人工智能在陶瓷設計與生產中的研究與應用

李彩

摘要：隨著現代科學技術的發展，智能化的高科技融入到各行各業，并越發體現出它的優勢。而屬于傳統行業的陶瓷制作也在應用新的技術，比如將3D打印陶瓷技術應用到陶瓷制作中去。但在陶瓷設計與檢驗方面卻還是傳統的人工方式，本篇文章主要研究與嘗試借助智能化的人機互動云平臺進行陶瓷設計與檢測等，比如在陶瓷設計初期使用眼動儀能夠精確捕捉與測試者觀看陶瓷物體的主要關注點，精準捕捉測試者觀看測試陶瓷目標物體時的面部表情，記錄測試者的生理反應，或者是測試者觀看測試陶瓷主體物時的血壓、興奮點等信息，這些陶瓷設計與檢測相關的信息都將會以可視化的圖片形式展現出來，以此用來作為陶瓷設計或者檢測的依據，幫助設計者或者企業快速確定設計方向進行產品設計，完成產品的檢測等工作。

關鍵詞：人工智能;陶瓷藝術設計;人機互動;眼動分析

1 智能化環境下陶瓷藝術設計背景及其發展

傳統的陶瓷設計思路一般是基于情感、感觀、大環境的影響下進行設計陶瓷，比如情感方面體現設計者想要表達某種確定的思想、情感而設計的;感官設計方面體現設計者仿生某個物體，運用固定或者傳統的設計思維;大環境的影響則是體現設計者表達環保，體現人與自然和諧，尊重自然，敬畏自然等主題。而智能化環境下的設計則是首先搜索到現代市場的主流、消費者喜好，進行有目的的陶瓷設計，借助眼動儀、腦電波等多種設備能夠將人的信息進行多方面的，可視化地表現出來，人們對陶瓷的造型、裝飾、色彩等細微細節的感受與認知進行綜合檢測與提取，設計者通過這些可視化的信息進行分析，從而精確設計出針對不同人群的陶瓷產品。

隨著智能化環境的深入與不斷探索，應用與產品中的案例越來越廣泛，比如人的駕駛情況測試，室內設計中室內環境的布局與色彩設計，都能很好地用智能設備搜集到與客戶對整體設計的喜好、色彩設計的滿意度等等，都會以可視化的數據呈現出來，并且在更多的領域應用的越來越成熟。

2智能化技術應用的現狀

2.1多系統工具結合，測試范圍廣

現在越來越成熟的人機環境同步云平臺，可根據產品需要進行有目的的，多范圍的，科學化地進行測試并將數據進行對比與綜合分析，即將人、機器、環境等數據進行收集與綜合人機工效分析，尤其是對人機—環境系統從人—信息系統，人—物理系統以及系統整體分別進行人機交互評估以及人因與工效學的智能評價。

人機環境同步云平臺采用主客觀結合多維度數據驗證的方法，數據同步種類包含大腦認知數據，視覺數據（視線交互與眼動追蹤系統）等一系列客觀量化數據。可根據研究需要選擇進行有針對性的軟件，有目的地進行測試分析，比如最常用的HRV?心率變異性分析軟件、EDA?皮膚電導分析軟件、EMG?肌電分析軟件、RESP?呼吸分析軟件、行為觀察分析軟件、面部表情分析軟件、VR眼動分析軟件。同時研究人員需要做深入的研究和分析，平臺可提供數據后期分析的強大工具。

2.2數據同步分析與可視化表現

智能化平臺可將研究者所做數據轉化為可視化的圖片，通過觀看圖片測試信息，使研究更加直觀甚至高效，有利于研究數據的綜合分析。同時數據所有參數，特別是將抽象的心理反映，測試者個人喜好等同步采集、分析與統計。將所有人機環境測試數據如眼動、生理、行為等數據同步分析并實現交叉性驗證統計分析，進一步對多通道人機環境數據指標之間的相關性進行融合分析，多方向的測試與數據分析是研究更加精準、科學。

3智能化技術對陶瓷藝術設計的影響

3.1智能化技術對陶瓷設計前期的影響

現在的陶瓷產品在設計之初需要進行前期調研，那么調研就需要大量的調研工作，比如做大量調查問卷，調研不同陶瓷銷售點，如果想對調查對象問題進行深入調研，需要找大量調研對象，花費大量時間與經歷進行數據采集，對比分析。大多數的分析存在滯后性，也就是在調研的同時，每個測試者測試的時間，測試點的位置，心情都會影響研究效果。如果使用智能平臺完成前期的調研，采集信息將會更加準確、全面，可視化，而且更便于系統分析。

智能化測試平臺運用在不同造型陶瓷產品的嘗試研究，觀察不同測試者對關注點數據。圖一是針對這個背景我們將進行調研與測試，測試的其中一個方向是花瓶裝飾圖案喜好，不同的觀察者在短時間內觀察花瓶，VR眼動分析軟件將會搜集到觀察者的看到花瓶的點的位置，然后將觀察者觀看的每個點地觀看前后順序、觀看時間進行數據標注并以圖片形式展現出來，比如這個花瓶裝飾圖案看到30個點，那么第一個點就是觀看者第一個注意到的地方，圖案的大小也顯示出觀看者關注的時間長短，數字圓圈越大表示觀看的時間越長。同理，VR眼動分析軟件以類似的方法搜集花瓶的造型、設計感、制作質量等等。那么VR眼動分析軟件在搜集觀察者關注信息的同時存在一個問題，在關注的順序與時間上能快速搜集與記錄下來，如何知道觀察者是否喜歡這個產品呢，這里就用到了面部表情分析軟件，觀察者在觀察時的喜怒哀樂表情都會被搜集與記錄下來，如圖二 面目表情分析圖，智能化設備會將觀察者的五官變化用多個點進行記錄下來，這樣能快速準確記錄每次面部變化。最后人機環境同步云平臺，將以上人、機器、環境等數據進行收集與綜合人機工效分析，最后以圖片可視化的形式展現出來作為設計與檢驗研究的數據。

3.2智能化技術對陶瓷制作過程的影響

陶瓷產品大多需要制作出實物經過市場檢驗才能確定是否符合設計人群的需求，這就說明需要人力、物力、財力等各方面的付出，才能實現陶瓷成品走向市場。而這里我們借助人機環機云平臺的進行數據搜集，可以省去中間的制作產品所消耗的人力、物力、財力。在制作產品是我們只需要將設計的陶瓷產品制作成虛擬3D立體造型，觀察者可以直觀地看到產品的造型、色彩、設計等各方面，猶如VR眼動分析陶瓷花瓶一樣，用3D立體造型來代替實物的陶瓷花瓶，將觀察者的色彩、設計、造型喜好進行搜集與記錄下來，通過一定數量的測試與搜集數據來確定產品是否適合相應人群，能否進行批量化生產，這也就達到了我們的最終目的。

3.3智能化技術對陶瓷成品檢驗的影響

陶瓷產品不僅在前期設計中可以應用，在后期陶瓷成品中具有很大的應用空間，產品的檢驗時候可以使用智能檢測設備檢測到產品的是否光滑、畫面制作流暢等方面，在陶瓷領域的應用會越來越廣泛。

4 結語

本論文主要介紹了智能化對陶瓷設計與研究的發展情況與應用，主要應用了人機云平臺中的VR眼動分析軟件與面部表情分析軟件進行陶瓷設計與研究。但是對于陶瓷在智能化環境下的研究還需要進一步在深化與拓展，包括更多的智能化軟件，例如HRV?心率變異性分析軟件、EMG?肌電分析軟件、RESP?呼吸分析軟件、行為觀察分析軟件將進一步在陶瓷方面的應用，最終能夠實現高效陶瓷設計與制作、檢測工作，希望能夠推動智能化在陶瓷領域的應用。

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唐山工業職業技術學院 063200