第1章緒論1
1.1美度計算1
1.2產品形態美度計算技術的引出1
1.3產品形態美度研究現狀2
1.3.1產品形態審美評價2
1.3.2基於審美評價的進化設計5
1.3.3意像造型設計7
第2章產品形態審美評價的理論基礎12
2.1引言12
2.2美的本質12
2.3視覺審美認知的生理機制14
2.4視覺審美認知的心理機制15
2.5美的範式17
2.5.1形式美法則17
2.5.2格式塔法則19
2.6本章小結21
第3章產品形態審美綜合評價的非線性信息動力學模型22
3.1引言22
3.2綜合評價理論概述22
3.3產品形態審美評價繫統的結構特征23
3.4產品形態審美評價指標體繫24
3.5基於流原理的綜合評價模型30
3.6模型的模擬實現33
3.7實例研究33
3.7.1汽車前臉美度指標計算33產品形態美度計算技術目錄3.7.2數值模擬35
3.7.3驗證與分析37
3.8本章小結38
第4章產品形態主客觀審美評價的不確定性推理模型39
4.1引言39
4.2主觀評價40
4.2.1主觀評價實驗40
4.2.2灰關聯分析計算權重41
4.3客觀評價42
4.3.1熵值法計算權重42
4.3.2CRITIC法計算權重43
4.4證據融合44
4.5數值模擬46
4.6驗證與分析48
4.7本章小結49
第5章基於指標適度標準化的界面風格美綜合評價模型50
5.1引言50
5.2美度指標適度標準化實驗51
5.2.1指標選擇51
5.2.2樣本設計51
5.2.3樣本美度指標計算56
5.2.4“活潑美”評價調查實驗61
5.3美度指標適度標準化處理61
5.4界面風格美綜合評價66
5.5實例研究67
5.5.1美度指標適度標準化處理67
5.5.2綜合評價68
5.5.3驗證與分析69
5.6本章小結70
第6章基於形態美度的產品形態多意像預測模型72
6.1引言72
6.2建模步驟72
6.3美度指標篩選73
6.4產品多意像預測模型74
6.5實例研究76
6.5.1汽車前臉美度計算76
6.5.2感性意像挖掘78
6.5.3數值模擬82
6.5.4結果分析83
6.6本章小結84
第7章基於審美評價與思維模擬的產品形態多峰優化設計85
7.1引言85
7.2設計思維86
7.3小生境人工魚群算法(NAFSA)87
7.3.1小生境技術88
7.3.2人工魚群算法(AFSA)89
7.4產品形態多峰優化設計93
7.5實例研究94
7.5.1構建進化設計繫統94
7.5.2結果分析95
7.6本章小結97
第8章總結與展望98
8.1總結98
8.2主要創新點99
8.3展望99
參考文獻101
致謝111

在審美經濟時代，用戶越來越重視產品的美學品質與情感體驗。在成熟的技術領域，產品功能的差距越來越小，普遍存在同質化的現像，此時，產品形態的美學品質成為消費行為決策的關鍵因素之一。傳統的設計過程通常依賴於設計師個人的纔華、判斷力和審美經驗，缺乏客觀可靠的科學手段。為了滿足企業設計創新與用戶審美的需求，適應現代制造業先進制造技術的發展，本書以產品形態為對像，依據審美認知規律，運用計算美學技術，從定量層面探索產品形態審美評價與進化設計的有效方法。主要工作及成果如下。
(1) 從多個學科的角度，對產品形態審美評價相關理論進行分析與梳理，闡述了美的本質問題，分析了產品審美認知的生理機制與心理機制，解釋了形式美法則與格式塔法則的美學特征及形成原因，為從定量層面進行審美評價研究奠定理論基礎。
(2) 從客觀、定量的角度，構建產品形態審美綜合評價的非線性信息動力學模型。依據形式美法則與格式塔法則，構建出由15個產品形態美度指標組成的評價體繫，用計算美學方法將美度指標進行結構化定量描述，構建美度指標的計算公式，實現隱性美的外顯化。依據流原理，以美度指標作為繫統演化的信息體，通過自組織進化得到合適的權值，使繫統趨於穩定，從而實現產品形態美度的綜合評價。該模型揭示了穩定的美度結構模式的形成機制，不受人為加權等主觀因素的影響，具有良好的適應性。模型中的美度指標值與連接權值能夠直觀地反映各方案的美學表現，有效指導產品形態設計。
(3) 從主、客觀兩個角度進行審美評價，得到多種證據信息，應用證據理論對信息的可信度進行融合推理，構建產品形態主客觀審美評價的不確定性推理模型。將該方法與前述流評價進行對比，結果表明，兩者的精度接近，但該方法在計算效率方面具有一定的優勢，更適合作為產品形態進化設計繫統的適應度函數。
(4) 從設計風格審美評價的角度，針對不同風格的審美標準、不同的問題，運用實驗方法，對美度指標進行適度標準化處理，構建基於指標適度標準化的界面風格美綜合評價模型。實驗表明，風格美評價函數是由多個適度化美度指標函數耦合形成的多峰函數，驗證了美有千姿百態，且各有千秋的美學現像。
(5) 模擬意像認知活動的信息處理過程，引入“形態美度”，構建一種“設計特征形態美度感性意像”的產品形態多目標意像預測灰箱模型。該灰箱模型在一定程度上揭示了意像視覺認知機理，使意像認知的隱性知識外顯化。實驗表明，該模型兼顧了各意像輸出之間的潛在聯繫，並且計算簡單、效率較高、精度較高。該模型可作為產品形態進化設計繫統的適應度函數。
(6) 依據產品形態審美評價函數的多峰特性，從審美評價與意像評價的角度，運用小生境人工魚群算法模擬設計思維構建產品形態多峰優化設計繫統。該繫統采用多峰尋優方式能夠有效地防止設計固化，滿足設計多樣性需求；以定量的審美評價與意像評價模型作為適應度函數，使進化繫統具有更明確的尋優方向；在一定程度上模擬設計思維模式，有利於提高進化繫統的智能水平與計算效率。
本書內容主要來源於作者近年來所做的研究工作，並借鋻、引用了國內外同行專家的相關研究成果。其中，第1～5章由周愛民撰寫，第6～8章由歐陽晉焱撰寫。期望本書的出版能對產品形態美度計算技術的發展起到拋磚引玉的作用。由於作者學識和水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

作者2020年5月