基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法技术

本发明专利技术提出一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法：该方法提取国内外飞机驾驶舱内饰特征，选择色彩作为树裂变主要标准，通过C4.5算法构建内饰特征分类树；通过K‑means算法选择聚类中心，多次迭代得到最佳的聚类结果；通过Apriori算法对不同聚类的实例挖掘相关的关联规则；建立内饰风格的模型定义，形成驾驶舱内饰风格的初步方案；根据驾驶舱内饰设计关键因素的设计准则与相关要求形成设计约束。本发明专利技术具有设计快速方便、形成方案质量高等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法
本专利技术属于LY03航空系统
，具体涉及一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法。
技术介绍
飞机驾驶舱是飞行员的主要活动场所，是飞行控制的人机交互节点，飞行员通过操纵驾驶舱内的控制部件与各种设备完成对飞机的控制、监控从而完成飞行任务。飞机驾驶舱内部装饰设计的优劣不仅影响飞行员的生理反应和心理活动，而且将直接影响飞行员的工作效率和飞行安全，良好的驾驶舱舱内饰设计是飞行员顺利完成飞行任务的重要保证。飞机驾驶舱内饰设计的目标是帮助设计人员从工程、环境、心理等多个角度，通过控制一些内饰因素的变化，产生整体的影响力，使得驾驶舱的人机工效得到一定的提升。驾驶舱内饰设计要素主要包括色彩、照明、材料、造型、布局等，同时还需要考虑周围的环境因素，包括噪声、震动、温度、气味、气压、平衡感等。常用的驾驶舱内饰设计方法研究包括三个方面：第一是通过基础学科对基本元素的研究成果加上统计分析来确定内饰设计中不同变量的影响机理；第二是检测飞行员在不同内饰环境中行为的不同表现；第三是对多指标下的内饰环境如何建立一套科学的系统评价方法，进而更加清楚了解内饰要素对飞行员的影响程度。飞机驾驶舱内饰设计的一般方法主要为：模仿借鉴法，即从造型、色彩和材质的表面肌理、结构形式等方面进行比较分析，针对可取部分进行消化吸收，对其他部分进行改进或重新设计；自由发挥法，即利用设计者的经验，拓宽设计思路，发挥创造性思维，最终形成设计方案；希望点列举法，即设计者根据自己的工程经验提出对驾驶舱设计所希望达到的设想，召集各方人员召开希望点列举会，集思广益，针对所提出的希望点进行归纳，提出解决和实施的方法；缺点列举法，即对现有的同类机种的装饰进行解剖，列举出造型、色彩、表面肌理、照明形式及结构等方面存在的不足和缺点，分析原因，找出关键，最后提出改进措施和解决办法，并用于新设计的装饰中；形态分析法，即将需要装饰的部分分解成独立的部分，对每个部分都列出可能的造型、色彩、材质等形式，然后进行排列、组合以得到若干个不同的装饰方案，对各方案的优缺点进行比较分析，最后确定设计方案；形体结构协调法，这是处理装饰造型及结构与总体、结构及其他系统间相互关系的方法，该方法主要用于装饰方案设计阶段，用来避免彼此之间的不协调而影响方案的实施。现有的飞机驾驶舱内饰设计方法主要从设计流程的可操作性出发，建立初步的整体方案再进行改进或者局部设计形成整体的思路完成内饰设计，缺乏系统手段对内饰相关的复杂机理与设计要素之间的耦合影响进行针对性的设计与评估，尤其因为内饰设计方案的工效评估并不独立，内饰设计方案的质量与飞行员完成飞行任务工效密切相关，内饰设计需要考虑驾驶舱的复杂环境与飞行员的工作状态，这已经大大超越了常用内饰设计方法能涉及的范围，因此作为驾驶舱工效设计的重要一环，内饰设计需要在一定的约束范围内进行，这种范围的定义可以保证内饰设计的基本质量，也可以提高内饰设计的效率。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法。本专利技术采用以下技术方案：一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法，其按如下步骤：一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法，其设计过程如下步骤：第一步，对典型飞机驾驶舱进行内饰特征提取、选择和构造；选择不产生新特征，对不构成内饰设计影响的特征进行降维处理；数据缺失内容通过数据分析产生的依赖规则补充数据。第二步，利用C4.5算法，以色彩为主要裂变标准，构建内饰特征分类树；按照主色调、其它色彩、照明、造型、材料的先后次序裂变。第三步，利用K-means算法，对不同驾驶舱内饰实例进行聚类；初始以主色调作为聚类中心，对靠近的对象归类，再通过迭代更新聚类中心的值，直至得到最优的聚类结果。第四步，利用Apriori算法，对不同聚类的实例，挖掘不同风格的关联规则；关联规则采用形如X→Y的蕴涵式。第五步，建立内饰风格的模型定义；模型定义包括风格集、约束集、关联规则集、风格聚合度等内容。第六步，形成驾驶舱内饰风格的初步方案。初步方案包括方案所属的风格、对应风格的关联规则等内容。第七步，根据驾驶舱内饰设计关键因素的设计准则形成相关约束。相关约束的定义以色彩的设计准则作为基础，照明、材料、造型依次迭代定义，形成多关键因素迭代的约束定义方法。第八步，根据驾驶舱内饰风格与设计约束形成内饰设计方案。有益效果：本专利技术通过对现有的典型机型驾驶舱内饰信息进行整体分析与特征提取，构造分类树，对不同风格的驾驶舱进行聚合并形成关联规则，形成风格的定义，给出不同风格的设计方案；该方法具有设计快速方便、形成方案质量高等优点。附图说明图1为基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法基本流程；图2为基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法详细实施步骤。具体实施方式第一步，内饰特征提取、选择和构造：通过提取函数在原有特征中提取关键特征集、降维特征集、通过推断或创建附加的特征来发现特征之间联系的缺失信息和扩展特征空间。1)特征提取特征提取是一个过程，通过某种函数映射从原有的特征提取一个新的特征集。假设有n个特征(或属性)A1，A2，A3…An，特征提取后我们有新特征集B1，B2，B3….Bm(m<n)，Bi＝Fi(A1，A2，A3…An)，Fi是映射函数，1≤i≤m。为了找到好的变换，通常需要计算密集的搜索。特征提取的目标是通过某种变换，根据某种性能度量找到一个最小的新特征集。特征映射算法包括前馈神经网络和主成分分析算法。2)特征选择特征选择不同于特征提取，不产生新特征。它是一个过程，用于从有N个特征的原集合中选择M个特征的子集，使得按照某种标准，特征空间的降维是最优的。3)特征构造特征构造的过程是通过推断或创建附加的特征来发现特征之间联系的缺失信息和扩展特征空间。假设有n个原特征A1，A2，A3，…，An，进行特征构造后，我们可能有m个附加的特征An+1，An+2，...，An+m。新特征At(n<t<n+m)可以通过在原特征集的Ai和Aj执行逻辑操作得到，i≠j，1≤i≤n，1≤j≤n。例如一个二维问题可以通过构造面积维B1转换为一个一维问题。第二步，构建内饰特征分类树：分析驾驶舱设计因素，因为主色调颜色面积最大、影响最大、最重要，选择主色调作为分类树的主要特征，建立清晰归类的分类树。1)树的分裂变量的确定选择色彩相关的40个特征值可以用来建立分类树，这里需要建立的不是纯度最好的树，需要的是能清晰归类，这是需要对数据进行处理。2)被选择的变量的分裂点的标准根据国内外相关飞机驾驶舱配色进行整理分类，依次获得灰色、蓝色、黑色..等色彩节点，对树进行分裂。3)树停止生长的标准分裂后的树已经能覆盖大部分(90％)以上的数据，已无需再进一步分类。第三步，不同驾驶舱内饰实例进行聚类：通过K-means算法，以空间中不同风格的特征作为聚类中心，对靠近的对象归类，经过多次迭代，逐次更新聚类中心的值，直到最好的聚类结果。假设要把内饰实例分为x个风格类别，算法描述如下：(1)适当选择x个类的初始中心；(2)在第k次迭代中，对任意一个样本，求其到x各中心的距离，将该样本归到距离最短的中心所在的类；(3)利用均值等方法更新该类的中心值；(4)对于所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法，其设计过程如下步骤：第一步，对典型飞机驾驶舱进行内饰特征提取、选择和构造；第二步，通过C4.5算法以色彩为主要裂变标准构建内饰特征分类树；第三步，采用K‑means算法对不同驾驶舱内饰实例进行聚类；第四步、采用Apriori算法对不同聚类的实例挖掘不同风格的关联规则；第五步，建立内饰风格的模型定义；第六步，形成驾驶舱内饰风格的初步方案；第七步，根据驾驶舱内饰设计关键因素的设计准则形成相关约束；第八步，根据驾驶舱内饰风格与关键因素设计准则形成内饰设计方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法，其设计过程如下步骤：第一步，对典型飞机驾驶舱进行内饰特征提取、选择和构造；第二步，通过C4.5算法以色彩为主要裂变标准构建内饰特征分类树；第三步，采用K-means算法对不同驾驶舱内饰实例进行聚类；第四步、采用Apriori算法对不同聚类的实例挖掘不同风格的关联规则；第五步，建立内饰风格的模型定义；第六步，形成驾驶舱内饰风格的初步方案；第七步，根据驾驶舱内饰设计关键因素的设计准则形成相关约束；第八步，根据驾驶舱内饰风格与关键因素设计准则形成内饰设计方案。2.如权利要求1所述的一种基于风格约束的飞机驾驶舱内饰设计方法，其特征是：第二步，通过典型的飞机驾驶舱内饰数据特征提取建立内饰特征分类树，通过主色调作为根节点裂变的主要标准，以色彩作为后续列表的主要标准。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙有朝，徐争前，谈卫，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32