shè)計(jì)了一種新的基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)，完成對(duì)平面設(shè)計(jì)時(shí)幾何元素比例的美學(xué)分析，幫助用戶實(shí)現(xiàn)視覺(jué)美學(xué)判斷，也能為用戶提供相關(guān)幾何美學(xué)原理的設(shè)計(jì)支持。

　　1 基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)

　　1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　平面設(shè)計(jì)在一定程度上需遵循幾何原理，使平面設(shè)計(jì)作品具有凝聚感，這些幾何美學(xué)原則不僅是了解很多平面設(shè)計(jì)作品的關(guān)鍵，而且也是對(duì)平面設(shè)計(jì)作品分析的美學(xué)規(guī)則。本文通過(guò)黃金分割美學(xué)原則設(shè)計(jì)一種基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)[5]。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體框架用圖1進(jìn)行描述。

　　在圖3中，假設(shè)[AB=k，][AP=b，]則[PB=k-b]。因?yàn)閇ABAP=APPB，]所以[kb=bk-b，][b2+bk-k2=0，]最終可得：[b=5-1k2]�？梢钥闯鳇S金比[ABAP=APPB=5-12，]將[5-12]稱(chēng)作“黃金分割數(shù)”，0.618即黃金分割數(shù)[5-12]的近似值。

　　黃金分割存在很多類(lèi)型的動(dòng)態(tài)矩形，可將其劃分成兩類(lèi)：其中一類(lèi)為包含等通過(guò)無(wú)理數(shù)組成的有理數(shù)分?jǐn)?shù)比的固定矩形;另一類(lèi)為含[2，][3，][5]與黃金分割率等通過(guò)無(wú)理數(shù)組成的無(wú)理分?jǐn)?shù)比率的動(dòng)態(tài)矩形[6]。因?yàn)楣潭ň匦卧俅畏指罹哂锌深A(yù)測(cè)性，基本不變，因此固定矩形再次分割無(wú)法形成使人滿意的平面比率，但動(dòng)態(tài)矩形可以實(shí)現(xiàn)，這主要是由動(dòng)態(tài)矩形比例通過(guò)無(wú)理數(shù)構(gòu)成，因此在動(dòng)態(tài)矩形再次分割的情況下，能夠形成大量令人在視覺(jué)上滿意的和諧的分割比率。下面給出黃金分割動(dòng)態(tài)矩形和諧分割實(shí)例，如圖4所示。圖4a)描述的是黃金分割矩形的組成，圖4b)描述的是實(shí)線進(jìn)行和諧分割組成的黃金分割矩形，圖4c)描述的是和諧分割部分。

　　1.3 圖幅分析

　　在圖像被添加至所設(shè)計(jì)系統(tǒng)后，首先把圖像放在系統(tǒng)圖層的最底層，并將其鎖定，使其無(wú)法被隨意調(diào)整，保證計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程中采用的輔助線和模板疊加在圖像上層無(wú)法被遮擋。完成以上操作后，利用得到的圖像屬性實(shí)現(xiàn)圖幅分析。首先確定圖像導(dǎo)入為橫向還是縱向，再獲取圖像插入點(diǎn)以及長(zhǎng)寬值，獲取輪廓比例。獲取輪廓比例后，將其和不同動(dòng)態(tài)矩形比例相比。在允許精度區(qū)間內(nèi)確定其滿足程度，在誤差值處于某區(qū)間的情況下，將其看作標(biāo)準(zhǔn)值，否則，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助給出輪廓比例與標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系。若計(jì)算輪廓比例與標(biāo)準(zhǔn)值相差不大，則計(jì)算該標(biāo)準(zhǔn)值的長(zhǎng)寬值，同時(shí)給出調(diào)整方案，給出該圖像和標(biāo)準(zhǔn)值的差值和建議調(diào)整值。

　　1.4 分割線確定

　　在通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平面設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)黃金分割理論，通過(guò)人機(jī)交互繪制分割線，求出分割線和整幅圖片、分割線與分割線間的比例關(guān)系，能夠使設(shè)計(jì)作品更加符合幾何學(xué)，在視覺(jué)上更加和諧。本節(jié)依據(jù)黃金分割理論，通過(guò)類(lèi)間方差對(duì)圖像進(jìn)行分割。通過(guò)數(shù)據(jù)理論可知，不同類(lèi)別間方差越大，則類(lèi)間分離性越佳，錯(cuò)分率越小。假設(shè)圖像[ii∈0，D-1]像素所占比例用[Pi]進(jìn)行描述，通過(guò)黃金分割率[s1，s2，…，sk]把圖像分割為[k+1]類(lèi)[E0，E1，E2，…，Ek，]其中[E0=0，…，s1，][Ei=si+1，…，si+1，][Ek+1=sk+1，…，D-1，]則圖像灰度均值可描述為：

　　各類(lèi)出現(xiàn)的概率[λi]和灰度均值[?i]可描述為：

　　則類(lèi)間方差可描述為：

　　把最大類(lèi)間方差看作分割規(guī)則，則與最大類(lèi)間方差相應(yīng)的黃金分割率即為圖像分割的最優(yōu)黃金分割率，可描述為：

　　不同類(lèi)統(tǒng)計(jì)參數(shù)為該類(lèi)灰度級(jí)參數(shù)的累計(jì)，若將圖像看作灰度級(jí)的連續(xù)函數(shù)，則將求和問(wèn)題轉(zhuǎn)換成積分問(wèn)題，把不同類(lèi)的概率、均值與類(lèi)間方差變?yōu)榉e分函數(shù)。

　　第[k-1]類(lèi)離散概率分布可用連續(xù)概率密度函數(shù)進(jìn)行描述：

　　類(lèi)的灰度值可描述成該類(lèi)中不同灰度值及其概率乘積的連續(xù)積分函數(shù)：

　　則類(lèi)間方差可描述成：

　　若類(lèi)間方差大，則認(rèn)為不同類(lèi)間的耦合小、不同程度大、分割合理。所以，灰度域中和最大類(lèi)間方差相應(yīng)的灰度值即為最佳黃金分割率，依據(jù)最佳黃金分割率即可獲取圖像分割線。

　　1.5 標(biāo)準(zhǔn)輔助線模板

　　如果圖像中沒(méi)有分割線，或確定分割線后需進(jìn)一步研究，則利用標(biāo)準(zhǔn)輔助線模板完成對(duì)圖像的分析。因?yàn)閯?dòng)態(tài)矩形分割非常復(fù)雜，采用人工判斷無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)矩形的有效使用，不能發(fā)揮動(dòng)態(tài)矩形在平面設(shè)計(jì)中的作用，而通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輔助線模板能夠發(fā)掘設(shè)計(jì)作品中的深層次比例關(guān)系。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)中提供了包含黃金分割[2，][3，][5]等比例的動(dòng)態(tài)矩形和網(wǎng)絡(luò)輔助線等標(biāo)準(zhǔn)輔助線共90個(gè)，可依據(jù)圖幅分析結(jié)果合理使用。圖5描述的是[2]輔助線分割模板，其他輔助線分割模板與其相似，不一一給出。

　　不僅如此，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)輔助線分割功能，計(jì)算圖像的長(zhǎng)寬值，按照用戶要求繪制網(wǎng)格線。

　　2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　2.1 本文系統(tǒng)處理結(jié)果

　　實(shí)驗(yàn)通過(guò)本文設(shè)計(jì)的基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)側(cè)面蝴蝶。首先繪制一只普通的側(cè)面蝴蝶，用圖6進(jìn)行描述。

　　將繪制的側(cè)面蝴蝶導(dǎo)入本文設(shè)計(jì)的基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用圖7進(jìn)行描述。

　　通過(guò)本文系統(tǒng)進(jìn)行圖幅分析后，選擇圖8描述的模板完成對(duì)圖6所示圖像的分析。

　　通過(guò)本文系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行規(guī)范化處理，得到的結(jié)果用圖9進(jìn)行描述。

　　通過(guò)本文系統(tǒng)最終得到的結(jié)果如圖10所示，可以看出，與處理前圖形存在很大差異，且經(jīng)本文處理后圖形更加美觀。

　　2.2 與其他系統(tǒng)的對(duì)比結(jié)果

　　為了驗(yàn)證本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)作品的美觀性，將常用的ASP系統(tǒng)和SSH系統(tǒng)作為對(duì)比進(jìn)行測(cè)試。針對(duì)圖6所示的側(cè)面蝴蝶，通過(guò)ASP系統(tǒng)和SSH系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，結(jié)果如圖11所示。將圖11和圖10對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)作品更加符合幾何學(xué)，在視覺(jué)上更加和諧。

　　2.3 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果

　　為了更加客觀地驗(yàn)證本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)作品在美學(xué)方面的造詣，邀請(qǐng)平面設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)本文系統(tǒng)、ASP系統(tǒng)和SSH系統(tǒng)設(shè)計(jì)的源繪制圖像相同的85幅作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。邀請(qǐng)的評(píng)價(jià)者為某211院校在校平面設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)碩士、博士生和老師、專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師以及用戶，評(píng)價(jià)者對(duì)象詳細(xì)信息用表1進(jìn)行描述。評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為1～10分，分?jǐn)?shù)越高，認(rèn)為評(píng)價(jià)者對(duì)設(shè)計(jì)作品相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)越高。

　　3 結(jié) 論

　　本文提出基于計(jì)算機(jī)輔助的平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)。通過(guò)黃金分割美學(xué)原則給出設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體框架。介紹了黃金分割比例，給出黃金分割不同種類(lèi)的動(dòng)態(tài)矩形和圖幅分析結(jié)果，確定分割線，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)輔助線模板。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)作品符合幾何學(xué)，在視覺(jué)上很和諧，評(píng)價(jià)結(jié)果好。

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