基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的材料設(shè)計(jì)對(duì)于商業(yè)設(shè)計(jì)的作用與意義研究

何芳

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，材料設(shè)計(jì)史教學(xué)方式日益豐富化，并對(duì)商業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定積極的作用和意義?；诖耍疚幕谖锫?lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)材料設(shè)計(jì)史教學(xué)對(duì)于商業(yè)設(shè)計(jì)的作用與意義進(jìn)行相關(guān)研究。圍繞材料設(shè)計(jì)史教學(xué)中動(dòng)態(tài)藝術(shù)的數(shù)據(jù)獲取和管理兩個(gè)方面展開研究，通過利用無標(biāo)識(shí)運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，提出一種非接觸的運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)獲取方法，對(duì)藝術(shù)史教學(xué)對(duì)于商業(yè)設(shè)計(jì)的作用與意義進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)表明，通過采用物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)藝術(shù)發(fā)展技術(shù)，材料設(shè)計(jì)史教學(xué)對(duì)商業(yè)設(shè)計(jì)具有重要的積極促進(jìn)發(fā)展的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；材料設(shè)計(jì)史教學(xué)；商業(yè)設(shè)計(jì)；作用；意義

1.引言

在漫長的歲月中，中華民族創(chuàng)造了豐富多彩、彌足珍貴的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。因此，材料設(shè)計(jì)史教學(xué)中主要包括3部分內(nèi)容，分別是數(shù)字化數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)展示及應(yīng)用。其中，數(shù)字化獲取和數(shù)據(jù)管理是材料設(shè)計(jì)史教學(xué)的核心，是完善商業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，材料設(shè)計(jì)史教學(xué)能有效地能夠促進(jìn)動(dòng)漫等商業(yè)設(shè)計(jì)新興文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有利于材料設(shè)計(jì)的保護(hù)和傳承（Yongbin L et al.2017）[1]。當(dāng)前，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景下，材料設(shè)計(jì)史教學(xué)的方法主要有視頻、動(dòng)作譜（舞譜）和運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)數(shù)據(jù)。因此，本文重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)采集和運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)檢索。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，圖形圖像、視頻及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展，高精度高保真的數(shù)字化保護(hù)技術(shù)與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)相結(jié)合，成為保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的新方法和新途徑（Wang L et al..2016）[2]。2005年國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)我國非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)作的意見》和2012年科技部發(fā)布的《國家文化科技創(chuàng)新工程綱要》中都強(qiáng)調(diào)"突破非物質(zhì)文化遺產(chǎn)數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)文化資源數(shù)字化保護(hù)和開發(fā)利用。"同時(shí)，科技部、文化部聯(lián)合啟動(dòng)了“十二五”國家科技支撐計(jì)劃"文化資源數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用示范"項(xiàng)目。因此，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了材料設(shè)計(jì)史教學(xué)在商業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮極大的作用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.實(shí)證分析

靈敏度是關(guān)于前景像素的召回率，圖1為靈敏度的結(jié)果比較，從圖中可知，我們的算法在 Planes，Airshows，Kite，Skating-ISU 和 Kendo-EKC 數(shù)據(jù)集上好于 其它兩種算法，在Skating和Kendo-Kendo兩個(gè)數(shù)據(jù)集上接近Meng的方法，且好于Joulin的方法間。平均值分別高于Joulin的方法、Meng的方法1.6%和 14.1%。特異性主要表現(xiàn)的是關(guān)于背景像素的召回率，結(jié)果如圖3所示。除了在 Smata2數(shù)據(jù)集上結(jié)果比其它兩種方法差以外，在其它數(shù)據(jù)集上特異值及其方差都 好于或者接近最好值，整體的均值高于其它兩種方法。

錯(cuò)誤率是對(duì)前景提取整體的錯(cuò)誤評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)錯(cuò)分的像素個(gè)數(shù)占所有像素的比率。由于Skating數(shù)據(jù)集中含有不連續(xù)的圖像區(qū)域，而Meng的方法只從中選擇最理想的一個(gè)區(qū)域，從而導(dǎo)致部分前景區(qū)域劃分為背景區(qū)域，以及部分背景區(qū)域劃分為前景區(qū)域，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤率高于其它兩種方法。在Smata2數(shù)據(jù)集中，前景和 背景相似，特別是很難找到確定的邊緣，從而導(dǎo)致我們的方法的錯(cuò)誤率高于其它 兩種方法。整體錯(cuò)誤率的均值我們方法好于其它兩種方法，結(jié)果分別小于其它兩種方法2.1%和3.1%。

在具體運(yùn)用中，我們采用8個(gè)同步灰點(diǎn)CCD彩色攝像機(jī)進(jìn)行多視角硬件觸發(fā)同 步采集，攝像機(jī)焦距為5mm。視頻分辨率為648*490，幀率為60fj/s。無 標(biāo)識(shí)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)主要分為攝像機(jī)標(biāo)定，目標(biāo)提取，姿態(tài)估計(jì)三部分。

攝像機(jī)標(biāo)定經(jīng)過這么多年的研宄，己經(jīng)有比較成熟的技術(shù)。目前常用的方法有Tsai方法和張正友方法。這兩種方法主要采用棋盤格作為標(biāo)定場。孫運(yùn)達(dá)博士就地取材，利用房間內(nèi)鋪有固定尺寸的正方形地板磚的角點(diǎn)，在角點(diǎn)處貼附打印的標(biāo)識(shí)點(diǎn)，從圖像中檢測標(biāo)識(shí)點(diǎn)，利用Tsai方法進(jìn)行平面標(biāo)定場的全局優(yōu)化標(biāo)定算法。然而，多攝像機(jī)標(biāo)定要求在同一個(gè)世界坐標(biāo)系下，通常需要人工標(biāo)記坐標(biāo)原點(diǎn)；同時(shí)，為了保證標(biāo)定的精度，攝像機(jī)采用俯視角度拍攝盡可能多的標(biāo)識(shí)點(diǎn)，造成人體運(yùn)動(dòng)的范圍狹小，不利用捕捉大范圍的動(dòng)作。本文采用Svoboda矩陣分解標(biāo)定方法及其提供的多攝像機(jī)標(biāo)定軟件進(jìn)行標(biāo)定。矩陣分解法的特點(diǎn)是先將多幅圖像間的對(duì)應(yīng)點(diǎn)有序的排成一個(gè)矩陣，然后通過奇異值分解，將該矩陣分解成攝影投影矩陣和空間點(diǎn)矩陣的乘積。在我們的系統(tǒng)中，我們?cè)谶\(yùn)動(dòng)捕捉空間中移動(dòng)一個(gè)自制的紅色小球，多攝像機(jī)同步錄制視頻，這樣同一時(shí)間點(diǎn)小球的位置在多攝像機(jī)中的投影形成對(duì)應(yīng)點(diǎn)，通過跟蹤紅色小球的位置就可以很容易的構(gòu)造出對(duì)應(yīng)點(diǎn)矩陣。小球的移動(dòng)軌跡盡可能的覆蓋整個(gè)成像平面。

3.結(jié)論

隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，現(xiàn)代商業(yè)設(shè)計(jì)雖呈多元化發(fā)展趨勢，它與設(shè)計(jì)的民族性與地域性并不矛盾，相反，設(shè)計(jì)的民族性和地域性恰是設(shè)計(jì)作創(chuàng)新與個(gè)性化的一大特色。這并不是排斥向國外優(yōu)秀設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的可能性，材料設(shè)計(jì)史的教學(xué)對(duì)于商業(yè)設(shè)計(jì)而言，卻在一定程度上發(fā)揮著重要的作用與意義。本文基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的材料設(shè)計(jì)史教學(xué)對(duì)于商業(yè)設(shè)計(jì)這一課題進(jìn)行了研究，提出了一種基于拉班符號(hào)的運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)檢索方法，解決了運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)檢索中的樣本輸入問題。通過多視角影像技術(shù)、運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)、動(dòng)作譜記錄的并行記錄方式，及相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理和展示技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)動(dòng)態(tài)藝術(shù)數(shù)字化采集、保存、管理及展示的支撐平臺(tái)。通過數(shù)字影像、運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)和拉班動(dòng)作譜王重技術(shù)的協(xié)同記錄及展示，優(yōu)勢互補(bǔ)，最終完整全面的芝術(shù)設(shè)計(jì)史文化資源，充分發(fā)揮其教學(xué)對(duì)商業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展作用和積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及其云化平臺(tái)的開放性評(píng)估[J].賈雪琴，胡云，邢宇龍.信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全.2018（01）