基于物联网发展的材料设计对于商业设计的作用与意义研究

何芳

摘 要：随着物联网的快速发展，材料设计史教学方式日益丰富化，并对商业设计产生一定积极的作用和意义。基于此，本文基于物联网的发展，对材料设计史教学对于商业设计的作用与意义进行相关研究。围绕材料设计史教学中动态艺术的数据获取和管理两个方面展开研究，通过利用无标识运动捕捉技术，提出一种非接触的运动捕捉数据获取方法，对艺术史教学对于商业设计的作用与意义进行了分析。实验表明，通过采用物联网动态艺术发展技术，材料设计史教学对商业设计具有重要的积极促进发展的作用。

关键词：物联网；材料设计史教学；商业设计；作用；意义

1.引言

在漫长的岁月中，中华民族创造了丰富多彩、弥足珍贵的非物质文化遗产。因此，材料设计史教学中主要包括3部分内容，分别是数字化数据获取、数据管理、数据展示及应用。其中，数字化获取和数据管理是材料设计史教学的核心，是完善商业设计基础。随着物联网的不断发展，材料设计史教学能有效地能够促进动漫等商业设计新兴文化产业的发展，有利于材料设计的保护和传承（Yongbin L et al.2017）[1]。当前，在物联网发展的背景下，材料设计史教学的方法主要有视频、动作谱（舞谱）和运动捕捉技术数据。因此，本文重点关注运动捕捉数据采集和运动捕捉数据检索。随着物联网技术的进步，图形图像、视频及计算机视觉技术的发展，高精度高保真的数字化保护技术与非物质文化遗产保护相结合，成为保护非物质文化遗产的新方法和新途径（Wang L et al..2016）[2]。2005年国务院发布的《关于加强我国非物质文化遗产保护作的意见》和2012年科技部发布的《国家文化科技创新工程纲要》中都强调"突破非物质文化遗产数字化关键技术，加强文化资源数字化保护和开发利用。"同时，科技部、文化部联合启动了“十二五”国家科技支撑计划"文化资源数字化关键技术及应用示范"项目。因此，物联网数字信息技术的发展，在很大程度上促进了材料设计史教学在商业设计中发挥极大的作用，具有重要的现实意义。

2.实证分析

灵敏度是关于前景像素的召回率，图1为灵敏度的结果比较，从图中可知，我们的算法在 Planes，Airshows，Kite，Skating-ISU 和 Kendo-EKC 数据集上好于 其它两种算法，在Skating和Kendo-Kendo两个数据集上接近Meng的方法，且好于Joulin的方法间。平均值分别高于Joulin的方法、Meng的方法1.6%和 14.1%。特异性主要表现的是关于背景像素的召回率，结果如图3所示。除了在 Smata2数据集上结果比其它两种方法差以外，在其它数据集上特异值及其方差都 好于或者接近最好值，整体的均值高于其它两种方法。

错误率是对前景提取整体的错误评价，评价错分的像素个数占所有像素的比率。由于Skating数据集中含有不连续的图像区域，而Meng的方法只从中选择最理想的一个区域，从而导致部分前景区域划分为背景区域，以及部分背景区域划分为前景区域，从而导致错误率高于其它兩种方法。在Smata2数据集中，前景和 背景相似，特别是很难找到确定的边缘，从而导致我们的方法的错误率高于其它 两种方法。整体错误率的均值我们方法好于其它两种方法，结果分别小于其它两种方法2.1%和3.1%。

在具体运用中，我们采用8个同步灰点CCD彩色摄像机进行多视角硬件触发同 步采集，摄像机焦距为5mm。视频分辨率为648*490，帧率为60fj/s。无 标识运动捕捉系统主要分为摄像机标定，目标提取，姿态估计三部分。

摄像机标定经过这么多年的研宄，己经有比较成熟的技术。目前常用的方法有Tsai方法和张正友方法。这两种方法主要采用棋盘格作为标定场。孙运达博士就地取材，利用房间内铺有固定尺寸的正方形地板砖的角点，在角点处贴附打印的标识点，从图像中检测标识点，利用Tsai方法进行平面标定场的全局优化标定算法。然而，多摄像机标定要求在同一个世界坐标系下，通常需要人工标记坐标原点；同时，为了保证标定的精度，摄像机采用俯视角度拍摄尽可能多的标识点，造成人体运动的范围狭小，不利用捕捉大范围的动作。本文采用Svoboda矩阵分解标定方法及其提供的多摄像机标定软件进行标定。矩阵分解法的特点是先将多幅图像间的对应点有序的排成一个矩阵，然后通过奇异值分解，将该矩阵分解成摄影投影矩阵和空间点矩阵的乘积。在我们的系统中，我们在运动捕捉空间中移动一个自制的红色小球，多摄像机同步录制视频，这样同一时间点小球的位置在多摄像机中的投影形成对应点，通过跟踪红色小球的位置就可以很容易的构造出对应点矩阵。小球的移动轨迹尽可能的覆盖整个成像平面。

3.结论

随着物联网的快速发展，现代商业设计虽呈多元化发展趋势，它与设计的民族性与地域性并不矛盾，相反，设计的民族性和地域性恰是设计作创新与个性化的一大特色。这并不是排斥向国外优秀设计学习的可能性，材料设计史的教学对于商业设计而言，却在一定程度上发挥着重要的作用与意义。本文基于物联网发展的材料设计史教学对于商业设计这一课题进行了研究，提出了一种基于拉班符号的运动捕捉数据检索方法，解决了运动捕捉数据检索中的样本输入问题。通过多视角影像技术、运动捕捉数据、动作谱记录的并行记录方式，及相应的数据管理和展示技术，构建一个动态艺术数字化采集、保存、管理及展示的支撑平台。通过数字影像、运动捕捉数据和拉班动作谱王重技术的协同记录及展示，优势互补，最终完整全面的芝术设计史文化资源，充分发挥其教学对商业设计的发展作用和积极的意义。

参考文献

[1]物联网平台及其云化平台的开放性评估[J].贾雪琴，胡云，邢宇龙.信息技术与网络安全.2018（01）