基于语义的参数化图形设计方法研究

摘　要：随着计算机辅助设计技术的不断进步，参数化的图形设计方法给广大设计人员带来极大的便利，但仍然存在精度不高和人工耗费过多等缺点。针对这一问题，本文将语义计算技术应用到图形设计领域，提出了一种基于语义的参数化图形设计方法，提高了图形设计过程的自动化水平，在不影响设计质量的前提下，降低了人工耗费。

关键词：参数化设计；语义计算；图形设计
　　引言
　　随着信息技术的不断发展，计算机辅助设计CAD应用越来越广泛，设计人员已经彻底从逐笔性的手工绘图中解放出来，而是希望借助工具包和行业软件通过参数的调整和板式的设计自动化地生成产品的图形。
　　基于这一思想，参数化图形的设计方法产生。参数化图形设计的思路是图形创建和修改上的一次革新。它将几何模型的形状特性表示为约束，通过参数的定义来控制设计结果，实现基于参数调整的图形设计。参数化的设计方法虽然从某种程度上提高了绘图设计的可定制性，但仍然需要一定量的人工配置和参数校验过程，这也制约其进一步发展。
　　针对这一问题，本文将语义技术应用到参数化的图形设计过程中，通过构图需求的元数据封装和语义化推理，有效提高了构图过程的自动化和可配置性，减少了人工耗费。
　　传统参数化构图方法
　　要使用基于参数的构图方法，前提条件是所使用的组件必须高度模块化和参数化，这样针对不同的需求只需要调整相应的参数即可，而不需要经过重新计算，传统的参数化构图模型有两个主要的步骤，具体如图1所示：

图1 传统参数化构图模型
　　（1）采集步骤，构图软件的设计者需要将一些预先定义的图元和模板进行精确的参数采集和尺寸测量，并按照一定的结构进行存储到数据库中；（2）设计阶段，图形设计者首先理解相应的设计需求，然后在模版库中选择合适的模板，并按照需求进行修改，输出样品，再经过反复修改最终定稿。
　　一般来说，在图形和构图模式的参数化存储过程中，需要考虑（1）图属性；（2）表属性；（3）块信息等较为丰富的图元信息存储结构。
　　此外，需要使用XML的方式存储构图模式，并采用可视化的方式对设计的中间过程和最终结果进行展现。
　　这一方法虽然在某种程度上奏效，但是其参数较为简单，不能满足越来越复杂的构图要求，同时也需要设计者对整个构图过程较为熟悉，才能保证构图过程的正确性和完备性，代价相对较高，需要耗费大量的人力。
　　实际范例
　　以空调通风机为例，传统的通风机往往只能以固定的转速工作，而为了节店和降低噪声的需要，目前的通风机往往采用了智能化的控制装置，该装置通过温控探头和控制转轴的引入来调节空调通风机的转动频率，需要在传统设计的基础上新增若干组件。基于参数的构图设计方法需要修改模板，并进行重新设计和构图，工作量较大，而基于语义的参数构图法只需要更新本体库，加入如下图所示的语义分支。

图2 智能控制本体分枝
　　在具体设计的时候首先获取自然语言描述的需求，例如“设计适合功率为1000w的壁挂式智能速控空调通风机”，语义解析模块会首先抽取结构化的特征词汇组（功率=1000，壁挂式，智能速控，空调通风机）
　　语义匹配模块首先搜索到智能速控空调通风机，选择相应的模块，然后根据功率约束进行推理，选择相关的图元信息和构造方式，并且按照可视化的方式自动化呈现给用户，用户的修改请求也将会被传化为可修改的步骤进行图元的修正，随着软件的使用，本体库会不断扩展和丰富，其推理能力也会不断增强。
　　结论
　　本文提出了一种基于语义的自动化构图方法，通过这种方法，设计人员不需要为随时随地考虑模式选择和样例修正的问题，而将这些工作都交给智能化的语义引擎来处理，使得设计目标各部分的位置调整和修改更为便捷，有效提高了图形输入的效率，改善了图件编绘系统的灵活性和适应性，在将来的研究中将会进一步扩充本体库和描述属性，以达到更加智能的设计流程。
　　参考文献
　　. 制冷技术, 1999. 4(54): p. 23-25.