數字化技術方法精選(九篇)

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第1篇：數字化技術方法范文

【關鍵詞】數字技術 視覺藝術成果轉化 互聯網+

1 引言

隨著信息技術、互聯網的飛速發展和不斷更新，全球已經進入了信息化、數字化時代。科技的發展促進了視覺藝術產業的發展，縱觀現代建筑、影視、服裝等各個領域中的藝術設計無不顯現著數字技術的影跡。可以預見，數字技術下的視覺藝術產業將成為下一階段推動我國經濟增長的主要動力。

2 視覺藝術產業

視覺數字技術下視覺藝術成果轉化與創新方法研究

文/李婷婷 陳發祿藝術產業是文化創意產業的重要分支，它運用各種材料、工具，以藝術設計方式創造出藝術商品。在當下視覺文化發展的全球化語境中，數字化帶來的不僅是技術，更是一種以視覺信息為標示的嶄新的思維方式和生存方式。

3 視覺藝術成果轉化

視覺藝術成果轉化過程中，可以逐步構建“視覺藝術成果轉化產業鏈”。在成果轉化過程中，核心的生產要素是高質量、創新型的人力資本，依靠人的智慧、靈感、想象力及創造力，借助高科技技術手段對文化資源的再創造，將藝術與科技進行有機融合。

3.1 數字技術融入視覺藝術產品設計

數字技術為人們展示了一個新穎的視覺天地，以往用手工很難實現的視覺效果，被計算機輕而易舉地完成。同時，數字技術為藝術家提供了一種全新的藝術表現形式和空間，開拓了藝術家的創意潛能，將數字技術融入視覺藝術產品設計中將賦予文化創意成果更多的科技內涵，既縮短了創意和成品之間的距離，又能給予人們豐富的想象，實現產品的價值創新。

3.2 數字技術融入視覺藝術產品展示

隨著近些年網絡信息技術的蓬勃發展，人們對視覺體驗產生了更高的需求，為了提升展品的視覺效果和藝術感染力，藝術作品在時與互聯網和三維虛擬技術相結合，以高清數字影像包圍觀眾的全部視野，產生強烈的視覺沖擊力，再加上環繞的立體聲效，可以高度準確地再現真實現場的聲音，為觀眾帶來極強的沉浸感和體驗感。

3.3 數字技術融入生產階段

在體驗經濟時代，隨著視覺藝術產業和制造業的快速成長，企業的生產制造應結合數字技術，在設計制作中大量的使用圖形圖像，并且在構思創作時求新求異，運用數字化手段吸引群眾眼球。

3.4 數字技術融入視覺藝術產品宣傳推廣

數字時代，信息傳播渠道的多樣化，過去以紙媒介為主的成果推廣傳播方式已經不能滿足數字化時代的需要了。如今，數字化虛擬網絡、手機網絡、數字電視占據著人們大部分的時間和空間。視覺藝術成果推廣也應順應數字媒體的特點，以文字、圖像輔以聲音等多種形式表達。在推廣中融入文化創意，引起消費者的文化認同，并充分利用多種類的數字化平臺打造文化創意品牌形象，最終使品牌推廣成為視覺藝術產業發展的強大動力，達到拓展市場的目的。

3.5 互聯網+成果銷售

虛擬的互聯網產業+真實的視覺藝術成果構成創意創新資源共享平臺。借助互聯網的線上手段，將視覺藝術產業鏈整合，構建線上線下虛實結合的藝術作品展示平臺，并融入數字體驗、電子商務、形象塑造還有顧客回饋等模塊，打造文化創意成果生存的新空間――創意成果品牌虛擬空間。

4 未來視覺藝術產業發展方向

未來，視覺藝術成果將在游戲、動漫、微電影等方面發揮重要作用，其中離不開數字技術的應用，例如：虛擬現實技術、增強現實技術、幻影成像技術、球幕拼接技術等。“十三五”時期經濟社會發展目標指出，構建產業技術創新聯盟，推動跨領域跨行業協同創新。數字技術下，視覺藝術創新人才將形成“視覺藝術產業聯盟”，為視覺藝術成果轉化帶來新的活力與生命力。

4.1 利用虛擬現實技術

可以構建虛擬視覺藝術成果展示場館，并將視覺藝術作品在展館中進行展示。人們通過互聯網平臺，采用第一人稱漫游方式詳細了解視覺藝術成果的樣式、材質、藝術價值等信息，為藝術品鑒賞者創造一種身臨其境的感覺。

4.2 利用增強現實技術

可以將設計完成后的藝術作品直觀地呈現出三維全貌和展品細節，在成果轉化論證中，便于專家們對成果設計做出準確的判斷和評價。

4.3 利用幻影成像技術

可以將視頻畫面懸浮在一個實景半空間成像，利用玻璃的透射、反射方式，通過與模型、多媒體等技術相結合，營造出一種亦真亦幻的氛圍，運用現代化數字技術為整個藝術品鑒賞過程添上神秘色彩，給人以強烈視覺沖擊。

4.4 利用球幕拼接技術

可拼接出半球形銀幕，將藝術品鑒賞者包圍其中，放映視域范圍可達前后180度，左右360度。藝術品鑒賞者目光所及幾乎全是絢麗多彩栩栩如生的電影畫面，視銀幕如同蒼彎，加上立體聲環音，使鑒賞者如置身藝術海洋。

4.5 利用互聯網+技術

可以實現視覺藝術產業聯盟。中國視覺藝術產業要實現大發展、大繁榮，需要整合資源，形成視覺藝術產業聯盟，打造視覺藝術成果轉化產業鏈，依托互聯網技術構建交流合作平臺，企業和相關成員間通過合作方式組織創新，提高自身競爭力。

5 總結

因此，數字技術作為現代藝術的一種新型表達方式，體現了藝術與科技相結合的時代特征，在推動了文化創新、藝術創新、經濟增長的同時，有利于打造出高技術、高智力的文化藝術作品，繁榮我國藝術品市場，提升我國文化藝術產業的競爭力水平，促進我國文化藝術產業的健康發展，具有巨大應用價值。

參考文獻

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[4]張慧.真實感遺址三維重建及虛擬展示技術研究與應用[D].西北大學碩士論文，2010.

第2篇：數字化技術方法范文

[關鍵詞]檢驗檢測;實驗室管理;數字化轉型;數據治理

一、前言

檢驗檢測行業區別于其他行業，其生產的“產品”是數據。數據與其他資源相比具有可復制、可傳輸、可計算的特點。同時，檢驗檢測行業產生的數據，相對于生產制造業，具有批量小、復雜程度高、對規范性要求高等特征。數字化轉型對不少實驗室而言，是一個全新的命題，同時也是一個不得不面對的問題。

二、實驗室數字化轉型的內涵

對于實驗室而言，數字化轉型是指運用新一代數字技術，促進實驗室戰略、業務、研發、管理、服務、財務、供應鏈等的轉型與升級，實現實驗室活動所需的人員、設施環境、儀器設備、計量溯源系統及外部支持服務等的數字化管理與運維，確保實驗室檢測或校準結果的正確性和可靠性。因此，實驗室的數字化轉型，其核心是支撐實驗室形成有價值的數字資產——即可信任的數據，并最終賦能價值的過程。鑒于檢驗檢測行業與質量、民生以及監管密不可分的聯系，檢驗檢測的數字化絕不能局限于機構內部，而必須從行業整體，以及產業鏈上下游加以充分考慮，至少需要考慮以下三方面的場景。1.檢驗檢測助力經濟數字化。形成新供給：檢驗檢測是生產制造、科技研發、商貿流通、航運物流、專業服務、農業等領域的重要組成部分。因此，實驗室的數字化轉型，應考慮與上下游產業的貫通發展，尤其在推進生產、研發和貿易方面，檢驗檢測的數字化轉型將有助于提升產業鏈供應鏈的安全性、穩定性。2.檢驗檢測助力生活數字化。滿足民生保障新需求：數字化民生保障，在公共衛生、健康、教育、司法等領域，與檢測息息相關。實驗室在推進數字化轉型過程中，應充分考慮在打造智慧醫院、數字校園、疾控服務、司法鑒定等一批數字化示范場景中的參與與融合。3.檢驗檢測助力治理數字化。優化新環境：在深化“一網統管”建設，聚焦公共安全、應急管理、規劃建設、城市網格化管理、交通管理、市場監管、生態環境等重點領域，與檢驗檢測行業的關聯尤為密切。因此，實驗室的數字化轉型，要優先考慮態勢全面感知、風險監測預警、趨勢智能研判、資源統籌調度、人機行動協同等方面的訴求。三、實驗室數字化轉型的矛盾與誤區根據牽翼網2021年3月對81家檢驗檢測行業中高層管理者代表進行的調研顯示，實現實驗室數字化轉型最大的困難依次為：實驗室“技術負債”和“習慣負債”（50.6%）、數字化轉型需求不明確（49.4%）、無法評估數字化轉型投入產出比（32.1%）、實驗室內部沒達成共識（22.2%）、沒找到合適的供應商（17.3%）和預算不支持數字化轉型（13.6%）。“技術負債”和“習慣負債”已經成為數字化領域被廣泛討論的問題。例如，實驗室采購的設備設施無數據接口，導致從源頭上這些設備產生的數據無法與系統對接。解決的方法唯有對設備改造甚至更新換代，該類型老舊設備成為事實上的“技術負債”。員工由于習慣了線下的操作模式，對使用數字化系統產生不適應甚至抵觸，造成的結果往往是效率下降，甚至無法推行新的系統。技術負債和習慣負債均會拖累實驗室的數字化進程，如果沒有一定的決心和手段，技術負債和習慣負債的惡性循環會嚴重阻礙數字化轉型的落地。“技術負債”和“習慣負債”本質上是由人的思維定勢造成的。缺乏統一效果評價方式，也是阻礙實驗室開展數字化轉型投入的重要障礙。在這一點上，實驗室各個崗位的認知往往是不同的。例如，實驗室決策層關注數字化轉型能夠支撐實驗室現有組織架構和未來擴展，檢測過程實時監控，為實驗室決策提供數據支持，提高實驗室管理和檢測效率，提高檢測質量，實現降本增效。實驗室管理層關注無紙化，自動生成統計分析數據；監控檢測過程和計劃執行，出現超期、設備異常、耗材使用等情況及時預警；績效管理；數據追溯等。實驗室檢測人員的關注點是希望系統操作簡單、快捷，不影響現有工作習慣；不需要錄入大量數據，選擇掃描代替填寫；借助系統幫助，能夠提高效率，減少出錯；與使用的其他系統，如OA、財務實現集成；實驗室的IT人員則關注系統運行穩定，在大數據下實現高度可用；保障數據安全性、完整性；系統出現故障時，能夠快速恢復；支持自定義和靈活調整。這些訴求都自有其合理性，但放在一起，經常存在矛盾，并且往往與有限的預算形成巨大的沖突。此外，檢驗檢測行業雖然是高技術服務業，但大部分還停留在線下思維模式。絕大部分檢驗檢測機構沒有專門的數字化團隊，IT部門的地位屬于支持性部門。在實驗室數字化轉型中，由于缺少成熟的經驗，決策層往往無法利用內部資源來對數字化路徑進行清晰的定位。此時，就有必要引入外部的咨詢和培訓團隊。優秀的定制化咨詢，不但能夠為實驗室規劃好明確的數字化轉型目標和路徑，更重要的是，能夠幫助實驗室分析現有模式的瓶頸和不符合項，有針對性地在數字化轉型過程中加以改善，從而顯著提升數字化轉型的效果。同時，由于有成功的案例，也能夠為實驗室數字化轉型路徑中可能遇到的問題、陣痛加以疏導，幫助實驗室邁過數字化轉型中的困境。

四、實驗室數字化轉型推薦路徑

由于數字化轉型的以上特性，實驗室可以采取“總體規劃、局部先行、管理預期、持續推進”的策略，從某些環節（數字化檢測報告或在線業務受理）開始，充分建立內部信心，再逐步推廣到全流程，以需求驅動數字化轉型落地，提升轉型成功率。1.總體規劃。實驗室數字化轉型的首要工作是“摸清家底”，搞清通過數字化轉型來解決哪些問題？除了傳統的信息化管理要求之外，數字化轉型更應關注提升效率、服務體驗、控制風險、客戶管理、優化決策等方面，更不應忽視數據的作用。無論是歷史數據，還是貫穿檢測過程中的知識應用，都應注意在系統中加以提煉萃取，形成新的業務價值。在摸家底階段，很可能有必要借助外部咨詢能力，以完成包括業務流、質量流、數據流等各方面的基本情況，以及現有的IT基礎設施。最終，梳理出對數字化轉型的需求，需求的收集范圍要覆蓋人員、設施環境、儀器設備、計量溯源系統及外部支持服務等。2.局部先行。通過自我洞察和階段性目標，先從某一環節或應用場景入手，漸進式進行數字化轉型。例如：對于樣品批量大、流轉周期短、報告數量多的實驗室，應當考慮更高的流程標準化要求；更合理的檢測流水線規劃；更自動化的報告生成工具；更完善的加密、防偽手段。對于樣品批量少、流轉周期長、報告單價高的實驗室，則需要考慮更完善的復雜合同評審；更高效的協同任務流；支持自定義的報告生成工具；更完善的復雜支付場景。場景不同，設計和規劃的重點會完全不同。實驗室的項目團隊尤其需要管理好每個階段的預期，持續推進，避免多頭需求，久拖不決無法上線的局面。3.管理預期。實驗室現有的管理機制自有其合理性，除非有比現有模式更好的模式，否則不能對其妄加否定。轉型可以是對實驗室現有流程和管理制度的梳理和規范，但決不是推倒重來。有的管理者希望通過某一信息系統的實施，對實驗室的管理機制加以大幅度的改進。這樣的出發點是好的，但須知，管理體制和機制的改進歸根結底需要的是管理者的決心和管理手段。因此，需要根據實際情況，做好需求管理工作。如果好大求全，容易造成大量功能都處于幾乎低使用率的狀態，不僅導致了項目實施周期加長、成本提高，還會導致在實際應用過程中復雜度提高、出錯率上升，反而會給用戶造成諸多不便，影響了最終的轉型效果。4.持續推進。實驗室是不斷發展的。這也就意味著，系統也需要持續改進，才能始終適應實驗室的管理需求。事實上，系統上線只是后續持續改進的一個新起點。隨著實驗室組織架構的變化、管理體系的發展和業務流程的變化，需要不斷識別實驗室發展中產生的新形勢和新要求，將有關的部分體現在系統中，才能始終保持系統的生命力。對此，管理者需要有清醒的認識。

五、小結

數字化轉型對于實驗室轉型發展的重要性是無可辯駁的，也是所有不確定中的唯一確定。數字化轉型不是目的，實驗室生存和發展才是。轉型首先“轉心”，只有思維方式的轉型，才能驅動業務創新，完成變革。

[參考文獻]

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[3]上海艾瑞市場咨詢有限公司.中國企業數字化轉型路徑實踐研究報告[R].上海:上海艾瑞市場咨詢有限公司2021

第3篇：數字化技術方法范文

【關鍵詞】混凝土泵；數字化樣機；機電液聯合仿真

混凝土機械行業在數字化樣機技術的應用上仍然處于相當落后階段，與發達國家相比仍有很大差距，絕大部分企業仍然停留在CAD輔助制圖或是單獨零部件的應力計算、干涉分析這樣的層次上，很少有企業在產品設計過程中進行機構仿真、液壓仿真等，更沒有進行機電液聯合仿真的能力[1]。

本文混凝土泵為研究對象，我們按照以試驗為基礎，仿真為驗證手段的思路，研究多工況下泵送系統、控制系統的關鍵參數對液壓系統性能的影響[2]。研究內容包括三維模型、液壓回路、結構應力、算法分析、機構仿真等，探索機械模型處理的方法，液壓、控制仿真的參數設置技巧，PRO/E、Adams與AMESim軟件接口的技術，搭建機電液聯合仿真平臺，為混凝土泵優化設計提供很好的研究途徑[3]。

一、混凝土泵的數字化建模與裝配

1、數字化建模

運用大型三維軟件ProE建立了混凝土泵的三維數字化模型，并在ProE和Hypermesh等軟件中對整機幾何模型進化簡化，刪除一些對整機分析影響很小的幾何特征，例如小孔、小倒角、輔助支架等。對薄板零件進行抽取中面操作，對實體零件進行剖分，對所有幾何元素進行拓撲操作，以保證后期劃分網格的質量和效率[4]。由于泵送系統無法等同于面、殼單元，故劃分3D網格。3D網格劃分同理于2D網格劃分，只是其需要進行剖分注意的更多，稍不注意就會導致小零件間的網格無法重合，需要重新劃分。

2、整車模型裝配

通過Hypermesh中提供的連接體（Connector），定義部件之間的連接，包括點焊、縫焊、螺栓連接以及粘合。為方便編輯，通常將連接體放于一個或多個單獨的組件（Componet）中。

根據板厚的大小定義各種屬性shell單元，需施加其他部件質量的部件，根據等效密度的方法進行施加，設置 E（楊氏模量）、NU（泊松比）、RHO（密度/等效密度）。

二、ADAMS多體動力學分析

1、多剛體動力學分析

將Proe模型分成若干部分，將各部分Proe模型簡化，并將Proe模型導入Adams中，定義運動副，利用各類函數定義運動或力，定義仿真時間和步長并進行仿真，測試模型得到各類曲線，繪制并導出各類曲線及生成動畫。

定義各部件即各part間的運動關系：攪拌機構兩端與料斗相連的軸承處各定義一個轉動副，S管出料口與料斗相連的軸承處定義一個轉動副，S管小軸與料斗相連的軸承處定義一個轉動副、搖臂與左、右擺缸活塞桿球軸承處各定義一個球副，左、右擺缸活塞桿與其對應缸體間分別定義一個移動副，左右擺缸缸體與料斗在其球軸承處各定義一個球副，左右主油缸活塞等運動部件與主油缸之間各定義一個移動副。此外，將料斗與大地鎖定，搖臂與S管總成鎖定，主油缸與料斗鎖定[5]。

添加運動和力：首先在左、右兩主油缸移動副處添加Tanslational Joint Mtion，然后修改此運動副為導入的Spline位移-時間曲線。在S管小軸處建立一個轉動副，并修改為step函數來控制其轉動。在攪拌機構處建立一個轉動副，并定義真實的轉速[6]。

2、剛柔耦合分析

首先將前面多剛體分析模型中的S管小軸刪除，然后導入ANSYS生成的文件。將S管與小軸鎖定約束，小軸與料斗轉動約束，小軸與搖臂鎖定約束[7]。

將S管小軸進行柔性化，替換多剛體分析模型中的S管小軸剛體。

將生成的S管小軸文件導入到Hypermesh中，在ANSYS環境下進行網格劃分，定義單元屬性和材料等，設定好后進行S管小軸的模態和頻率分析。三、基于AMEsim平臺的液壓系統分析

液壓系統分析主要通過實現混凝土泵的泵送液壓系統特性的透明化，了解主油缸、擺缸的流量和壓力規律，預測活塞泵與S管的壓力載荷和運動特性，確定影響壓力載荷的關鍵參數，并通過優化這些關鍵參數，減小系統壓力突變速度，達到降低整機振動的目的[8]。

首先分析液壓系統原理，經過適當簡化，應用液壓仿真軟件AMEsim建立混凝土泵泵送系統液壓回路的仿真模型，見圖4。通過樣本數據反推、測量液壓件結構尺寸和試驗的方法設置系統參數[9]。針對典型工況進行仿真分析，研究泵送過程中泵送壓力、油液流量、換向沖擊力等關鍵參數，并通過與試驗數據進行對比分析，校正仿真模型，從而得到準確的可重用的混凝土泵液壓系統仿真模型[10]。

基于混凝土泵液壓系統仿真模型進行產品分析的方法，對于現有工程產品的液壓系統的設計具有非常重要的借鑒意義。通過實驗驗證，泵送系統液壓仿真模型可靠，對換向相關的參數進行優化，得到合理的降低混凝土泵工作振動解決方案，提升現有產品性能[11]。

四、基于MATLAB平臺的電氣系統分析

為了模擬混凝土泵電氣系統的控制特性，并實現機、電、液的聯合仿真，利用Matlab中的Simulink模塊，建立了泵送過程速度控制模型（見圖5）、排量調節模型、不同工況電磁閥得電模型，，將利用AMEsim建立的液壓模型，通過制作接口文件，生成Simulink識別的S函數，進行機、電的聯合仿真，同時利用Matlab中的GUI圖形界面編程，可以方便的設置參數、不同的工況，并將仿真曲線直觀的表現出來[12]。

利用Matlab建立的混凝土泵電氣系統仿真模型準確，可以對系統中的關鍵設計參數進行分析，完成實際物理樣機無法進行的虛擬仿真試驗[13]。再后續工作中，將與機械模型進行聯合仿真，實現機、電、液的聯合仿真，可以對換向相關的參數進行優化，從而找到合理的降低混凝土泵工作振動解決方案，提升現有產品性能。同時，基于混凝土泵電氣系統仿真模型進行產品分析的方法。

五、聯合仿真分析

機械仿真沒有考慮到真實的控制系統和控制載荷，單獨的液壓仿真沒有考慮真實的機構動力和外部載荷，而且泵送系統的主要激勵是液壓系統，因此進一步模擬應力、振動特性等都應該從液壓系統這個激勵源著手，進行耦合分析。聯合仿真的實際意義就是將液壓系統與機械系統有機結合，使整個模擬過程更接近實際情況，因此聯仿是其他多學科分析的可靠基礎，為實現數字化樣機代替物理樣機提供了有效途徑，聯合仿真機構模型見圖6[14]。

聯合仿真以AMESim為主操作界面，數據實時雙向反饋于Amesim和Adams之間，通過接入INTERFACE接口實現液壓、控制系統與機械模型的閉環反饋，合理利用了兩種軟件的優勢。

在完成接口設置后，將原有的機械液壓系統進行了聯合仿真，通過仿真得出以下一些結果，從仿真曲線可以看出，聯合仿真會產生一些不穩定，造成液壓沖擊以及運動過程中的一些微小抖動，例如摩擦力、慣性等都會產生這樣的結果，這些都是符合實際情況的，深入研究可以實現高精度的數字化樣機。

在完成接口設置后，將原有的機械液壓系統進行了聯合仿真，通過仿真得出以下一些結果，如主油缸位移、速度運動曲線（見圖7），主缸壓力仿真曲線（見圖8），擺缸壓力仿真曲線（見圖9），擺缸速度曲線圖（見圖10）。從下面仿真曲線可以看出，聯合仿真會產生一些不穩定，造成液壓沖擊以及運動過程中的一些微小抖動，例如摩擦力、慣性等都會產生這樣的結果，這些都是符合實際情況的，深入研究可以實現高精度的數字化樣機。

主缸每分鐘換向次數，擺缸換向時間，實現了多個狀態變量建立的多接口、多反饋閉環仿真，對比分析結果可以看出各仿真曲線與試驗曲線結果趨勢一致，說明了其可行性。仍存在一些問題，例如軟件交互時間不同步導致的誤差積累、擺缸限位接觸約束的過度敏感、機械液壓計算精度不高時導致憋壓等各種問題，但是聯合仿真更充分的考慮了機械結構特性和液壓流體特性有效結合，實現了相似度更高的仿真，同時現有的積累為數字化樣機的進一步研究提供了思路。Adams和Amesim聯合仿真很好的解決了泵送系統動力學模型和液壓模型難于結合與作用的問題，使得系統力學特性和節點的流體特性都能得到很好的預測和仿真，充分證明了聯合仿真的可行性。

六、總結與展望

本文分別采用Adams、Amesim、Matlab 建立了的機、電、液聯合仿真模型對混凝土泵多種工況進行了聯合仿真分析，得到了混凝土泵泵送、擺搖系統仿真特性曲線。同時，針對引起混凝土泵整機振動的原因，進行了系統優化設計，并通過機電液聯合仿真分析及結構分析計算驗證了優化措施的有效性[15]。

在完成仿真分析之后全面評估了混凝土泵的運動及動力性能、結構性能以及工作性能，為設計提供了質量保證，也為混凝土泵的改進提供了可靠的依據。它不僅可以大大降低設計開發費用，而且能夠在保證銑床最終質量的前提下大大縮短設計周期，加快混凝土泵的上市速度，給企業帶來巨大的經濟效益。

參考文獻：

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第4篇：數字化技術方法范文

論文摘要：本文主要介紹了逆向思維構思數字化工業設計的方法和平臺，在進行產品體量關系探索的立體構成方法中，主要有分割與積聚兩種方法。分割主要有對體的立體分割及體面之間的空間分割；積聚的具體方式是有群化、重復、漸變、及結集等。而語意差異法是一種測量消費者對產品印象的方法。設計平臺包括：建模平臺；設計評審平臺；數字化草圖繪制平臺；真實感數字渲染平臺。

基于逆向設計思維與正向設計的數字化設計方法，從數字化工業設計流程的多個環節進行改進，引入產品設計的逆向構思思維，提高了工業設計各環節的并行性，提高了數字化工業設計的質量及效率。

1 設計方法

（1）立體構成

在進行產品體量關系探索的立體構成方法中，主要有分割與積聚兩種方法。分割主要有對體的立體分割及體面之間的空間分割；積聚的具體方式是有群化、重復、漸變、及結集等。例如積木就是利用體的積聚來產生多種形態的。在工業造型設計中，體的分割與積聚的運用，可以產生豐富的形態效果，在設計實踐中尤為重要。

（2）語意差異法

語意差異法是一種測量消費者對產品印象的方法。語意差異法利用產品的形容詞匯，通過調研的方法找出消費者的感性認知與對象的關系，并進行定量和定性的分析。通過語意差異法設計師就可了解：消費者在面對具體產品時會從哪些方面去解讀產品，影響他們認知產品內涵性語意的因素是什么，進而了解構成具體語意意象的產品設計元素等，并以此作為產品設計開發時的參考。

2 設計平臺

（1）建模平臺

逆向構思數字化工業設計方法的建模平臺選用alias系統的Studio Tools組件，alias的Studio Tools可謂是當今工業設計軟件平臺的領導者，與眾多的CAD， CA工D軟件相比，Studio Tools具有非常強大的數字化草圖繪制技術、NURBS曲面建模系統、快速且高質量的物理渲染引擎、專門針對工業設計的模塊化材質庫和物理燈光庫。

Alias Studio Tools為可擴展軟件解決方案，專門針對工業設計任務而開發。從概念設計一直到設計細化，它包括使用素描、圖片、真實感渲染、動畫及三維產品模型開發和交流設計概念的構思過程和概念設計功能，以及可快速創建、靈活修改和精確顯示的曲面和細節設計的工具，可以有效控制整個工業設計流程。

（2）設計評審平臺

在設計評審中，選用與Studio Tools具有良好的無縫對接功能的Portfolio Wall。Portfolio Wall使得工業設計師及相關設計人員能夠高效地組織、查看、注釋和管理二維及三維的可視化數字設計資源，Portfolio Wall也可用于產品三維模型的評估、演示和審查。

（3）數字化草圖繪制平臺

數字化草圖繪制工具分兩種：軟件工具及硬件工具。要求具有如下功能：適應設計早期創意階段，不僅能夠在數字化環境中表達草圖創意，更重要的是能夠真正適應設計師的創意思維活動，能夠自由快速地表達原始概念，通過工業設計師習慣的傳統交互方式驗證各種創意，并能在有新的創意時靈活地填充設計細節。

軟件草圖繪制工具采用Alias公司的Sketch Book軟件，Sketch Book是一種使用方便的高品質繪圖程序，專為隨數字化手繪板一起使用而設計。該軟件以友好和基于手勢的用戶界面為特色，用戶界面構建在Alias的Marking Menu專利技術之上，繪畫過程無需使用任何菜單。只需輕點畫筆，即可訪問該軟件的高級繪畫工具：高效的壓感性鉛筆、馬克筆和筆刷；鋼筆圖層；背景模板；隨意更花的筆尖形狀及大小。

草圖繪制的硬件工具采用日本WACOM公司的數字手繪板與壓感筆。WACOM壓感筆是為設計師所設計的完美的數字化草圖繪制工具。壓感筆可以提供的6個維度的控制：左右方向、上下方向、壓感、傾斜角度、傾斜方向、旋轉。結合支持此功能的Sketch Book軟件，一支壓感筆就可以制造幾乎所有類型的筆刷效果或筆觸，設計師只要移動手腕并且旋轉筆就可以產生平滑優美的線條。Sketch Book及手繪板系統將紙上手繪草圖和數字化設計工具支持的設計兩種模式相結合，優勢互補，提供一種數字化設計工具支持的真正適應草圖繪制特征的智能化概念設計平臺，讓工業設計師可以在直接進行自由手繪的數字化設計環境下進行創意工作，并能自動平穩地過渡到進一步的詳細設計，對于發揮設計創意和提高設計效率具有重要意義。

（4）真實感數字渲染平臺

高效的產品真實感渲染工具應具有的功能包括：①體積光，工業設計的效果圖對照明要求準確無誤，但傳統的數字渲染工具中都只能構建點光源或線光源，不能很好地表達產品的真實感。真正能構建物理體光源的只有Cinema 4D設計平臺；②智能GI，全局照明主要是解決間接光照、“染色”等真實感問題；③模塊化的材質預制功能及實時交互式的渲染方式等。④快速并且準確的算法。

結束語[HT]

基于逆向設計思維與正向設計的數字化工業設計方法是處于產品設計開發過程上游的一種系統化工業設計方法，基于逆向構思的數字化工業設計方法是根據工業設計實踐，在對數字化設計工具的特點及數字化工業設計方法進行深入分析的基礎上，提出的實踐性強并且切實有效的數字化工業設計方法。其從三維形體構思開始設計、細節與整體并行設計等設計方式，提高了設計師設計產品時的創意能力。此方法在提高工業設計師的創意質量、增強產品的美感等方面，具有較強的可行性。

參考文獻

［1］ James A， Landay， Brad A. Myers. Interactive Sketching for the Early Stages of User Interface Design［J］.Denver: of Human Factors in Computing systems，CHI 2008:43-50.

［2］David g. Ullman， Stephen Wood， Mechanical Design Process［J］.David Craig. The Importance of Drawing in the Computer & Graphics，2008，2(12):263-274.

［3］佚名.逆向思維創造奇跡.師道［J］，2008，4：2-9.

第5篇：數字化技術方法范文

關鍵詞：數字化；信息采集控制；溫室大棚

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）07-0213-02

從傳統農業方式向數字化現代農業方式過渡階段，在農業生產過程中占據重要作用的是溫室大棚的數字化和智能化，它能最大限度地改變粗放的傳統農業生產經營方式，并大幅度提高溫室大棚的生產功效和產量、質量，推進農業信息化進程的飛速發展，實現“手機或者電腦也能種地”的宏偉藍圖。

在我國農業種植中占比重較大的是溫室大棚種植方式，這樣可以極大地豐富人民群眾的日常成活消費水準，而傳統的溫室種植也可以實現這個目的。但是由于傳統種植方式無論是對作物的種植還是對生長環境的控制基本憑借經驗和感覺來實現，導致溫室種植的效率、產量和質量不夠高。

對溫室大棚采取數字化的智能監控可以免除棚內種植的作物受空間和時間的約束，可以全年沒有間歇的種植和收獲，獲得的農產品產量高、質地優良。根據溫室大棚種植作物的高投入和高產出，以及高效益的特殊生產方式，結合不同作物不同時期的生長需求，對溫室內的環境參數進行適當調控，可以提高作物產量、改善質量，極大提高農產品的經濟效益。

1現階段溫室大棚的國內外現狀

隨著我國農業現代化程度的不斷提高，要求農業生產必須高效產出，因此提高農業設施的科技含量是當前農業發展的重中之重。依據我國“十二五”發展規劃綱要和“農業農村信息化”發展規劃要求，為實現農業生產產業化經營模式的盡快推進，最大程度的提高農業生產的智能化、數字化程度，必須盡快全面實施數字化農業智能監控系統進行環境數據采集和控制，為實現“智慧農業”或“數字信息化農業”提供契機和動力。將數字化環境監控系統應用在溫室大棚的環境信息采集和監測、生產意外情況預警、設施環境智能調控和農作物長勢診斷等領域，可以大大提高農業生產的效率和產量，使得傳統的粗放農業大棚生產方式得到極大改進，為農業生產數字化程度的提高提供高效、科學、合理的依據和支持。

而我國現階段的傳統種植經營管理模式，大部分都是依靠種植者摸索經驗和感覺來實現作物生長期間的通風遮陽、灌溉加濕、溫度調節等各項指標，需要消耗大量人力，實時性差，生產效率低下，一旦判斷有誤或偏差大就會造成資源浪費或者產量減少。也有一部分溫室大棚簡單的實現了數字化但成都不高，只能夠進行基本的溫度、濕度采集，然后根據采集的數據人工實現環境調節，如澆水、遮光或通風等，無法完全實現數字化、智能化。

而且即使實現了智能溫室環境監控系統，仍然存在很多問題。例如對于使用有線傳輸的場合，當溫室大棚面積較大時，布置的采集信息點也較多，因此鋪設的線路也是錯綜復雜的，這樣的情況對于使用和維護都帶來一定的難度，受到很大程度的限制；其次大部分的通信都是采用有線傳輸，在溫室內部溫度高、空氣潮濕，土壤和空氣具有較強的腐蝕性，容易損壞通信電纜出現故障，使系統的可靠性降低。

國外的數字化溫室大棚監控系統程度較高，隨著在斯坦福大學召開的基于Internet的遠程監控診斷會議的成功舉辦，基于Internet的遠程監控診斷示范系統被開發并得到了制造行業、計算機行業和儀器儀表行業等多家公司的大力支持。隨著網絡技術的不斷發展，數字化程度較高的控制系統不但在工業領域得到較大的發展，也逐漸的滲透到農業生產的各個領域。而我們原來采用的傳統監控系統不夠精細和高度數字化，已經無法滿足國家社會發展步伐對現代化農業生產的精細要求，因此人們也越來越認識和重視到數字化監控系統在農業生產中的巨大作用，監控系統也發生了很大的改變，正在向遠程監控逐漸過渡，這使得農業遠程監控自踴生產成為現實。

2數字化溫室大棚的實現總體方案研究

數字化溫室大棚為了實現遠程環境監控，必須借助網絡對遠程端進行監視和控制，完成環境參數采集、參數調節、遠程控制和故障恢復等操作。因此系統方案采取基于B/S結構的模型來實現，其中的服務器端運行在Web服務器上，是搭建在主控制端的；而客戶端運行在遠程本地客戶機上，主要用來采集環境信息數據，并進行數據分析。數字化遠程監控系統是以網絡作為通信平臺，以HTTP技術為基礎，充分利用現有的網絡資源，實現信息的實時獲取和實時控制以及信息、資源的合理化配置，能夠簡單、高效的實現系統配置控制目標，也是農業生產中普遍應用網絡實施的遠程監控模式。

第6篇：數字化技術方法范文

關鍵詞:貝聿銘/國家美術館東館/數字化/空間

Abstract: I.M.PEI won the the Pritzker architecture prize for the design of east building. This text is to analyse the digital relationship to the basic elements code sin traditional architecture design in east building.

Key words: I.M.PEI/ National gallery of art/ digital design/space

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2013）

引言:

在數字化設計進入建筑行業以來，建筑設計的設計思維和設計方法都有了很多的變化。如今，在BIM口號的引領下，建筑行業的整個體系，包括設計、生產加工、現場施工等都在向著數字化的方向不斷前進著。早在1983年，在數字化浪潮對建筑的影響來臨之前，貝聿銘貝老先生的美國國家美術館東館為貝聿銘贏得了第五屆普利茲克獎。在當時，甚至是今天，這座建筑都對整個設計界產生著巨大的震撼和深遠的影響。對于貝老深邃的設計哲學就不在此文中過多論述，這里僅從這座建筑的三角形基本形狀在設計中的精彩演繹，來講述數字設計在基本元素演化方式上對傳統設計的溯源。

基本設計元素的演化

很多現代建筑的基本設計元素可以說都是以矩形方形的正交網絡結構為基本的設計元素，然后其中的各種空間形態及各種不同空間形態間的相互組合共同演繹出整個建筑的功能組合、交通流線、外觀形態。我國目前的建筑設計也依然是停留在這一基本的設計元素的演化上來做絕大多數的建筑設計。而隨著數字化設計在建筑行業的應用，復雜幾何元素如曲線等元素在建筑中的應用越來越多，越來越成熟。國外進來也出現了較多此類的設計。

貝老在國家美術館東館的設計中結合地塊的形狀及周邊重要建筑的主要軸線，將建筑平面由一個直角梯形被對角線分割成一個等腰三角形和一個直角三角形。這樣的劃分恰如其分地響應了周邊環境的幾何特征。整個美術館的設計便以這個三角形為基本設計元素來進行演繹。

設計元素演繹方式的歷史傳承

貝聿銘家鄉的蘇州園林藝術給貝聿銘的建筑藝術帶來了很多啟發和靈感源泉。貝老在2003年的作品紀實錄影中也曾這樣回憶蘇州園林：吾家園林以石名傳，抑揚委婉舉世驚羨。雖由人作宛自天開，琢玉碾成風雅奇觀。奇峰峻筍園內珍品，無限生機個中蘊涵。雕欄凝砌鬼斧神工，巍峨如山俯瞰流泉。這樣一品世界經典園林藝術中蘊涵的設計思維是，求同一園林意境下，設計出一個“類”的演化。

所謂的園林意境是指在有限的空間條件下，給人以無盡思想延伸的意境，即化有限為無限的意境。所以在設計方法上，園林中的很多元素都追求在有限的變化規則下演化出紛繁的形式，宛自天開，猶如上天造物。比如園中同一廊下的鏤空景窗，面對同一個景致，卻做出了多種不同的分割形式。這些不同的分割形式是根據一個有序的規則演化而成，他們就形成了一個“類”的設計。這里的鏤空景窗的“類”的設計規則可能涉及的有：需要采用同樣大小的窗口尺寸大小，窗戶里面的分割線條的材質需要統一，粗細需要和鏤空的面積成正比，并設幾個層級，每個層級設定分割線條的密度；再深化到每個窗洞里面的分割原則也要自成體系，按自己的規則去排布分割，比如只有某個角度的折線，交接點的距離，比如是弧線段來分割，那么弧線的角度，相交還是相切，相接點的距離角度等。這種規則產生出來的這樣“類”的設計成為了園林設計希望化有限為無限的意境追求。這里的“類”也就像是生物學中的生物種類一般，僅在局部DNA的片段有所不同，而演化出來的生物物種類別。

國家美術館東館的三角形基本元素的演繹

東館的設計并不止停留在了三角形的平面外形上，而是結合建筑內部空間組織與房間分隔將整個建筑整體空間都融入了三角形的基本元素。比如大廳，平面構成是由多個相同比例、不同大小的三角形加減而得，其上部的各個樓層也是通過中間連梁和出挑陽臺等的手法在大廳的上部空間進行了有機的分割和雕刻。最后演化得到的空間幾何形態也有由三角型組合演化而來的同三角形傾斜角度相同的梯形和平行四邊形。在變化規則上，始終保持角度不變的原則下在不同的樓層不同的空間功能中尋求、探索、嘗試，將不同形態的空間進行組合，這種演化過程中規則的取舍哲學，是將來在數字化設計中，從哲學方法到計算機編碼編程來計算得出這樣的組合結果的寶貴經驗基礎和研究案例。如果這個程序可以被近似地或者抽象地編譯出來，它所代表的就是貝老設計東館的設計思路的DNA。那么假設在其他不同的場地環境和功能條件下，在使用貝老東館的這個編碼，使用貝老的這個留存的DNA，便可以在其他的地塊中演化出同一“類”的設計。在文化層面上，這樣的設計方式也會被不斷積累和提高，讓數學邏輯與計算機及生物科技等關鍵技術更多地被結合應用到建筑設計的技術方法中，這將徹底改變人們對建筑設計的傳統理解，讓設計師擺脫較基礎反復的基本形態組合思維，更多的演化過程將被計算機取而代之，而設計師本身將更加深層次地去理解設計，將是會在編碼層面理解，在DNA層面去調整設計，更本質地去建筑。相反地，而不再是在平立剖面圖或者模型中去推敲形態的比較，比例關系，功能流線，去調整出幾個方案然后作對比。采用這樣傳統的工藝技術，不僅比較花費時間，完成成果的可變性也比較有限，而且，設計過程的邏輯DNA沒有被表現出來，其蘊涵在設計被后的哲學編碼并沒有被保留下來，后來的設計者就很難對其進行可以直接的傳承和學習借鑒。真正有效的繼承和發揚建筑藝術是讓后來的設計者可以借鑒這些編碼并在新的條件和情況下增加入新的調整，增加入自己的設計風格DNA和調整部分的邏輯過程。

舉例來說，貝老在蘇州博物館的設計中，采用的是黑色的線條、白色的面還有平行四邊形的基本幾何形體的變化演繹，雖然基本的元素與東館的三角形完全不同，但是貝老的設計哲學卻不難被識別，有許多共通之處。不論從建筑的整體還是從細節的設計上都可以反應出他設計內部蘊藏的DNA。平面是采用傳統私家園林中的層層圍合層層深入的大框架，再將不同功能的平面的組合分割串聯到一起最后都匯聚到中心湖的周圍。東館和蘇博兩個平面的幾何存在著相通的組織邏輯，在人的視角關系，流線組織手法，圖底關系的疏密程度等方面都體現了貝老獨有的偏好。天窗的設計也很明顯地反應了統一設計過程邏輯在不同環境中的不同表現。相對于東館由一個個小三棱錐組成的大玻璃天頂，蘇博則是采用被分割成小格的傾斜條狀天窗。這兩處的天窗同樣是由各自建筑的基本幾何元素變化而來，也都各自適應了自己的場地環境要求。

數字設計中的基本元素演繹

在《貝聿銘全集》中提到貝聿銘這樣的一句解釋：“眾所周知光線在建筑中的重要性，我在設計中，正是有機會可以探索光線的豐富變化，以及形態和空間的神秘性。于是我大膽地嘗試了一把。我們在前人的豐富經驗的基礎上多加了一個滅點，讓我們得以超越前人，擺脫正交網絡有限的空間可能性。這并不是說我們是比前人更好的建筑師，只不過我們可以借鑒前人的經驗。我知道在將來，如果我們可以探索擁有無限滅點的弧面，就可以創建出更精彩的空間。不過，和之前一樣，我仍然要等待一個絕佳的機會。”

在數字化設計快速發展的今天，很多弧線設計的軟件層出不窮，而且深深滲透和影響著現在的建筑教學和建筑項目實踐，比如弧線控制能力出眾的Rhino犀牛建模軟件，與之配合使用的編程軟件簡單易上手的Grasshopper編程插件，建筑分析能力出眾的ecotech分析軟件，建筑信息化建模能力較強的影響整個建筑生產線的rivet制圖軟件。都強有力的推進者現在的設計方式和設計思維。還有這些軟件背后的一系列細分出來的軟件。在建筑設計中已經有能力來編寫空間幾何、人流、受力結構、通風、采光等多元素綜合考慮的程序編寫。雖然由于建筑專業本身所包含的學科內容復雜寬廣，對編程的造成了很大的困難，但是相信在不久的將來這些編碼都會被破譯出來。我們便能更有機地來看待蘇州園林的設計邏輯與貝老的東館還有蘇博等其他的建筑設計背后共通的設計哲學以數學的形式呈現在我們的面前，甚至可以以動態的畫面來講述設計演化的整個過程，由各自的基本幾何元素，在一個限定的環境下，不斷演化出，生長出一個個建筑。蘇州園林設計的意境得以成為現實，而且世界各地的各種建筑都將以代碼的形式被抽象地、有機地、可演化的形式而傳承。將有限的規則演化出無限的形態，計算機成為上帝之手，為我們演化出“建筑”這一新的生命體。

參考文獻：

[1] 董豫贛，預言與寓言貝聿銘的中國現代建筑，時代建筑，2007, (5)。

[2] 劉珊，貝聿銘藝術博物館空間設計分析，南京藝術學院學報(美術與設計版)，2010, (1)。

[3] 趙傳玉，設計的文脈——觀蘇州博物館新館有感，藝術百家，2008, 24(z2)。

[4] 黃健敏，回響與重現體驗貝聿銘暨貝氏建筑事務所設計的蘇州博物館，時代建筑，2007, (3)。

[5] 洪杰，貝聿銘的探索——閱讀蘇州博物館新館的幾點體會，蘇州科技學院學報（工程技術版），2008, 21(4)。

[6] （美）朱迪狄歐（Jodidio,P.）+（美）斯特朗（Strong,J.A.），貝聿銘全集，電子工業出版社，2012.1。

[7] 梅青 薛求理 賈巍， 純凈的完型—蘇州博物館新館解讀，建筑評論，2010。

第7篇：數字化技術方法范文

1、人工疏花+藥物控穗技術：當花序8cm～10cm長時，進行人工疏花。疏除主花穗下面的腋生花穗，每個主花穗留單枝花。當單枝花穗長到18cm～20cm時，噴一次控穗藥劑。主要的控穗藥劑有多效唑，15%含量多效唑的使用量為1包（15g～18g）兌水15kg。

2、人工疏花+藥物疏蕾+割花機打頂技術：當花序長8cm～10cm時，進行人工疏花，疏除主花穗下面的腋生花穗，只留單枝花；或疏除主花穗下面的腋生花穗后，進行花穗挖心。人工疏花后，當果園里有10%的樹，樹上有10%的雄花開放時，噴一次疏蕾藥劑。噴疏蕾劑以后，3天～5天，花蕾變黃褐色，并開始落蕾。落蕾定了之后，如果花穗上的花蕾數量還較多，再用割花機割頂。主要疏蕾藥劑有乙烯利，使用劑量為每2.5ml～5ml乙烯利兌水15kg。用量根據使用時天氣情況來定，晴天高溫天氣用量少些，陰天低溫天氣用量大些。

3、藥物疏蕾+割花機割頂技術：該技術對花穗不進行人工疏花，任其生長。當果園里有10%的樹，樹上有10%的雄花開放時，噴一次疏蕾藥劑。噴疏蕾劑以后3天～5天，花蕾變黃褐色，并開始落蕾，落蕾定了之后，根據花穗上剩下的花蕾數量決定是否需要用割花機割頂。主要的疏蕾藥劑有乙烯利，使用劑量為每2.5ml～5ml乙烯利兌水15kg。具體使用劑量可根據使用時天氣情況來定，一般晴天高溫用量小些，陰天低溫用量大些。

（來源：文章屋網 ）

第8篇：數字化技術方法范文

關鍵詞：關節動畫；骨架；比例；運動捕捉

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）07-1630-03

人物角色動畫作為關節動畫領域的一項熱點的研究對象，它的重要性逐漸的受到人們的重視，并廣泛的應用于影視動畫，游戲娛樂，工業設計，人體運動分析以及運動捕捉等多個領域。

人類比較熟悉自身的運動特點，而且人體的骨架包括多個運動關節，具有很多的自由度和運動參數[1]，因此獲得真實感的人物動畫非常困難。往往需要花費大量的時間來繪制各個關鍵幀的運動。關節角色動畫是由一種層次結構的骨架模型來驅動角色動作，骨架作為關節模型重要的組成部分，對于生成良好的動畫效果至關重要。如何能夠獲得合適的模型骨架成為人們越來越關心的問題。[2]當今比較流行的運動捕捉技術，通過攝像頭，傳感器等外部設備定位人體主要的運動關節，記錄人體各關節的運動參數，從而獲得真實的人體運動動畫。如何重用運動捕捉數據，使運動捕捉數據滿足相似層次結構但不同比例的骨架模型需要，正是我們希望研究的問題。傳統獲取人物角色模型的方法，是通過一些動畫建模軟件，如3Dmax，Maya，Poser等[3]，由動畫師手工建立適合模型的骨架，然后與模型的網格連接來驅動模型動作。這就需要花費大量的時間來建立合適的骨架模型，而且對于不同特征的模型，需要重新建立骨架。另外，還有采用三維掃描儀的方法來獲取真實人體表面的幾何數據，通過幾何重構的方法獲得人體模型，在關節動畫的應用中需要再次提取模型的骨架或者構建滿足于模型需求的骨架模型，需要專門的掃描設備，成本高，速度慢，不滿足于實際應用的需求。

為此我們提出了一種人體骨架模型參數化建模方法。基于人物角色骨架特有的自然比例特征，以及某些關鍵部分滿足黃金分割率，從而采用H-Animation標準的骨架層次結構，建立標準的參數化骨架模型。該方法不僅可以獲取標準的人體骨架模型，并在應用中根據模型大小特點的不同靈活并自動的生成合適的骨架模型，尤其對于運動捕捉技術領域具有 重要的意義。

1人體骨架

1.1 人體骨架特點

自然人體的骨架起著支撐身體的作用，是人體運動系統的一部分。骨骼之間一般用關節和韌帶連接，骨骼通過繞關節旋轉來達到運動的效果。人體的自然結構是以頭部垂直于地面的方向為軸的對稱結構，四肢對稱的分布于身體的兩側。人體的四肢是主要的運動部分。頭部通過頸部關節與身體連接；手臂通過肩部關節與身體連接，肘部關節連接小臂，手腕關節連接手部；腿部通過胯關節連接身體，膝部關節連接小腿，腳腕關節連接足部。因此，我們可以將人體骨架看作是一種層次的結構。

1.2 骨架比例分析

人體的骨架結構滿足一定的自然比例特點，早在公元1世紀，羅馬工程師馬克 維特魯威就將人體的自然比例應用到建筑的丈量上，并且總結出了人體結構的比例規律。達芬奇著名的畫作《維特魯維人》形象的展示了人體自然比例的特點，后來人們常以這一精準的比例來形容男性“完美比例”。雖然西方人和東方人以及男性和女性的骨骼長度存在差別，但是骨骼的基本結構是一樣的，而且骨骼的長度滿足一定的比例特點。人類在進化的過程中，頭骨和腿骨的變化最大，而軀體外形變化很小，人體結構中有許多部分比例都接近黃金分割率1：0.618。其中，1）臍部：作為頭頂――足底的黃金分割點；2）咽喉：作為頭頂――臍部的黃金分割點；3）膝部關節：作為臍部――足底的黃金分割點；4）肘部關節：作為肩部關節――指尖的黃金分割點；5）：軀干縱方向的黃金分割點等。另外還存在一個黃金矩形，即長寬比為1：0.618。它是軀體的輪廓矩形，長為肩頂到臀底的長度，寬為肩寬和臀寬的平均數。

在我國的人體繪畫領域，通常還有著這樣一個標準，“立七坐五蹲三”；另外還有頭高比例標準，頭高為身高與頭長的商，頭高=身高/頭長。通常，正常成人的身高和頭長比值在6到8之間，在我國學術界比較認可8頭高這個說法，8頭身作為一個完美的身體比例，許多教科書采用這一比例來刻畫人體，8頭身也對我們人體模型的構建提供了便利。另外，還有9頭身標準，西方文藝復興時期就開始采用這一標準，通常我們使用這一標準刻畫英雄人物，或者動畫中完美的人體形象。

圖1 標準人體骨架8頭身比例分割圖

接下來我們分析標準8頭高的人體骨架結構比例特點。除了關鍵關節點以及部分人體長度遵循黃金分割率之外，人體八頭身比例分割如圖1所示。我們在建模的時候依據頭高長度為基準，依次確定人體正常站立姿態各部分骨架比例分布。其中人體軀干部分，肘部關節作為手臂的中心分割點，膝蓋關節作為腿部的中心分割點，其中大腿與小腿等距，并且約等于兩倍的頭長。人體臍部作為人體的質量中心平分上體下部與大腿部關節的分割點。 因此，我們通過人體八頭身比例分割示意圖的分析，可以在給定頭高的情況下，建立參數化的骨架模型。

2 骨架模型參數化

2.1 H-Animation標準

在VRM1.2.0中定義了H-Animation標準來構造人體骨架。H-Animation標準在VRML97/X3中定義了具有骨架關節特點的人體骨架層次結構模型。 H-Animation標準也明確了不同的骨架層次級別，其中最簡化的模型級為LOA0；LOA1是適合于底端的實時3D層次模型；LOA2是采用簡化了脊椎部分骨骼的模型；LOA3則是目前最完備的人體骨骼結構，其中主要包括了手指部分各關節的結構。由于我們關心骨架關鍵運動關節的節點位置，因此我們采用H-Animation標準的LOA1層級。而且此層級的人體骨架結構與運動捕捉數據中的骨架結構相似，同樣采用關節點連接關鍵的運動骨骼部分來構造滿足于人體運動特點的拓撲骨架層次結構。

2.2 運動捕捉數據骨架層次結構

運動捕捉技術是一種通過在捕捉對象的主要運動關節加裝傳感器設備來記錄現實角色運動信息數據的技術。通過運動捕捉數據來驅動虛擬角色骨架動作來實現運動動畫。運動捕捉數據中建立了模型的骨架層次結構，人體骨架以位于人體模型幾何中心的位置作為根節點，通過各個主要骨架運動關節的特點連接頭部和四肢形成一種具有層次結構的骨架模型，并且利用運動捕捉技術記錄的各個主要運動關節的運動數據來驅動根節點位移以及其他各關節點的旋轉來實現運動動畫。通過使用參數化骨架模型的方法，可以依據人體某一特定關節的長度來構造整個模型骨架，使得運動捕捉更具實時性，而且在一定程度上解決了由于捕捉對象骨架和預先建立骨架模型的不匹配的運動重定向問題。

2.3 參數化骨架模型建立

我們從之前所介紹的人物結構比例畫法以及標準人體八頭身比例分割示意圖中可以知道，如果給定初始長度值，我們就能夠利用這個定長來構造出整個人體結構層次骨架。所以，我們也可以利用參數化的方法調整骨架參數從而構造滿足不同特征的人體骨架。另外，針對人物關節角色動畫的應用，我們還可以利用參數來限制骨架各部分的自由度以及運動參數.

通常，我們定義人體模型臍部為整個人體骨架的根節點，用Root表示。人體模型的運動利用根節點Root的位移，以及各主要運動關節的旋轉來得到動畫，我們利用Ri來定義各關節部分的旋轉，Troot表示根節點的位移，因此我們可以得到整個骨架的運動方程：

其中i=（1.....n） 表示骨架關節點的標號。因此我們得到人體骨架Skeleton=（D1.，D2...Di-1），Di（1，2...i-1）表示人體骨架各部分長度。Joint =（J1，J2...Jn-1）來表示骨架各關節點位置。

在人體骨架模型中，我們假設人體頭頂至足底為身高H，頭高為H頭高，f為黃金分割率0.618，h為各部分骨骼長度。臍部作為頭頂至足底的黃金分割點，然而我們在8頭身比例分割圖中看到，以臍部分割，上身與下身的比例為3：7，但是我們在此遵循黃金分割率的條件，這樣我們可以得到更加美觀的人體模型。我們利用骨架各部分的比例特點，通過定義頭高為定值，從而得到各關鍵部分骨骼的長度值：

根據H-Animation標準的LOA1層級的定義以及為了滿足運動捕捉數據結構的要求，我們將人體骨架解構為16個主要關節部分，J1，J2，......J15 ，ROOT。骨架各關節點定義如圖2所示。

在構建人體骨架比例模型的應用系統中，我們將以上16個關節長度定義為由統一的頭高H表示，通過利用各部分關節長度的比例特點計算得到各部分長度的參數化公式，并將此統一化的骨架層次結構作為模型模板，根據不同應用的要求，通過調整骨架各部分參數來構造不同特征的骨架模型。

3 實驗結果

本文實驗系統運行于Intel Core2 Duo CPU P8600 2.4GHz， RAM 4GB的PC機上，Windows 7 操作系統，使用Windows Visual Studio 2010 Visual C++集成開發環境，并結合OpenGL軟件包實現。

4 結論

本文提出了一種基于人物骨架長度比例特點的參數化骨架模型建立方法。能夠快速準確的獲得標準的人體骨架。對于Poser等軟件，可以方便的建立整個標準人體骨架。并且根據運動捕捉數據的骨架層次結構建立骨架，能夠良好的滿足人物角色運動捕捉的要求，在Motion Builder，Maya等軟件中可以方便的將運動捕捉數據運用于骨架。然而，我們的方法是針對標準的人體骨架，當今的動畫電影領域要求我們能夠獲得擬人化的動畫形象。未來，我們希望能夠在此基礎上研究能夠快速并且方便的提取模型骨架的方法，建立關節骨架模型并獲得不同特點的動畫人物形象。

參考文獻：

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[6] CMU. CMU Graphics Lab Motion Capture Database[DB]. http：//mocap.cs.cmu.edu，2001.

第9篇：數字化技術方法范文

關鍵詞：機械工程；自動化技術；問題；改進方法

為了確保機械工程自動化技術實踐應用效果良好性，應在有效的改進方法支持下，對該技術存在問題進行及時處理。因此，需要提升機械工程自動化技術認知水平，靈活運用不同的改進方法處理好該技術的相關問題，發揮該技術優勢的同時為社會整體生產力的不斷提高提供保障。

一、機械工程自動化技術存在問題分析

（一）人才資源并不充足

隨著我國經濟發展水平的日益提升，機械工程自動化技術應用中中取得了眾多成果。但是，與西方發達國家相比，依然存在著一定的差距。具體表現在：（1）缺乏專業能力突出、實踐經驗豐富的人才，致使實踐生產中所需的管理、經營方式較為落后，影響了機械工程自動化技術實際作用的充分發揮；（2）技術性人才及管理人才數量不足，導致機械工程自動化技術應用難以達到預期效果，加大了該技術實踐應用中的問題發生率；（3）機械工程自動化技術實踐方面的人才匱乏，既有的技術人員理論知識扎實，但缺乏必要的實踐能力，致使該技術使用中遇到實際問題時未能得到科學處理。當前我國機械工程自動化技術發展受到了人才資源不足所造成的較大影響，制約著該技術應用領域的拓寬，需要采取科學的改進方法進行處理。

（二）管理理念較為落后，管理工作缺乏足夠的重視

當前我國工業化的生產水平有了較大的提升，為經濟發展速度的加快注入了活力。但是，由于機械化整體水平依然有待提升，與之相關的管理理念較為落后、管理工作缺乏足夠的重視，影響了機械工程自動化技術的實踐應用效果。具體表現在：（1）相關的企業在運用機械工程自動化技術的過程中，對該技術缺乏正確的認識，相關的管理工作未能落到實處，導致其發展速度緩慢；（2）運用機械工程自動化技術提高生產作業效率的過程中，由于既有的管理理念未能達到與時俱進要求，加上相關的管理人員創新意識不足，間接地降低了機械工程自動化技術水平；（3）未能根據機械工程自動化技術實踐應用中的要求，加強該技術管理，致使其使用中無法達到生產要求，給機械工程自動化技術推廣使用帶來了阻礙作用。與此同時，受到投入成本的影響，使得機械自動化技術實踐應用中的創新性并不突出，導致其管理缺乏有效性。

（三）發展規劃缺乏合理性、配套設施不完善

受到我國基本國情及技術水平影響，我國機械工程自動化技術使用中依然存在問題。其中，該技術的發展規劃缺乏合理性、配套設施不完善。具體表現在：（1）由于機械工程自動化技術使用中相關人員對其功能特性及技術優勢認識不足，導致其在市場推廣中的實際需求下降，給其未來發展帶來了較大的挑戰；（2）實踐過程中有關機械工程自動化技術的長遠發展規劃制定并不科學，導致有關該技術的投資熱情減少，影響著機械工程自動化技術的實踐應用效果；（3）機械工程自動化技術應用中未能與實際的生產要求充分地結合起來，致使該技術使用中的潛在價值挖掘不充分，影響著其長遠發展目標的順利實現。

二、處理機械工程自動化技術存在問題的改進方法分析

（一）加大專業人才培養力度，確保人才資源充足性

機械自動化應用的完善和提高既離不開專業的技術人才也離不開自動化管理人才，而人才的培養離不開教育，因此要重視對機械自動化領域相關人才的教育工作。從學校來說，要在理論教育的過程中加強實踐教育，注重培養機械自動化專業學生的實踐能力。一方面教學內容的選擇要與生產實際相結合，要注重研究實際問題，培養學生利用理論知識解決實際問題的能力；另一方面，教學過程中可以和企業合作，為學生提供在企業里實習的機會，幫助學生積累實際工作經驗。通過這些舉措的靈活使用，有利于增強機械工程自動化技術人才培養有效性，降低該技術實踐應用中的問題發生率。

（二）更新管理理念，重視技術管理工作

機械自動化技術實踐應用中存在著成本高、管理能力不足的問題，影響著該技術的實踐應用效果。因此，為了促進機械工程自動化技術發展，應對其實踐應用中的管理理念進行必要的更新，并落實好技術管理工作。具體表現在：（1）應根據機械工程自動化技術的應用概況，運用豐富的實踐經驗及技術管理方面的理論，確保其管理理念先進性；（2）在運用機械工程自動化技術的過程中，應結合其技術特點及實際的應用效果，給予其必要的重視，將相關的管理工作落到實處，并在管理中引進先進的自動化設備，確保其管理工作高效性。

(三）注重其發展規劃的合理制定，完善配套實施

在加快機械工程自動化技術發展速度的過程中，應注重其發展規劃的合理制定，并完善配套設施。具體表現在：（1）加強機械工程自動化領域內的形勢判斷分析，明確戰略目標，做好整體的規劃部署，確保其整體發展規劃制定合理性；（2）加強計算機技術、功能強大的自動化設備等使用，完善分鐘基礎設施，提高機械工程自動化技術作用下的生產效率；（3）優化自動化作業流程，加大自動化系統裝置設置中的投資力度，確保機械工程技術自動化技術應用效果良好性。

結束語：

機械工程自動化技術的高效利用，對于社會生產水平提升機相關領域產業規模擴大至關重要。因此，運用機械工程自動化技術完成相關的生產計劃時，應重視其中存在問題處理，加強針對性強的改進方法使用，促使該技術實踐應用中能夠達到預期效果，為社會的不斷進步提供必要的技術支持。

參考文獻：

[1]巢大為.淺談機械工程自動化技術存在的問題及改進方法[J].建材與裝飾,2016,(10).

[2]王普.機械工程自動化技術存在的問題及措施分析[J].黑龍江科技信息,2014,(36).