流程草图

流程草图（通用7篇）

流程草图 篇1

0 引 言

自然人机交互技术是当前计算机应用技术研究的重要方向[1]。手绘草图借助计算机模拟纸和笔,在给人们提供了一种最为自然的交互方式的同时,也给人们搭建了一个展现设计思维、开展创造性设计工作的平台。草图及草图识别作为多学科的交叉技术,近年来已成为国内外研究的一个热点[2,3,4,5,6,7]。

程序流程图是历史最悠久、使用最广泛的描述算法的工具,是算法的图形表现形式。它使用几何图形、流程线和文字说明来论述一个算法。因其直观、易懂、便于初学者掌握使用的特点而被广泛使用。在程序设计教学的多媒体环境中,如果能够利用草图来进行程序流程图的绘制,并实现程序流程草图的识别和自动翻译,不仅符合人的思维习惯,也将大大方便语言类课程的教学,在其他教学领域也将有着广阔的应用前景。

目前,流程草图作为草图的一个分支,已成为草图研究的一个重要方向。许多专家学者已经在流程草图识别领域做了许多卓有成效的研究[8,9,10]。但是对于程序流程草图,特别是程序流程草图语义识别即逻辑结构判别和代码自动生成的研究较少。

本文设计并实现了一个程序流程草图自动翻译原型系统SketchFlow,系统功能包括图元识别、逻辑转换、代码自动生成等。可完成在线手绘程序流程草图到C语言代码的自动识别与转换。该系统可用于C语言教学,也可用于程序员的快速程序设计和编码。

1 系统框架

SketchFlow系统主要包括四个部分:用户交互、预处理器、识别引擎和代码生成器,其结构如图1所示。

1.1 用户交互

用户交互包括用户工作界面、草图输入与编辑、输入草图处理结果的系统反馈以及处理系统的用户干预等。同时,系统提供了多种类型的反馈的时机与方式,用户可根据个人喜好自由选择。

1.2 预处理器

预处理的目的,是为了消除由于用户输入习惯的差异及采样过程的不稳定等引起的诸如笔划冗余点、曲线闭合误差等噪声,为后续的图元识别做准备。

1.3 识别引擎

识别引擎是整个草图识别系统的核心,它与预处理器结合就完成了SketchFlow系统的主要识别机制,如图2所示。识别引擎包括图元识别拟合器、逻辑控制结构识别器和代码字符识别器。图元识别拟合器在笔划预处理的前提下,根据程序流程草图图元的几何特征,并结合曲率、速度、方向等图元关键特征,最终将其识别成线、矩形、菱形、平行四边形、圆等程序流程草图基本图元,并且进行相应形状拟合。逻辑控制结构识别器是在图元识别的前提下,根据图元组合的上下文信息,对顺序、选择、循环三种基本逻辑结构进行识别和相应结构代码生成。代码字符识别器用于实现流程草图图元内字符及表达式的识别,结合代码生成器,最终实现程序流程草图到C语言代码的自动翻译。

2 关键技术

2.1 图元识别拟合

图元识别是整个系统的基础。在图元识别过程中,我们首先根据三大特征,即图元闭合性特征、采样点列的拐点特征和图元最大矩形包围盒特征,对图元进行了粗分类,并结合图元的几何特征、速度特征等,采用层次识别的方法,对图元进行了识别和拟合。具体过程如下:首先通过图元粗分类特征中的闭合性特征,区分出流程线,然后利用图元的速度特征区分出圆和四边形图形,最后通过各种四边形的几何特征,如平行、垂直和两边夹角特征等,区分出平行四边形、矩形和菱形图元。

2.2 图元存储方法

在程序流程图中,图元菱形、矩形和平行四边形的组合既可以构成逻辑结构中的选择结构,也可以构成循环结构。而根据不同的上下文信息以及菱形图元的不同出入度,可以对其进行相应的逻辑判断。为了方便流程图图元的存储、遍历和逻辑结构的转换,本文设计了一种存储图元的节点结构(如图3所示)。

此结构可根据程序流程图中不同的上下文信息,对相关的具体数据字段进行赋值,从而为后续的程序逻辑结构的识别打下基础。

2.3 逻辑结构判别

程序流程图逻辑结构的识别是整个系统的关键,系统使用栈对逻辑结构进行存储和判别,具体的栈结构如图4所示。本文系统中涉及到两个栈S1和S2,在创建流程图数据时使用栈S1,在遍历程序流程图数据时使用栈S2。

程序流程图逻辑结构的判别采用递归访问法,当访问到最后的图元节点时输出结束代码。在访问至菱形图元节点(即判断框)时,需要对存储的是选择(以IF为例)还是循环(以WHILE为例)进行判别。具体方法如下:

步骤1 从初始节点出发,对存储结构进行遍历。

步骤2 当访问到了菱形图元时,将该图元入栈S2。

步骤3 递归访问菱形图元的OUT1指向节点,当该方向最终指向栈顶本身时,WHILE模块出栈,同时,输出WHILE结束标记。继续访问WHILE结束节点的下一节点。当访问到IF.OUT3模块时,结束OUT1方向的访问并返回。同时,在返回时将IF模块的访问计数标记为1,以表示OUT1方向已被访问。接着访问IF模块的OUT2指向,当访问到IF.OUT3模块时,结束OUT2方向的访问,把IF模块出栈,并输出IF结束标记。继续访问IF结束节点的下一节点。

2.4 图元范围内字符及表达式识别

字符的识别需综合考虑笔划的切分方式和单个字符的匹配程度,现有的识别技术已经可以较好地识别基本的英文字符[11]。为了简化,本系统中利用了Tablet PC字符识别组件对系统中流程草图图元内的字符和表达式进行识别。同时,我们在系统中设置了自定义识别器与用户自定义字典,在自定义字典中加入程序流程图中的常用字符串,从而提高识别率。识别样例如图5所示。

3 系统实例

本例中,在Windows XP环境下,利用Tablet PC作为绘制草图的输入设备,以程序设计课程中的一个常用实例来进行系统功能测试,具体实例如下:

输入10个学生的成绩,分别统计及格和不及格的人数。

首先对这个问题进行分析,并绘制出程序设计的算法流程草图,如图6(a)所示。然后系统对绘制好的流程草图进行识别,并对数据结构进行遍历操作,得到如图6(b)所示的C语言代码。对其中的输入输出语句稍作修改后,即可得到图6(c)所示的可执行的C语言代码。实验结果显示,系统对基本逻辑结构顺序、选择、循环及其嵌套均能成功识别,总体识别效果较好。

4 总 结

将自然、高效的笔交互技术与程序流程图领域知识有机结合,开发了基于草图的在线程序流程图自动识别翻译系统。实现了程序流程草图到C语言代码的自动翻译。能够完成程序流程草图基本图元的识别和拟合,识别顺序、选择和循环结构,并支持选择和循环的嵌套,为程序设计课程的教学提供了更为自然的人机交互手段,具有广阔的应用前景。

但本文系统目前所能判别的基本图元尚显单一;在判断程序流程图逻辑结构时,由于采用栈等精确的方法,要求用户按照一定的规则进行绘图,在一定程度上影响了系统的鲁棒性。下一步将考虑采用一些更加智能的方法加以改善。

摘要：手绘草图是人类一种自然而直接的思路外化和交互方式。介绍一个基于草图的程序流程图自动识别翻译原型系统——SketchFlow。基于对现有可利用的识别技术及流程图领域知识的综合分析,设计并实现了这个系统。该系统可以完成程序流程草图的识别及到相应C语言代码的自动翻译。

关键词：草图,程序流程图,自动翻译,识别

参考文献

[1]梁爽,孙正兴.手绘草图识别方法研究[J].计算机工程,2005(10):170-172.

[2]Hughes John F,Jorge J A.Sketch-based interfaces and modeling[C]//Proceedings of the Euro graphics Workshop on Sketch-Based Interfacesand Modeling 2004(SBM’04),Grenoble,2004.

[3]Kara L B,Stahovich T F.Sim-U-Sketch:A Sketch-Based Interface forSimulink[C]//Proceedings of Advanced Visual Interfaces,2004:354-357.

[4]Thorne M,Burke D,Mvan de Panne.Motion Doodles:An Interface forSketching Character Motion.ACM Transactions on Graphics,2004,23(3):424-431.

[5]孙正兴,冯桂焕,等.基于草图的人机交互技术研究进展[J].计算机辅助设计与图形学学报.2005,17(9):1889-1899.

[6]何利力,方贵盛,孔繁胜.融合意图捕捉的笔式草绘特征建模[J].计算机辅助设计与图形学学报.2007,19(6):730-735.

[7]栗阳,关志伟,戴国忠.笔式用户界面开发工具研究[J].软件学报,2003,14(3):392-400.

[8]张小亮,孙根正,廖达雄,等.基于几何特征的在线手绘流程图识别[J].计算机辅助工程,2007(3).

[9]王淑侠.支持概念设计的手绘图在线识别研究[D].西安:西北工业大学,2006.

[10]Levent Burak Kara,Thomas F.Stahovich.Hierarchical parsing and rec-ognition of hand-sketched diagrams[C]//Proceedings of the 17th annu-al ACMsymposium on User interface software and technology,2004.

[11]庞东虎,金伟杰.英文字符特征提取系统[J].计算机仿真,2007(12).

草图解题初探 篇2

一、探究的背景

近几年, 笔者一直担任小学高年级数学的教学。在课堂练习、课后作业和考试测验中发现, 得分率较低的题型主要有:稍微复杂且抽象的应用题、较难的空间几何知识题以及综合题。学生对这些类型的题目往往是一知半解, 尤其是遇到那些数学信息较隐蔽、数量关系较抽象的题目时更是束手无策。

例如, 在一次六年级上册第四单元的测试之后, 笔者通过对本班的试卷分析发现:第五大题“解决问题”中的第5小题得分率只有30%。题目是这样的:在一个直径为10米的花园的外边沿铺一条宽1米的小路, 求这条小路的面积。本题的特点是:文字少, 条件少, 看起来简单。但是, 题中的数量10米和1米之间的关系却较为抽象, 不能直接看出它们之间的关系。因此, 学生在解题时, 容易出现以下错误:

其实, 只要我们根据该题的数学信息画出相应的草图, 就可以使题中的数量关系变得清晰、明了, 从而轻松解题。从图1中便可看出:

求小路的面积就是求圆环的面积。内圆半径:10÷2=5 (米) ;外圆半径:5+1=6 (米) ;小路的面积:3.14× (62-52) =34.54 (平方米)

由此可见, 画图解题既是数形结合思想的体现, 又是重要的解题策略。在小学数学教学中, 画图策略主要表现在把抽象的数量关系转化为适当的图形, 从图形的直观特征发现数量之间存在的联系, 以达到化复杂为简单、化抽象为直观和化隐为显的目的, 最终更轻松地解出题目。

值得深思的是:既然画图可以帮助学生顺利解题, 为什么大多数学生在解题时却不愿画图呢?于是, 笔者对学生画图解题的现状进行了调查分析。

二、学生画图解题的现状分析

笔者对班上的学生进行了一次问卷调查。调查内容如下:

(1) 在平时解题中, 如果遇到一些稍复杂的问题 (既不是空间图形题, 又没有作图要求) , 有没有尝试过画图来帮助解题?

A.经常B.偶尔C.没有

(2) 你喜欢通过画图来解决问题吗?为什么?

A.喜欢B.不喜欢

喜欢的原因:______________

不喜欢的原因:_____________

调查结果可归纳为两点。其一, 平时解题时, 如果遇到稍复杂的问题 (既不是空间图形题, 又没有作图要求) , 只有约11%的学生会尝试画图去解题。其二, 学生喜欢画图解决问题是因为画图可以使复杂的问题变得简单, 可以更清楚地分析数量之间的关系;学生不喜欢画图解决问题是因为觉得画图很麻烦, 很浪费时间。

调查显示, 学生画图解题的意识较淡薄, 究其原因是受到平时画图规范的影响, 认为画图不但要用尺子一板一眼地画, 还要画得准确, 结果学生把图画得很漂亮, 可是画图的意识却被压抑了。

其实, 在教学中我们不难发现, 在解决许多较为复杂的数学问题时是不需要画规范图的, 只要能根据题意画出简单明了的草图, 帮助分析题中的数量关系就可以了。而且, 同一道题的数量关系可以用不同的草图来表达。草图既可以突显画图的灵活性, 发挥学生的思维创造力, 又可以节省时间, 有效地提高解题效率。

因此, 笔者认为, 在小学阶段, 尤其在小学高年级数学的教学中应让学生深刻体会到草图解题的应用价值, 培养学生画草图解题的习惯, 让草图成为学生的解题策略。

三、草图策略的应用

小学数学教材中有许多数学问题都可以通过画草图来解决, 这就需要教师充分挖掘能体现画草图的教学内容, 在教学中根据具体情况适当地应用草图策略, 让学生体验草图策略的价值。现以人教版五、六年级的相关知识内容为例, 谈谈草图策略的应用。

1. 画草图解决稍复杂的数学问题——化复杂为简单

在解决一些稍复杂的数学问题时, 由于题中数量关系比较复杂, 学生较难理解数量之间的关系。这时, 教师可以引导学生画草图, 通过数与形相结合的形式, 将数量之间的关系清晰地梳理出来。

例如, 教学例题“白色皮有20块, 比黑色皮的2倍少4块。共有多少块黑色皮?”笔者要求学生熟读题目, 明确题目中的条件和问题, 引导学生根据题意, 用自己喜欢的方式画草图来理清数量之间的关系。

结果学生所画的草图主要有:示意图和线段图。

生1:

对于学生画出的各种草图, 教师都应给予肯定, 鼓励学生的求异思维, 并让学生通过自己所画的图说说自己的解题思路。通过对比不同的草图, 让学生认识到, 画草图来解题是一种很重要的解题策略。

然后, 引导学生根据线段图列出数量关系式。最后, 列出方程:

(1) 黑色皮的块数×2-白色皮的块数=4→2x-20=4

(2) 黑色皮的块数×2-4=白色皮的块数→2x-4=20

(3) 黑色皮的块数×2=白色皮的数+4→2x=20+4

(4) 黑色皮的块数= (白色皮的块数+4) ÷2→x= (20+4) ÷2

如果学生仅从字面理解题意, 那么班上只有很少的学生能准确地列出数量关系式, 而且这些学生只会列一种或两种方程;如果教师引导学生画草图分析题意, 那么班上大部分学生能准确地列出数量关系式, 并列出不同的方程来解题。

另外, 草图除了可以帮助分析稍复杂的方程问题, 还可用于稍复杂的分数或百分数问题的分析上, 均可有效地帮助学生解题 (见表1) 。

2. 画草图解决抽象的数学问题——化抽象为直观

“数学广角”的设置是教材改革的一大亮点, 也是教学内容中的一个难点。许多学生都觉得“数学广角”里的知识很抽象, 难以理解, 尤其是到了小学中高年级以后, 中差等生学起“数学广角”里的知识更是格外吃力。其实, 在解决这些抽象的数学问题时, 教师可以引导学生通过画草图分析题意, 化抽象为直观, 最终解决问题。

例如, 教学例题“笼子里有若干只鸡和兔。从上面数, 有8个头, 从下面数, 有26只脚。鸡和兔各有几只?”许多学生对题中的数量关系不理解, 觉得无从下手。这时, 笔者引导学生画草图来解题:

(1) 假设全部是鸡: (教师在黑板上画图)

那么就有8×2=16只脚, 这样就多出26-16=10只脚。

师:那多出的脚是谁的, 怎么办?

生:多出的脚是兔子的, 每只兔子少了2只脚, 把脚还给兔子。

(2) 把多出的脚还给兔子: (指名学生上台画图)

可以还给10÷2=5只兔子。

所以笼子里有5只兔子, 3只鸡。

通过画草图, 把形象思维与抽象思维相结合, 于是, 题中数量之间的抽象关系就在生动形象的草图中变得一目了然。在课堂练习中, 笔者发现绝大部分学生都能用假设法准确地解决“鸡兔同笼”类的问题 (见表二) 。

3. 画草图解决较难的空间几何问题——化隐为显

在解决一些较难的空间几何问题时, 由于题中所给的条件较为隐蔽, 学生则要一边根据题意在头脑中建立表象, 一边从表象中提取有效的信息解题, 这样往往会顾此失彼, 导致解题失败。这时, 教师可以引导学生根据题意画草图, 把题中隐蔽的条件充分地显露出来, 更有效地解决问题。

例如, 教学六年级下册教材第30页的习题:有块正方体的木料, 它的棱长是4d m。把这块木料加工成一个最大的圆柱。这个圆柱体的体积是多少?

笔者先不让学生看图, 而让他们思考怎样解题。结果, 有一半的学生不能较好地理解题意, 无法找出求圆柱体积的条件。看到这种现象, 笔者在黑板上画出草图:, 让学生说说从草图中发现了什么。结果, 学生恍然大悟, 纷纷举手回答:正方体的棱长其实就是圆柱的底面直径和高。

通过画草图, 学生找出了题中隐藏的条件, 感受到了画草图策略的价值 (见表3) 。

四、草图策略教学的建议

要想让学生较好地应用草图解题, 教师在教学中应指引学生做到以下三点:

1. 掌握基本图形的正规画法, 熟练地手绘草图

画草图时, 虽然随意性较强, 但有时也需要一定的画图功底, 所以, 在教学中应指导学生掌握一些基本图形的正规画法, 在此基础上逐渐向草图转移, 并适当地进行拓展。

例如:在教学五年级下册第三单元长方体的知识时, 笔者先示范画长方体的正规图;当学生掌握画法后, 让学生尝试不用尺子较快地画出长方体的草图;接着在笔者的指导下, 让学生画出长方体的两种截面草图 (见图2) :

有了以上的铺垫, 在解决类似问题时就可迎刃而解了。

且看这道例题:一根长3米的方体木料, 切成3段, 表面积增加80平方厘米, 这根木料原来的体积是多少?

相应草图:, 由图可突破

难点80平方厘米=4个底面的面积。

2. 草图力求简洁明了, 目的在于解决问题

画草图并不要求精确地把握图的准确性, 只要能表达出题中数量之间的关系, 有助于解题即可。但是, 据笔者观察, 有些学生在画图时有一种“画得不漂亮就决不罢休”的心理, 于是就把时间和精力都花在了画图上, 而不是解题上, 造成本末倒置的后果。因此, 教师应要求学生在画草图的时候做到简洁明了, 速度快, 让学生明白画草图是一种解题策略, 最终目的在于解决问题。

例如, 解答前面所列举的那道题:在一个直径为10米的花园的外边沿铺一条宽1米的小路, 求这条小路的面积。

虽然该草图里的圆并不是正规图, 缺乏美观, 但是该图简洁明了, 从图中可以轻松地获取解题所需的信息。

3. 分享草图策略的成果, 让学生体验成功

每一种习惯的培养都不可能是一蹴而就的, 尤其是画草图解决问题的习惯, 它必须经过学生循序渐进、反复训练才能形成。然而, 习惯的形成必须要有兴趣的支撑, 而兴趣又来源于成功的体验, 因此, 要让学生充分地感受到画草图策略带来的成功感。

具体做法有三个:一是在练习中, 学生之间互相分享所画的草图, 交流解题思路;二是教师应多鼓励学生采用画草图的方法来解题, 肯定学生所画的不同草图;三是在学生完成练习时, 教师细心巡堂, 善于在练习中发现学生画草图解题的闪光点, 及时在课堂上展示学生所画的草图, 并让学生根据草图说说自己的解题思路, 共享画草图策略的成果。

泛黄纸张上的草图 篇3

我清楚地记得那张淡黄纸上的草图, 那是我与Cruz&Ortiz建筑事务所第一次合作参加竞赛时安东尼奥·克鲁斯 (Antonio Cruz) 交给我的。草图上是一栋法院建筑, 他以手绘随性的线条勾勒出建筑的复杂布局和富有曲线的轮廓。

我的任务是将这张手绘图转换成电脑图纸, 而这个转换过程竟然出人意料的简单。因为它的尺寸非常精确, 与电脑程序的要求十分契合。然而, 若想用鼠标重现那些出自安东尼奥之手的富有生机的曲线却显得非常困难。

过了一会儿, 安东尼奥·奥提斯 (Antonio Ortiz) 又给了我另一张同类型的淡黄纸, 上面是一些透视图。有一些图用铅笔在上面打了勾, 一些则没有, 这样的方式让我想起门德尔松的草图。奥提斯是利用这些图纸告诉我哪种建筑立面是他们想要的。

那一刻我发现, 图纸不仅是他们彼此以及与合作者之间的沟通方式, 亦是他们在概念和具象化阶段塑造建筑的一种工具。

I remember clearly the sketch on a yellowish paper that Antonio Cruz handed to me, during the first competition I participated as their collaborator at.There it was drawn:a complex layout for a courthouse building within a curved outline, traced with the inertia of the free hand drawing.

It was my task to traduce it into a computerized drawing and it was surprisingly simple to trace the layout out of that sketched floor plan, since the measures turned out to be really precise to solve the required program of uses.Nevertheless, the organic curve that so natural y had come out of Antonio's hand was much more complex to reproduce with the mouse.A while later, Antonio Ortiz provided me with another piece of the same kind of yellow paper.There were several perspective drawings on it.Some of them were ticked as valid with a curved pencil stroke above, in the manner I had seen in some Mendelsohn's sketches;some of them were not.With those volumetric drawings, Antonio was tel ing me which kind of building elevations they were aiming for.

设计草图与设计构思的关系 篇4

现阶段在业内人们常用能否制作出一副精美的效果图来衡量设计师水平的高低,使很多设计人员将精力放在绘图技巧上,即把更多的精力用在了效果图绘制上,而忽略了效果图背后的设计,变成画效果图的绘图师。问题来了,设计师是要一个好的设计,还是要一张好画?

1 设计草图与效果图的关系

效果图通过图片等传媒来表达作品预期的效果,是产品未实际生产之前产品效果的表现,是联系设计师和客户的桥梁,是展示设计的主要方式。因此,效果图的主要作用是展现和展示,需要具有打动观看者的亮点,更注重外在的形式, 包括精美的线条、美观的造型、逼真的肌理和独具风格的配色等,以达到在平面上通过外在的形式明确的传达出设计信息。

效果图因其展示作用,更适合用计算机软件绘制,尤其是在上色和材质方面,软件操作既快捷又逼真,而过去使用的水粉、水彩、马克笔等手工制图方式,需要有较深的绘画功底,否则很难表现出真实的效果。

设计草图,也可以叫手稿。现阶段业内误认为手稿就是效果图的一种形式,把很多设计师随手绘制的构思稿件当作一种风格的效果图去欣赏,甚至刻意学着绘制非常潦草的图,拿去当作效果图使用,自认为是一种很有设计水平的表现方式,由于细节交代不明确、不到位,往往造成该种效果图不能起到与客户很好交流的作用。

设计草图 是设计师 在构思阶 段,通过最简单的工具,快捷的表达自己的设计构思,并且反复修改,从一个模糊的想法逐渐变成清晰的形象,最终完成设计草图的定稿。

设计草图 与效果图 比是粗糙 的,不刻意描绘线条,没有人会拿设计阶段的草稿当作正式作品去展示,就如同戏剧演出中排练和演出的关系,排练就是一个模拟并且完善的过程,但并不成熟,需要不断地找出不足、不断地调整,最终完成定型,开始正式演出,而效果图就是正式演出,排练可以修改,成型了的演出基本不修改,也有沟通过程中客户提出修改意见的,这又是第二次的构思过程。

2 设计构思过程

为了更进一步了解设计构思、 设计草图和效果图在整个设计中的作用,以下通过鞋类设计师Kerrie Luft的设计作品举例说明。

设计阶段的一般流程是:收集设计素材—提炼设计元素(根据设计素材找出相关设计点)—设计草图绘制与修改—正式效果图绘制。

2.1 收集设计素材

设计素材是激发设计师灵感的重要来源,鞋类属于视觉产品设计范畴,视觉形象更有助于设计师得到启发,设计素材以图片为主,好的素材是设计成功的第一步。选取一些与设计理念相关的图片,如符合时代审美取向、具有独特美感、与品牌风格相关等的图片。设计师Kerrie Luft曾说: “我喜欢将新技术与自然融合的想法,万物生长一直让我着迷,这些来自大自然的灵感可以不断刺激我”, 自然是她喜爱的主题,本次设计选取的素材是天鹅(如图1)。

2.2 提炼设计元素

设计不是凭空想象,设计元素是根据设计素材提取的设计点,鞋类设计主要是以造型、轮廓、线条、配色、材质和配饰为主要选择目标。

要根据素材特征选取设计元素, 找到素材中最具表现力和美感的亮点,为下一步设计构思提供参考。

天鹅主题中天鹅的优美的曲线外形是本次设计的重点,羽毛形态是辅助参考形态,天鹅设计元素提取如图2。

2.3 设计草图绘制与修改

设计元素为设计构思提供了参考,下一步设计师就需要根据这些设计资料进行设计创作,把设计元素与鞋的造型结合起来。鞋造型宜简不宜繁,设计上主次分明,重点突出。

在天鹅系列中,设计重点是侧面的线条,虽取自天鹅的设计元素,但设计师还是根据鞋本身造型结构的需要,进行了必要的调整和改动。

曲线造型是本次设计的主造型, 进行了反复调整,力求表达其对鞋设计的理解,鞋跟是根据天鹅羽毛结合鞋跟特点变化而来,是辅助主造型设计的次造型,改动不多。

用铅笔绘制的设计草图这里起到了图示作用,设计师画好了大致的鞋型,结合设计元素,在草图上反复修正,逐渐明确了自己想要的设计,如图3。

2.4 正式效果图绘制

正式绘制效果图时,基本上不需要再进行构思创作。Kerrie Luft把精力放在如何准确地绘制,细节、 位置、大小和材质等都交待得非常清楚,画风是细腻优美的,给人赏心悦目的美感,如图4。

3 设计草图在设计构思中 的作用

从以上Kerrie Luft的设计过程可以看到,鞋类设计最主要的部分是在草图绘制阶段,而不是效果图绘制阶段。一般是用笔画在纸上进行绘制,也有用数位板在电脑上进行记录并绘制。

设计草图在设计构思中的有以下几方面的作用。

3.1 记录构思

设计草图能够快速的把头脑中的设计构思形象的表达出来。头脑中闪现的构思并不是具体而形象的,草图把头脑中的构思确切的表达在平面上,在记录的同时延伸构想,进一步完善记录的信息,手在绘制同时也反馈给大脑,考虑是不是这样更好,手则接受指令,完成一个个造型,这些造型是手与脑相互反馈,相互印证的结果。

设计构思并不能按照程序按部就班的得来,人们还不能够完全控制思维,人处于创作状态,头脑创作区域比较兴奋时,才能够贯通各种以前的经验,使之融合形成崭新的构思,这种快速形成的新构思, 称之为灵感。

创作灵感产生很突然,而且消失也很快,可谓稍纵即逝,如果不及时快速的记录下来,大脑很容易被下一个想法替代,而失去刚刚形成的新构思。

3.2 调整构思

完成了初步设计草图以后,还需要再一次的进行手脑配合,来完善设计构思,使之更加接近所要达到的目标。

在初稿上修改、画出造型,反复观察,尽可能使形状贴近想要的效果,如果把握不准,可以参考资料造型,根据素材绘制设计草图, 修改和调整确定终稿。

面对已经形成的初稿,调整构思的速度可以减缓下来,进行深思熟虑,头脑中列举各种设计目标, 反复推敲,使设计更加美观、时尚、合理。

3.3 激发设计创作

手、脑、眼的配合是一个复杂的过程,手所表现出来的线条并不完全是人的思维再现,有时还会出现意想不到的造型,如同一个书法家也不可能写出一模一样的字,经过眼的查看,手的动作,所展现出来的具有生命力、富有激情的形象,具有感染力,有很强的代入感,草图绘制产生的某种不确定性,使设计更加生动。

手绘草图更能体现出设计的灵性,增强艺术感与人文意味,激励设计师不断产生新的想法,而这种状态,在使用电脑规矩严谨的工具时是很难产生的。

3.4 提高设计师的设计能力

俗话说:“脑子越用越灵”, 经常使用手绘草图有助于提高设计能力。研究表明,手指运动中枢在大脑皮层中所占的区域最广泛,人的双手能够做出几十亿种不同的动作,这些动作都是和思维活动紧密相连的。经常进行手绘,手、脑并用,通过手指的活动来刺激大脑,有助于发展大脑中创造区域的功能。

长期使用手绘草图,造型能力也会相应得到提高,进而提高设计能力。眼是手脑结合的关键,眼观察到的信息反馈给大脑,大脑指挥手来塑造造型。长期训练,能够提高观察能力,发现一些更有意味的形式,对形态的感悟会得到加深, 进而创作出独具风格的造型。

4 结 论

鞋类设计 重在设计 , 绘图次之,设计草图是鞋设计最佳的手段,其目的在于设计和创新,而不是展示。

设计草图对设计构思起到了记录构思、调整构思和激发设计创作的作用,长期使用设计草图,手、 脑结合,还能够了逐渐提高设计师的设计造型能力。

了解设计草图的作用,有助于设计人员在设计阶段把更多的精力放在设计上,创作出更多符合市场需求的好的设计。

摘要：鞋类设计草图对设计构思起到了记录构思、调整构思和激发设计创作的作用,长期使用设计草图,手脑结合,能够逐步提高设计师的设计造型能力。了解设计草图的作用,有助于设计人员在设计阶段把更多的精力放在设计上,创作出更多符合市场需求的好的设计。

关键词：鞋类,设计草图,设计构思

参考文献

[1]吴东利.鞋靴效果图表现技法分析与实践[J].中国皮革,2008,37(8):131-135

流程草图 篇5

目前,大多数三维建模系统采用WIMP(Windows Icon Menu Pointer)交互方式,它依赖于定量、确定和精确的信息,对于概念设计中的定性、模糊、非精确信息难以描述和处理[1]。在产品概念设计阶段,用户往往并不需要精确的3D模型,而是希望通过3D模型自由表达设计理念和创新思维,传统CAD设计工具在产品概念设计阶段有较大的局限性[2]。草图在产品概念设计阶段有重要价值,它具有自由、快速、概括、简练的特点,能够快速记录设计者的构思和创意,是产品设计初期的关键要素[3]。

人们将计算机技术与手绘草图结合起来,各取所长,形成了计算机辅助草图绘制系统(computer aided sketch,CAS)。国内外很多专家和研究机构对此展开研究[4—6],取得了一定的进展,但总体而言并不理想。现有的草图建模系统大都没有完全摒弃传统交互界面的交互方式,设计师需要将注意力分散于如何实现模型的构建上,而不是完全专注于草图的绘制。

目前常见的三维重建方法有基于几何学方法重建[7],直接绘制三维草图[8],自由形态建模[9,10]和基于二维图形的三维重建[11]。这些方法大都需要计算点的深度坐标,算法复杂。本文核心内容是对草图在线规整技术和三维重建技术进行了研究,创新点是在吸收典型CAD系统造型方法的基础上,探讨性地提出采用二维图元向三维体元映射解释的方法完成三维重建,以快速表达产品结构特征,它同时综合了草图和实体建模的优势,体现了草图建模的特质。

1基于草图的三维重建过程

图1显示了基于草图的三维重建全过程[12]。用户以光笔、鼠标、手写板等作为输入工具,系统对输入的二维点进行采样,得到坐标点、采样时间、笔端压力等绘图信息。然后对手绘笔画进行识别规整得到规范的几何图形,通过建立二维图元向三维空间的解释和映射机制,完成三维信息的添加,从而实现三维重建。

2草图识别

图2显示草图识别流程图。识别是将原始线条转换为规则几何线元。对原始笔画进行准确识别是捕捉设计意图的第一步,同时也是进行图形规整的基础。

在笔画输入和预处理阶段,系统在用户书写的同时按固定频率采样坐标点,然后对采集到的数据进行预处理除去噪声。预处理后的原始笔画简化了采样点,同时保持其原有的几何特征,便于下一步笔画的分割和识别处理。其过程如图3所示。

预处理完成之后,即可进行笔画的分割与识别。本文采用基于图元的识别方法,它将图形表示为直线、圆弧、圆和曲线条等基本图元在一定空间关系下的组合。此部分的处理参考文献[13]提出的方法,采用该文献作者研发的FSR(Freehand Sketching Recognition)在线手绘图识别系统为绘图平台。图4给出手绘实例,左图为原始草图,右图为识别结果。系统将原始草图分割后分别识别为样条曲线、直线和椭圆。实验证明,FSR具有较好的识别效率。

3 草图规整与三维重建

3.1 草图规整

草图规整是将初步识别得到的线元集转换为规则的几何图形,是准确识别模糊草图的关键,同时也是完成三维重建的必要步骤。由于初步识别得到的是零散的线元,它们之间并没有确定的空间关系。草图规整就是要推断出零散线元可能的几何关系,并添加约束,然后生成规则的几何图形。

草图隐藏着用户的设计意图,所以根据所处环境寻找线元可能的空间关系成为规整技术的关键。本文采用基于规则和基于草图上下文的方法进行规整,这样同时保证了单图元和多图元的规整。基于规则主要判断图元与坐标轴间以及和图元间的位置关系。基于草图上下文则可判断图元间的连接、相切、同心、等长等拓扑关系。具体判断方法如下:

1) 基于规则的判断:

若图元与坐标轴(或另一图元)的角度在设定阈值内,则可判定其位置关系,如垂直、平行或成特殊角度(如30°、45°、60°)。

2) 基于草图上下文判断:

若两图元端点距离在设定阈值内,则改变后一图元端点位置,进行端点融合;若椭圆(椭圆弧)中心到直线的最近距离和轴长比值在设定阈值内,则认为相切;若椭圆(椭圆弧)的中心点间的距离在设定阈值内,则认为同心;若线元间的长度比值在设定阈值内,则认为等长。下图给出了一个小车的草绘图、初步识别图和规整后的图形。

在本例中,简易小车的轮廓是用笔画一笔一笔绘制而成,但这些笔画并非孤立的线条,而是组合在一起共同完成小车形状的表达,线条之间具有内在关联性。草图规整就是根据当前环境,利用上述判断规则进行分析推理,将识别后的图形(b)进行调整和重绘,从而生成图(c)中小车的样式。例如,小车横杠与X轴夹角小于阈值,可认为它平行于X轴;两个圆形车轮中心点距离小于阈值,可认为二者为同心圆;车架端点与车轮中心在给定阈值内,则建立拓扑关系,重新计算车轮中心的位置。

3.2 三维重建原理

本文主要研究二维手绘简图的三维重建,将用户输入的简图重建为三维模型。手绘简图笔画简洁,能够快速表达模型结构构成信息,是设计者在概念设计初始阶段经常采用的绘图方法。三维重建的关键是完成二维到三维转换过程中三维信息的添加,如厚度或拉伸长度的Z向尺寸。本文提出一种建立二维图元与三维体一一映射关系的方法,从而完成三维信息的添加,并在此基础上完成三维重建工作。

映射重建模式就是采用二维草图的表达方式,有机结合CAD造型技术,从而实现三维重建,它综合了草图和实体建模的优势。目前大多数CAD系统都具有很强的实体造型功能,例如拉伸、旋转、扫描、放样等,这对本文三维实体重建方法很有启示。充分利用其成熟技术完成重建是较为可行的一种思路,同时也有利于设计后期与现有CAD系统的结合。这种方法类似于CAD系统实体造型,但更适合于手绘图的三维重建。例如,将平面图元解释为板元类似于实体造型的拉伸操作,旋转体的生成类似于实体造型中的旋转操作。

根据图元间的相应关系将基本图元组合解释为基本体元,由这些基本体元构成简单三维模型。简单的三维模型一般由多面体和旋转体构成:多面体映射的二维图元为直线段或面,本文将直线段解释为长方体,将封闭的面解释为三维空间薄板;旋转体映射的二维图元轮廓为曲线,其解释具有歧义性,且需要加辅助线才能完成三维重建,所以需要建立不同于多面体的映射方法。

3.3 多面体重建的映射机制

多面体是产品模型结构经常用到的基本体元,是三维结构设计的最小组成细胞。快速而直接地生成多面体能够保证重建工作的高效和自然。受实体造型中拉伸操作的启示,本文提出如下重建方法:

1) 线元重建:

独立的线段被解释为三维空间的细长长方体,其横截面为正方形,边长a=l/s,其中l直线段长度,s为缩放系数;

2) 板元重建:

封闭的面被解释为三维空间薄板,厚度c=min(a,b)/s,其中a,b为面元的边长,s为缩放系数。

3.4 旋转体重建的映射机制

本文吸收了CAD系统的三维重建思想,认为椭圆和合适的直线组合可以解释成圆锥或者圆柱,不能与任何直线相匹配的椭圆将被解释为球体。

1) 圆锥重建:

判断直线端点与椭圆中心点距离,若小于给定阈值,则将椭圆与直线的组合解释为三维空间的圆锥体,圆锥高度为直线长度;

2) 圆柱重建:

判断直线端点与椭圆长轴端点距离,若小于给定阈值,则将椭圆与直线的组合解释为三维空间的圆柱体,圆柱高度为直线长度;

3) 球体重建:

若没有与椭圆相匹配的直线,则将椭圆解释为球体。

图6显示了s取值为12时,多面体和旋转体重建结果。

3.5 重建模式

三维重建模式主要有两种:在线解析和离线解析。离线解析是在草图绘制完成之后进行建模。这种方法不能实时交互,且算法复杂,它需要分析图元间的各种可能组合,随着草图复杂度的提高计算量会激增,而且需要对分析产生的结果进行推理和评价,更增加了重建难度。所以本文采取在线解析模式,当二维图元满足解析条件时进行建模,随着二维线条的添加逐步生成三维模型,这也符合人们的思维和绘图习惯。

在重建过程中,新绘制的线条可能属于多面体单元也可能属于旋转体单元,应当及时消除线条可能的歧义性。本文对线条归属进行优先级确定,因为线条并非孤立存在,而且用户在绘制完一个完整的图元之后才进行下一个图元的绘制,所以新绘制的线条应优先属于当前绘制的图元对象。当图元模糊难以解释时,系统等待新信息的加入帮助决策,一旦满足解释条件则进行重建解释。这样,最大程度上消除了重建的歧义性,同时也降低了重建的复杂度。

3.6 实验结果

本文在Windows XP下采用VC++6.0开发,以鼠标作为输入设备,对以上算法进行了实验验证。图7给出了桌椅的建模实例。左图是手绘简笔画,右图为通过本文所述方法得到的建模结果。从图7中可看出,本文方法支持手绘草图的输入,并完成基本图元的三维重建,生成用户所需要的模型。

4 结论

本文通过分析产品概念设计阶段的需求和草图行为,提出了一种利用单幅手绘草图生成三维模型的方法。草图识别将用户输入的草图转换为规则图元,图形规整使得图元更符合用户的设计意图。最后,提出二维图元向三维体元解释的映射机制,从而完成手绘简图向三维模型的转换。本文尚有一些缺陷和不足,识别后的草图以及重建后的三维模型如果不符合用户设计意图,如何对其进行编辑修改,需要进一步研究。另外,如何在设计后期与已有的CAD系统相结合,也是一个难点问题,有待于未来进一步的探讨。

流程草图 篇6

电子电路设计目前主要依赖于PROTEL、ORCAD等设计软件, 具有精度高、操作复杂、需要依赖强大的软硬件平台等特点, 而手绘是一种更灵活更人性化的设计方式, 因此手绘电路草图的识别近年来受到更广泛的研究[1]。目前电路草图的识别主要集中在普通电路元件的识别[2] (如电阻、电容、开关等) , 而逻辑电路的识别研究则较少, 识别方式分为在线和离线的方式, 在线识别是以实时数据采样的方式, 而离线识别是以图像扫描的方式来实现数据采集的。识别方法主要有模板匹配的方法、基于统计学的方法和图像处理的方法等, 这些方法都需要强大的软硬件平台的支撑, 需要在计算机上完成。本文提出了一种在ARM和Linux上实现的基于决策树方法的逻辑电路中的门电路草图在线识别的解决方案, 是一种简单易操作、实时反馈的、具有较高识别率的门电路设计方案, 能应用于数字电路的远程教学与交流。

1 系统框架

1.1 系统软硬件平台[3]

本系统要在嵌入式设备上实现, 硬件平台采用为ARM11系列处理器S3C6410, 外接电源、RAM (Mobile DDR) 、Nand Flash、USB接口、串口、JTAG接口、以太网卡 (DM9000AE) 、LCD触摸屏, SD卡。软件平台为嵌入式Linux系统, 内核版本为3.0.1, 文件系统为yaffs2, 并向系统中移植QT库和Tslib库。Tslib能够为触摸屏驱动获得的采样提供滤波、去抖、校准等, 用QT作为图形界面工具编写程序, 实现笔画的实时采集、存储、处理、显示。图1为系统硬件平台框架图。

开发环境为X86;系统Red Hat Enterprise Linux.Server 6.0;开发工具QT4.7[4]。

开发流程为: (1) Uboot的交叉编译与移植; (2) linux内核的裁剪、交叉编译、移植; (3) 文件系统的制作; (4) TSlib库的交叉编译与移植; (5) QT库的交叉编译与移植。

1.2 系统流程

将用QT编写的识别程序移植到ARM上的Linux系统中后运行该程序, 在LCD触摸屏上的程序绘图区手绘电路图, 从落笔-移动-提笔的过程为一个单笔画, 门电路由一个个的图形单元组成, 称为图元, 这些图元有:水平线 (横) 、竖直线 (竖) 、圆、圆弧、椭圆弧、斜折线、水平折线 (横竖横) , 如图2所示。

识别思路是:对单笔画进行点序列提取、抽样、滤波去除噪点, 提取单笔的特征点并分段, 再分段识别, 根据每段不同的组合顺序用分类器算法将单笔分类为图元, 并反馈结果, 如果符合输入意图则将图元存入列表, 直到所有单笔输入结束。整图识别的方法是先从列表中依次读取每个图元, 按图元的类型和所在的位置将其中逻辑门之间连接线分离出来, 再将组成逻辑门的图元组合识别成逻辑门, 最后重构整图。图3是草图识别系统流程图。

2 图元识别

2.1 特征点提取[5]

特征点为笔画的转折点。笔画的输入为一系列连续的点, 记录为一个点集合A, 手绘输入的时候有抖动和干扰会出现噪点, 因为这些噪点不是输入意图转折的点, 所以并不希望把这些噪点识别为特征点, 因此需要对输入的点进行去噪。对A中的点按顺序以2个点的间隔 (实验显示按2个点为间隔时提取的特征点效果最好) 抽样, 提取的样点为集合B, 对B中的点进行平滑滤波。

1) 平滑滤波算法:

设B中的点数为n, 平滑后的集合为X, 从第4个点到第n-4个点有。

2) 提取特征点算法:

特征点即为体现笔画转折的点, 转折点有一个特征就是角度发生突变, 还有一个特点就是特征点前后点连线应是附近点前后连线距离最小的, 同时满足以上两个条件可以较准确的找出特征点。检验角度发生突变的方法可以用向量点积除以两个向量模的方法, 如Xm为转折点则有:

式 (1) 中的α为特征点处角度变化值, 为角度变化的阈值, 实验中取的是所有点角度变化的平均值, 用式 (1) 得到的特征点比较多, 其中包括伪特征点, 如果同时满足式 (2) , 则可以得到比较准确的特征点。图4是Matlab仿真结果图。

左上角为原图经平滑后的图, 右上角为经式 (1) 即角度突变检测处理得到的特征点, 其中包含伪特征点, 左下角为经式 (2) 即最小距离法检测得到的特征点, 右下角为两种检测得到的共同特征点, 即我们想得到的特征点, 由实验结果可以看出这种方法可以有效地检测笔画特征点。

2.2 分段识别

常用的分类器算法大致有 (1) 贝叶斯分类器; (2) 支持向量机; (3) 神经网络; (4) 决策树等, 在分类器的选择上应符合实现简单, 速度快, 分类明显, 计算量小, 占用系统资源小的特点, 因此分段分类器采用的是决策树算法。

决策树生成的核心算法选择ID3算法。树根的选取以及每一个分类属性的选取关系到分类器的复杂程度和分类的精确度。

若训练集合Y有c个不同的类, pi为Y中属于i类的概率, 则Y相对c个分类的熵:

若有n个输出的检验X, 将样本集合Y分成n个子集Y1, Y2, …, Yn, 该检验得到的信息增益为:

ID3算法的思想是以信息熵的下降速度为作为选择测试属性的标准, 所选测试属性是从根到当前节点路径上尚未被考虑的具有最高信息增益的属性。

将单笔的始末点和特征点都提取出来, 对于单笔提取的每两个特征点或者特征点与始末点之间的轨迹长度为L, 两点直接连线长度为D, 两点间X轴分量长度差为Dx, 两点间Y轴分量长度差为;其中间距离。

根据ID3算法, 选取R作为树根, W作为二级节点, K作为三级节点, 叶子节点为椭圆弧、圆弧、横、竖、斜向上、斜向下。节点阈值的选取通过样本学习获得。

2.3 图元分类器[6]

根据组成单笔的段的数目、每一段的类型、位置以及段与段之间的逻辑关系, 经训练与逻辑分析建立一个分类库。单笔通过与库中的模板匹配得到相应的类别。将椭圆弧、圆弧、横、竖、斜向上、斜向下的类型依次归为a、b、c、d、e、f, 如某单笔的段数为N=2, 顺序的段类别排列为“aa”, “bb”, “af”, “bf”等则单笔分类为圆弧;如N=3, 顺序段类别排列为“adf”, “bdf”等则分类为圆弧, 分类库的健全是单笔分类准确的关键。经图元分类库能将单笔分类为以下几个图元:圆、椭圆弧、圆弧、横、竖和斜折线

3 逻辑门识别

逻辑门的识别是通过顺序的图元的组合[7,8]来分类识别的, 每个逻辑门都有不同于其他逻辑门的特征, 类之间的距离较大, 因此分类的效果比较明显。分类器的设计任然是用ID3决策树的方式, 具有分类精度高, 模式简单, 对噪声有很好的抑制作用的优点。

首先提取出图元列表中的连接线 (横线与横折线) , 然后分析组成逻辑门图元的关系可以得到逻辑门, 重绘时按顺序将逻辑门与连接线连接起来, 决策树如图5所示。

M组成逻辑门的图元个数, A、B、C、D分别代表顺序的第1、2、3、4个图元, 分类的结果为门电路中的与门、或门、非门、与非门、或非门、同或门、异或门, 交叉线上的0、1、2、3、4、5分别代表单笔分类器分类出的图元中的圆、椭圆弧、圆弧、横、竖和斜折线。

由决策树图可以看出, 因手绘习惯和图元之间的逻辑关系, 一定排列图元可以经多路径得到逻辑门, 所以该分类算法具有一定的纠错能力, 单笔识别错误对整图的识别影响很小。

4 实验结果与分析

4.1 单笔识别及分析

在2.1节中分析了单笔的特征点提取及分段, 在2.2节中分析了分段后每段的识别。2.3节介绍了分类器以后对于单笔识别成图元的效率进行了分析。对每一个图元逐一进行了识别, 每个图元的样本个数为五十个, 识别结果如表1所示。

由表1可以看出, 第一类为如水平线和竖直线这种分段少、构成简单的笔画能有很高的识别率;

第二类为圆、圆弧和椭圆弧这种分段多变且构成复杂的图元识别率较其他图元识别率稍低;

第三类为斜折线和水平折线这种分段少, 构成有一定复杂度的图元识别率较第一类低而比二类稍高。可见分段数目和复杂度与识别效果成反相关关系, 由表中的识别率可以得出的结论为系统对图元的整体识别率还是比较高的, 均能达到90%左右。

4.2 逻辑门识别及分析

经过单笔识别后存入列表的图元进行分析可以得到组成逻辑门的图元, 而每个单笔都有可能识别错误, 而对每个错误的图元重画使得输入比较繁琐会造成系统的易用性降低。所以系统的容错纠错能力也是系统是否可靠的标准, 以下对于不重画的有错误的输入的逻辑门图元组合进行了识别率的实验, 分析系统的容错纠错能力, 如表2所示。

由表2分析出:

1) 对于笔画多的逻辑门在的平均错误笔画相同的情况下笔画多的识别率高, 因为笔画多的逻辑门特征组合更多则分类效果更好。

2) 对于笔画数相同但平均错误笔画少的识别率更高。

但每个逻辑门有错误笔画的情况下仍有较高的识别率, 由识别率可以看出系统的容错能力较强。图6为逻辑门的识别效果图, 左边为手绘的草图, 右边为识别后的效果图。

4.3 逻辑门电路整图识别

因为单笔和逻辑门都有较高的识别率, 所以系统整图的识别主要是将逻辑门之间连接起来, 因此逻辑门之间的连接线识别是关键。因为图元列表的建立是顺序地建立的, 所以连接线的输入顺序需在两个逻辑门之间。连接线的重构是根据前后两个逻辑门的位置来确定的。图7为整图识别效果图, 左边为手绘的草图, 右边为识别后图。

5 结语

给出了一种在ARM和Linux系统上实现的算法简单、占用系统资源小、同时识别率高的逻辑门电路草图整图识别方案, 识别方式是在线的, 能即绘即现, 识别效果好。但同时也有一些不足就是有一定的绘图要求, 因为在整图识别的过程中, 是从图元列表读取图元, 而其中的连接线图元需在两个逻辑门之间, 所以连接线的输入需要按照先后顺序, 对于在画逻辑门图元的过程中补画连接线的方式会使下一个逻辑门的识别受到一定的干扰。虽然系统有一定的容错能力, 但随时插画补画线的方式会使系统的识别能力降低。因此最好按顺序输入图元。系统下一步的改进方法是对笔画进行位置和顺序标记以及对插画补画方式等干扰的分析能力, 增强系统的抗干扰能力。

由于系统的易用性与便携性, 能方便地应用在数字电路的视频远程教学上, 在一个视频终端画草图就能实时地在另一个终端显示规范的图。而且可以在电路的初始设计阶段使用, 可以更方便数字电路的设计与分析, 具有较高的实用价值。

参考文献

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景观设计中草图的物质化过程 篇7

1 草图表达的重要性

1.1 是自我意识的完整表达过程

在中国传统绘画创作中, 画家首先强调“立意为先”, 说明前期的思维意图、整体规划和成熟构思的重要性, 强调了“想”要大于“做”这一过程, 这是证明一件好的作品产生的前提条件。设计师完成一件环艺作品的过程中, 大部分的时间都处于“计划方案”这一阶段。你也许看到他们在那静静的坐着, 或者看见他们手里拿着笔时而画着、时而停下, 其实他们是在“想”和“构思”, 当然这并非是他们在“空想”, 而是有计划的把灵感或印象以草图的形式绘制出来, 形成初步的草稿。

对于设计师来说, 他们认为设计中最好的方法就是运用最适当的工具创作出理想的作品, 对他们而言最适当的工具无外乎就是一支笔、一张纸就能勾勒出他们思维中的草图。草图的构思是设计师在设计中的长期经验积累以通过灵感的形式表达出来, 它只是设计师脑海中一个抽象的轮廓, 设计师把这些轮廓通过绘画的形式用完美的线条一气呵成, 从而表达出草图。弗兰克·盖里所设计的古根海姆博物馆就是通过一张抽象的设计草图开始的, 从而设计出一个能与自然契合, 与景观交融的建筑。这就告诉我们一张抽象模糊的草图真切的反映了设计师的设计构思, 能通过人与人, 人与物, 人与自然的关系, 指导你不断的深入和修改它, 从而以实物的形象完美的展现给人们。

1.2 是具体沟通的有效呈现方式

景观设计作为与市场紧密联系的实用设计艺术, 怎样与设计需求方建立良好的合作关系非常重要, 这就要挑战设计师的设计方案怎样达到设计需求方的要求从而能进行愉快的合作。在计划方案阶段时要和设计需求方及时沟通, 了解设计需求方的想法, 沟通过程中计划方案包括所设计对象的功能与审美, 还包括工程的目标、质量、预算等一些实质性的问题。设计作为造型艺术, 是设计师的长期积累经验以灵感的形式通过草图表达出的, 能清晰表达自己的设计意图和思想, 让设计需求方一目了然。但在设计过程中还要不断的与设计需求方进行交流, 通过了解设计需求方的意图。从而在设计方案上进行全面的调整, 以达到最佳的设计方案。在设计方案定稿之后就到了正式绘制草图阶段。正式绘制草图阶段相对于方案设计而言比较简单, 主要通过电脑软件把设计师前期的方案计划和构思的草图更加准确详细的展示出来。由此可见, 草图阶段在整个设计过程中所占据的位置是多么的重要。但是现在很多的设计初学者很容易陷入一个误区, 总是用电脑软件表现出精细、真实的效果, 而忘记了设计最终的目的是反映设计师内心真实的内涵和感受。

2 草图表达的物质化过程

对于景观设计来说, 它最终表现出的形式有两种, 生产性建筑和非生产性建筑, 因为每个设计需求方对设计方案的方式及理念不一样, 这就需要设计师在整体的大环境背景下, 进行草图设计时做大量的前期工作。实地考察历史文化环境、民族民间风情、地域自然环境, 人居环境, 了解环境的功能及需求方的使用需求来进行草图设计。

完成一件环艺设计作品大致可分为四个阶段: (1) 计划方案阶段; (2) 初步草图设计阶段; (3) 正式绘制图纸阶段; (4) 施工阶段。草图阶段是设计师把自己内心所思所想通过视觉的形式传达出一种具有实际效用事物的活动。它大致分为两个方面:一是设计师将自己思维形式下的那个雏形图示表达的过程;二是指草图绘制的过程。广义的理解就是通过草图把这个设计方案让它以实体的形式完美体现出来;狭义的理解是, 把思维形式下所需要的各种元素通过完美的组合。正式绘制草图阶段是设计师用辅助工具电脑软件进行绘制, 把最初勾勒出草图雏形通过一些绘图软件做出更加真实的图片效果展示给设计需求方, 让设计需求方能显而易见的看见建筑最终的效果。在通过设计需求方的认可及各个主管部门审批之后就到了施工阶段, 需要技术施工人员把设计方给出的设计图纸、建筑施工红线范围、坐标、高程等进行施工, 最终展示给我们一个实用的三维空间。

3 草图表达的要点

3.1 对物理环境及功能的熟悉

在草图设计中, 应对建筑的通风、采光、绿化等功能设计方面有清楚详细的了解。例如:建筑环境的高度、进深、长度和迎风方位都会对通风产生影响, 所以在进行草图设计的时候要对建筑物的朝向、建筑物的间距以及建筑群的布局做到合理的规划, 以便达到最佳的设计效果。自然采光也成了设计中不可缺少的一部分。从美学角度来讲它可以丰富室内光环境, 还可以创造出人工照明无法创造的自然环境, 而且室内人员还可以享受室外的美景。自然采光还可以满足人们心里需求, 因为产生的光影图案变化可以使房间空间活跃, 清晰明朗的地表达室内的形体。绿化在设计中具有相当重要的意义, 一个城市的面貌需要园林绿地进行装饰, 一个单体建筑更需要室内外的园林绿地来进行渗透。可以使人们在钢筋水泥的居住环境中享受到田园的风光, 大大地丰富了建筑的艺术效果。绿化还可以有效地防治或减轻污染, 它起到吸碳制氧、吸滞粉尘、降低温度、调节湿度、消减噪音等多种作用。在草图设计时, 不同的建筑物具有不同的功能划分。但这些环境建筑的功能都应满足安全性、适用性、耐久性。

3.2 对形式美感的深入认识

3.2.1 元素及符号

景观设计作为空间与实体的造型艺术离不开点、线、面等基本元素, 这些元素的美学特征直接反映了空间的艺术形式。这些元素作为空间的一种形式符号在不同的位置、不同的组合会存在不同的视觉效果。色彩在景观设计中是作为生动、活跃的元素出现的, 因为一个建筑或一个空间最先进入我们视野的是它的色彩, 最能感染我们的也是色彩。图形图案在景观设计中得到广泛的应用。它成为了表现设计风格和体现艺术效果的一种视觉语言。它以符号、造型等方式来捕捉美感, 通过图案的谐音、形状含义及变形寄托感情、丰厚建筑的文化内涵、增强建筑特色和艺术感染力。

3.2.2 空间构成

一个建筑环境是通过若干空间构成元素营造出的一种主体调动多方位感官共鸣的形象。可以通过三个方面进行设计: (1) 空间的限定; (2) 空间的组合; (3) 空间的形象塑造。

在空间的限定上我们要注意到其限定方式 (水平限定、垂直限定、中心限定、分割限定) ;空间的分隔方式 (绝对分隔、局部分隔、虚拟分隔、弹性分隔) ;空间的限定要素的形态 (线要素、面要素) 。在空间的组合上我们要注意到其空间的组合形式 (单一空间的组合、多空间的组合方式) ;空间组合的艺术法则 (空间组合的艺术法则、空间的重复与再现、空间的渗透与层次) ;空间的指导与暗示 (景象、光线的导向, 空间中天花、地面、色彩图案的导向, 楼梯坡道的导向) 。在空间的形象塑造上我们要注意到其空间的围透关系 (封闭空间、开敞空间) ;空间的形状、比例 (平面形状、剖面形状) ;空间的形体与尺度 (绝对尺度、视觉尺度) ;空间的动与静 (动态空间可表达的生命力、静态空间的平和稳重) 。例如:人们在需要交往和观视时希望开放性强的空间, 而当独处和私密性活动时, 防干扰是极重要的条件, 希望封闭性强的限定空间。

4 对技法的熟练应用

对于一名设计师来讲, 图就是一切, 图纸本身就是决定胜负的东西, 图纸必须具有强烈的感染力。这就需要设计师完成草图构思的同时还需要他高超的绘画技法来表现草图。在具有高超的绘画技法同时, 设计师还应熟练的掌握透视基础、素描基础、色彩基础三个最基本的绘画要素。

在透视技法表现上要明确的区分一点透视、两点透视、三点透视, 对透视图中的视高、视距、视角有合理的规划, 体现出其美感。素描可以说是一切造型艺术的基础, 所以在素描技法表现上要充分表达出构图的形式美。可以通过构图、形体表现、光线的表现、质感的表现来进行草图绘画, 产生强烈的艺术效果。在色彩技法表现上可以通过色彩的基本原理;色彩间的搭配关系来进行草图绘制, 表达出思维中草图的颜色美。

5 结语

景观设计, 它是一门艺术与科学、技术相结合的专业, 艺术是它的核心, 科学、技术只是用来表现它的辅助工具。在景观设计中, 如果有一项设计项目开标, 肯定会有很多设计师来进行投标, 会出现多种不同的设计方案。这就需要设计师有新的设计理念, 独特的思想构思, 通过自己长期的设计经验, 再加上完美的表现技巧, 表现出独特的设计方案。设计师还需要明确知道除了自己的综合素养, 专业知识和表现技法之外, 最主要的是紧跟社会发展的节奏, 在各个层次上提高自己的审美水平。随着社会的发展, 科技的进步, 市场上不断涌现出许多新型的建筑材料和设计思潮。要求设计师随时观察社会的发展和变化, 避免出现与社会格格不入的现象, 才不会被社会淘汰。

参考文献