VR交互技術下的產品設計評價系統研究

　　摘 要： 由于傳統產品評價方式具有較高的主觀隨意性，評價指標較為簡單，產品評價結果與設計者和生產者要求相違背。研發VR交互技術下的產品設計評價系統，用戶通過人機交互模塊將評價需求反饋到系統主控制器中，主控制器將制定用戶需求傳輸到評價指標體系管理子系統中，該子系統先通過信息查詢子系統查詢相關需求信息，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根據排序后的評價指標綜合評價產品設計效果，瀏覽者可在評價結果輸出模塊查看評價效果。經過實驗分析發現，該系統評價產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; 產品設計; 評價系統; 強制判斷法; 評價指標; 權重

　　《新世紀智能》(旬刊)創刊于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

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

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

　　1 產品設計評價系統研究

　　1.1 VR交互技術下的產品設計評價系統總體結構

　　VR交互技術下的產品設計評價系統關鍵是保障瀏覽者在虛擬現實環境中獲取感官認知。為使用戶產生真實感，在增強瀏覽者的視覺感知時，應采用VR技術中經常使用的顯示設備，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交互技術下的產品設計評價系統，該系統主要包含綜合評價與分析子系統、人機交互模塊、信息查詢子系統等六個部分。

　　用戶通過人機交互模塊將評價需求反饋到系統主控制器中，主控制器在制定目標需求后，將目標需求傳輸到評價指標體系管理子系統中，該子系統通過信息查詢子系統查詢所需信息后，采用三層分類評價模型構建產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將得到的評價指標傳輸到綜合評價與分析子系統中，在綜合評價與分析子系統中根據排序評價指標綜合評價產品設計效果，在評價結果輸出模塊中顯示評價效果。VR交互技術下的產品設計評價系統總體結構如圖1所示。

　　1) 人機交互模塊。整個VR交互技術下的產品設計評價系統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之間的信息，該模塊對瀏覽者工作效率產生深遠影響，通常采用人機對話、人機接觸等方式實現人機交互，在該模塊中瀏覽者主要采用菜單和提示對話框發送指令。

　　2) 評價指標體系管理子系統。該子系統由多個模塊構成，包括指標體系構建模塊、內部接口、評價指標庫系統等。指標體系構建模塊的主要功能是建立和更改多種產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品，通過產品設計評價方案要求，瀏覽者可更改產品設計評價指標。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中，采用涵蓋模式識別和輪廓提取等圖像處理技術后，內部接口可獲取產品設計特征數據，預處理產品特征數據后，將特征數據應用到評價系統中，實現系統及時評價導向功能，有助于瀏覽產品設計。

　　3) 主控制器。通過主控制器瀏覽者能確定產品設計評價對象，同時將評價目標制作出來，根據評價目標構建評價指標體系，協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。該子系統內主要包含文本庫、協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主要通過協調模塊調用需要方法程序，通過協調模塊實時存儲結果。

　　5) 綜合評價和分析子系統。該子系統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值，篩選相應隸屬函數量化指標屬性值，綜合評價產品設計。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。通過數據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交互技術下的產品設計評價流程

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

　　從圖2中可以看出，整個產品設計評價流程中較為重要的是選擇產品設計評價指標、分配指標權重、數據庫積累和更新以及最終評價結果的顯示。通過選擇產品設計評價指標，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品包裝目標，合理建立分配指標權重。依據顯示的最終評價結果可篩選出最優產品設計方案。在評價產品設計后，應及時訓練數據庫中的樣本，學習和總結評價指標體系、指標權重等評價方式，不斷改進和完善數據庫，使數據庫中的數據更加豐富。

　　1.2.1 選擇評價指標

　　經過調查研究發現，產品設計評價過程較為繁瑣，不同評價產品結構層次有所區別，結構層次中包括多種評價因素，應在產品設計評價系統內部構建多層分類評價模型，實現對產品設計的評價[10]。本文系統在產品設計評價指標體系中采用三層分類評價模型，產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，產品設計評價指標體系中包含形態、色彩和人機等五種因素，在VR交互技術下的產品設計評價系統中，瀏覽者可使用產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。