計算機輔助的平面設計系統結構分析

　　這篇計算機工程師論文發表了計算機輔助的平面設計系統結構分析，論文提出基于計算機輔助的平面設計系統的幾何理論依據，將圖像放在系統圖層的最底層，確定圖像導入方向，獲取輪廓比例，將其與不同動態矩形比例相比，通過人機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系。

　　關鍵詞： 計算機工程師論文,計算機輔助,平面設計,系統分析

　　0 引 言

　　平面設計作品需具有語言簡潔、藝術性強、可有效反映作者藝術風格的特點，盡管在多媒體迅猛發展，3D技術被廣泛應用的今天，平面設計圖像也有很高的應用價值[1?2]。秩序美是平面設計的關鍵，優秀的平面設計會遵循可體現設計幾何的準則，使得平面設計作品在視覺上更加和諧[3]。所以，衡量設計作品的一個重要因素為分析設計作品中不同元素間的位置關系和比例關系。

　　當前平面設計系統雖然能夠為用戶提供設計作品的平臺，但不能為用戶提供設計幾何理論方面的依據，用戶在進行設計時，僅依據自身藝術素養完善作品，無幾何學知識輔助，設計作品雜亂不和諧[4]。為此，本文設計了一種新的基于計算機輔助的平面設計系統，完成對平面設計時幾何元素比例的美學分析，幫助用戶實現視覺美學判斷，也能為用戶提供相關幾何美學原理的設計支持。

　　1 基于計算機輔助的平面設計系統

　　1.1 系統總體結構

　　平面設計在一定程度上需遵循幾何原理，使平面設計作品具有凝聚感，這些幾何美學原則不僅是了解很多平面設計作品的關鍵，而且也是對平面設計作品分析的美學規則。本文通過黃金分割美學原則設計一種基于計算機輔助的平面設計系統[5]。設計系統的整體框架用圖1進行描述。

　　在圖3中，假設[AB=k，][AP=b，]則[PB=k-b]。因為[ABAP=APPB，]所以[kb=bk-b，][b2+bk-k2=0，]最終可得：[b=5-1k2]。可以看出黃金比[ABAP=APPB=5-12，]將[5-12]稱作“黃金分割數”，0.618即黃金分割數[5-12]的近似值。

　　黃金分割存在很多類型的動態矩形，可將其劃分成兩類：其中一類為包含等通過無理數組成的有理數分數比的固定矩形;另一類為含[2，][3，][5]與黃金分割率等通過無理數組成的無理分數比率的動態矩形[6]。因為固定矩形再次分割具有可預測性，基本不變，因此固定矩形再次分割無法形成使人滿意的平面比率，但動態矩形可以實現，這主要是由動態矩形比例通過無理數構成，因此在動態矩形再次分割的情況下，能夠形成大量令人在視覺上滿意的和諧的分割比率。下面給出黃金分割動態矩形和諧分割實例，如圖4所示。圖4a)描述的是黃金分割矩形的組成，圖4b)描述的是實線進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計系統后，首先把圖像放在系統圖層的最底層，并將其鎖定，使其無法被隨意調整，保證計算機輔助過程中采用的輔助線和模板疊加在圖像上層無法被遮擋。完成以上操作后，利用得到的圖像屬性實現圖幅分析。首先確定圖像導入為橫向還是縱向，再獲取圖像插入點以及長寬值，獲取輪廓比例。獲取輪廓比例后，將其和不同動態矩形比例相比。在允許精度區間內確定其滿足程度，在誤差值處于某區間的情況下，將其看作標準值，否則，通過計算機輔助給出輪廓比例與標準值之間的關系。若計算輪廓比例與標準值相差不大，則計算該標準值的長寬值，同時給出調整方案，給出該圖像和標準值的差值和建議調整值。

　　1.4 分割線確定

　　在通過計算機輔助系統實現平面設計時，依據黃金分割理論，通過人機交互繪制分割線，求出分割線和整幅圖片、分割線與分割線間的比例關系，能夠使設計作品更加符合幾何學，在視覺上更加和諧。本節依據黃金分割理論，通過類間方差對圖像進行分割。通過數據理論可知，不同類別間方差越大，則類間分離性越佳，錯分率越小。假設圖像[ii∈0，D-1]像素所占比例用[Pi]進行描述，通過黃金分割率[s1，s2，…，sk]把圖像分割為[k+1]類[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：

　　各類出現的概率[λi]和灰度均值[?i]可描述為：

　　則類間方差可描述為：

　　把最大類間方差看作分割規則，則與最大類間方差相應的黃金分割率即為圖像分割的最優黃金分割率，可描述為：

　　不同類統計參數為該類灰度級參數的累計，若將圖像看作灰度級的連續函數，則將求和問題轉換成積分問題，把不同類的概率、均值與類間方差變為積分函數。

　　第[k-1]類離散概率分布可用連續概率密度函數進行描述：

　　類的灰度值可描述成該類中不同灰度值及其概率乘積的連續積分函數：

　　則類間方差可描述成：

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

　　1.5 標準輔助線模板

　　如果圖像中沒有分割線，或確定分割線后需進一步研究，則利用標準輔助線模板完成對圖像的分析。因為動態矩形分割非常復雜，采用人工判斷無法實現動態矩形的有效使用，不能發揮動態矩形在平面設計中的作用，而通過標準輔助線模板能夠發掘設計作品中的深層次比例關系。所設計系統中提供了包含黃金分割[2，][3，][5]等比例的動態矩形和網絡輔助線等標準輔助線共90個，可依據圖幅分析結果合理使用。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，系統還可實現網絡輔助線分割功能，計算圖像的長寬值，按照用戶要求繪制網格線。

　　2 實驗結果分析

　　2.1 本文系統處理結果

　　實驗通過本文設計的基于計算機輔助的平面設計系統設計一個側面蝴蝶。首先繪制一只普通的側面蝴蝶，用圖6進行描述。

　　將繪制的側面蝴蝶導入本文設計的基于計算機輔助的平面設計系統，用圖7進行描述。

　　通過本文系統進行圖幅分析后，選擇圖8描述的模板完成對圖6所示圖像的分析。

　　通過本文系統對圖像進行規范化處理，得到的結果用圖9進行描述。

　　通過本文系統最終得到的結果如圖10所示，可以看出，與處理前圖形存在很大差異，且經本文處理后圖形更加美觀。

　　2.2 與其他系統的對比結果

　　為了驗證本文系統設計作品的美觀性，將常用的ASP系統和SSH系統作為對比進行測試。針對圖6所示的側面蝴蝶，通過ASP系統和SSH系統對其進行調整，結果如圖11所示。將圖11和圖10對比發現，本文系統設計作品更加符合幾何學，在視覺上更加和諧。

　　2.3 設計評價結果

　　為了更加客觀地驗證本文系統設計作品在美學方面的造詣，邀請平面設計專業人員對本文系統、ASP系統和SSH系統設計的源繪制圖像相同的85幅作品進行評價。邀請的評價者為某211院校在校平面設計專業碩士、博士生和老師、專業設計師以及用戶，評價者對象詳細信息用表1進行描述。評價分數為1～10分，分數越高，認為評價者對設計作品相應評價指標的評價越高。

　　3 結 論

　　本文提出基于計算機輔助的平面設計系統。通過黃金分割美學原則給出設計系統的整體框架。介紹了黃金分割比例，給出黃金分割不同種類的動態矩形和圖幅分析結果，確定分割線，設計標準輔助線模板。實驗結果表明，所設計系統設計作品符合幾何學，在視覺上很和諧，評價結果好。

　　參考文獻

　　[1] 劉喆，李智.基于多通道交互技術的計算機輔助需求分析系統的研發[J].計算機科學，2017，44(4)：177?181.

　　LIU Zhe， LI Zhi. Research and development of computer?aided requirements engineering tool based on multi?modal interaction technologies [J]. Computer science， 2017， 44(4)： 177?181.

　　[2] 劉洋，白石柱，張曦，等.基于VTK的頜

　　推薦閱讀：《信息化研究》(雙月刊)創刊于1975年，由江蘇省電子學會主辦。本刊以前瞻性、權威性、實用性為主特色，跟蹤電子信息技術的最新發展動態，報道最新的實用電子技術和新產品，是電子信息技術應用領域內具有權威性和影響力的綜合性技術刊物。

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