基于脸部审美规则建立的汽车前脸评价模型
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于脸部审美规则建立的汽车前脸评价模型范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：汽车文化来源于西方，相当一部分中国消费者对汽车不了解、对汽车的审美懵懵懂懂。他们判断汽车的美丑往往基于他们以往的审美经验，比如以判断人脸美丑的逻辑判断汽车前脸的美丑。为了适应这样的审美方式，文章将人脸审美研究引入汽车审美研究中，以人脸模型为参照建立起汽车前脸的量化模型。基于这个模型汽车设计研究者可以方便地将汽车脸谱的设计与人脸表情、个性、面相的表达相比对，做进一步的设计方案评估和汽车脸谱审美分析规则研究等。在这一模型中，汽车前脸被量化为39个关键点构成的模型，39个关键点分别定义了前脸轮廓、引擎盖折线、前大灯、格栅等前脸关键要素，抽象而全面地概括出一个汽车前脸的视觉形象。
一、引言：为什么从人脸入手研究汽车前脸
（一）对汽车缺乏审美经验的消费者来说，汽车前脸的审美偏好是人脸审美的延伸
2002年随着中国加入WTO，中国汽车市场进入私车时代，这是中国普通消费者第一次真正接触汽车文化。与欧美国家消费者长期接触和成长与汽车文化不同，大多数的消费者对汽车文化不了解、对汽车技术不了解、也对汽车造型的审美懵懵懂懂。
不懂汽车的人是如何判断汽车的美与丑的？很大程度上他们会借鉴他们已有的审美经验。对他们来说最熟悉的莫过于汽车前脸这张“脸”，他们在判断一辆车的设计所传达的信息时，往往将他们对人脸的审美经验扩展到汽车前脸上来。
（二）以设计人脸脸谱的视角设计汽车脸谱
消费者以看人脸的方式看汽车的前脸，这也要求汽车前脸的设计无论是表情还是面相都不能触犯人脸审美的忌讳（比如中国文化中所谓的“凶相”或是流行文化中的“小三脸”等）甚至还应主动迎合人们对于脸的审美偏好。
这要求汽车脸谱的认知研究加入设计前期研究工作中去。而本文即着力于为这一研究提供量化的基础，建立一个与人脸相对应的汽车前脸模型，以供脸谱设计和脸谱认知研究应用。
（三）人脸的量化模型研究成果丰富，值得借鉴于汽车脸谱量化模型中
计算机领域对如何提取人脸中的关键点、线、面有系统的、量化的方法，心理学领域也有许多研究测试人对于不同表情不同面相的心理反应。他们的研究历史更长、方法更精确。
近年，感性工学的方法渗透到产品脸谱设计的研究中，这些研究中对于“表情”和“面相”还处于定性研究的阶段。借鉴人脸研究的成果，探究如何定量地、理性地研究产品脸谱设计将对产品设计实践有深远的指导意义。
总而言之，人脸研究与汽车前脸设计研究具有潜在共通性，而人脸研究的理论更完整成果更丰富，这是本文选择从人脸模型入手构建汽车前脸模型的原因。
二、人脸审美研究模型
人脸检测、表情识别技术的第一步都是提取人脸的视觉要素。要素提取的方法可以为汽车前脸要素提取做借鉴。
（四）人脸要素的提取方法：现状
人脸检测技术主要分为四种：基于知识的，基于特征的，基于模板匹配的，和基于统计模型的。其中前三种都涉及人脸要素提取的步骤，提取的方法如下：
基于知识的要素提取方法
这一方法的核心是将人脸图像做径向编码，并将其各个小块里的灰度与人脸/表情模板做比对，以此实现人脸识别和表情识别。基于特征的要素提取方法
这种方法是先用寻找人脸的不变特征进而对人脸进行分析。典型的人脸用五个特征（两只眼睛、两个鼻孔和鼻子与嘴唇的连接处）来描述。
基于模板匹配的要素提取方法
这一方法是基于关键点分布模型（PDM）的，即将人脸的几个关键部位用一系列的坐标点来表示，从而组成以坐标向量为集合的训练集。
最常用的关键点的定义方法是29点模型（L.G.Farkas，J.C.Posnick，&T.Hreczko，1991），即定义眉毛（2号和4号、7号和8号点）、眼睛（11号和14号，12号和13号，15号和16号点）、鼻子（18号和20号点）、耳朵（5号和10号、17号和21号点）、嘴唇（22号和24号、25和27号点）、脸宽（6号和9号点）共29个点，如图1。
研究者根据不同的研究目的基于29点模型调整关键点的设定。他们已经扩展至多个视角的图像，如图2。
基于这些点，可以分析人脸的关键距离参数和位置参数。也可以由点构成脸部的各个块面来做进一步分析（如图3）。
基于模板匹配的提取方法是主流和趋势
基于模板匹配的提取方法在近年的研究中被应用最多。提取出的关键点能准确反应人脸的视觉映像，且位置易于量化，做进一步的定量研究。本文将以29点模型为基础建立汽车前脸的评价模型。
三、基于关键点的汽车前脸审美评价模型
人脸29点模型以从轮廓（脸高、脸宽）到五官（眉毛、眼睛、鼻子、耳朵、嘴唇）的顺序定义了人脸的全部关键点。本研究将这一方法移植到汽车前脸上。
（一）定义汽车前脸轮廓的关键点
点1和2定义了前脸高度，他们分别是汽车正前视图的最高点和最低点。
点3和4定义了前脸脸颊的宽度，他们分别是前视图中翼子板最突出处。这两个点的水平距离代表了前脸脸颊的宽度，他们垂直方向上的位置也代表了前脸“颧骨”的位置。如图4以08款福特福克斯为例。
（二）定义汽车前脸主要元素的关键点
在人脸中，关键点描绘了眉毛、眼睛、鼻子、耳朵和嘴唇；相对应地，汽车前脸的关键点描绘引擎盖后缘、前大灯和格栅，其中作为耳朵的后视镜由于对前脸造型影响较小暂不列入其中。
1 作为眉毛的引擎盖后缘特征线
这一部分是大灯和引擎盖之间的转换和过度，类似于眼眶、实现眼睛和额头间面的转折。这个这面看似是一条特征线，其实由两个线条构成，所以需要4个关键点来描述（见图5）。
点56和点78描绘出的这两条特征线有时如图8这样接行，有时则方向不同（如图9左，奥迪A1），有时甚至只出现一条（如图9右，本田第九代思域）。但即使在这种情况下，这条隐形的特征线仍然存在，并且点5和7的位置对前脸的外形有决定性的作用。总之，这一面的转折形式多变、作用关键，用4个点描述是非常必要的。
2 作为眼睛的前大灯
人脸模型中用两个眼角点和一个眼球中心来描述每个眼睛；而汽车前脸中，作为眼睛的前大灯形态则更复杂。本文参照人脸模型的思路，用定义外轮廓和眼球的方法定义前大灯造型。
造型简单的大灯轮廓接近矩形，用四个关键点描述；另有一点定义大灯主灯光的位置（见图10）。对于轮廓变化更丰富的前大灯来说，很难用4个点来准确描述其外形，如奥迪的大灯外轮廓有6个关键转折点，当仅用4个点描述时形态细节有一定损失（见图11）。鉴于此，对于车大灯、建议用关键点来定义汽车前大灯的位置，以研究前脸的脸谱；当需要进一步测试大灯的表情和吸引力时，用具体描绘出大灯的线条来做探究（即基于特征作审美评价）更加有效。
3 作为鼻子的中网和作为嘴的进风口
许多品牌选择在进气格栅部分做家族化的设计。这一特征是品牌特征的重要部分。这里所说的进气格栅区域分为三个部分，即中网、进风口和雾灯格栅，他们各用四个点（即矩形的四个端点）来定义。
此外，在进风口中轴线上的最低点也被作为一个关键点（即点39），这一点可以帮助更准确地定义格栅的外形，更重要的是这一点与前脸下延的距离是前脸的结构排布的一个重要参数。这一关键点没有在人脸模型中被标出是因为标准人像中人嘴的大小总是接近的，而汽车前脸则不然。
综合本章，39个点可以定义一个汽车前脸的设计特征，即汽车前脸的39关键特征点模型（见图13）。
4个关键点定义前脸外轮廓（点1和2：前脸高度；点3和4：宽度）；
8个关键点定义2组引擎盖后缘特征线（点5和6、点7和8一组；点9和10、点11和12一组）；
10个关键点定义前大灯（点13、点14、点15和点16，点17、点18、点19和点20各定义一个前大灯外轮廓；点21、点22定义两个大灯眼球）；
4个关键点定义中网（点23和24、点25和26）；
5个关键点定义进气格栅（点27和28、点29和30；点39定义格栅最低点）；
8个关键点定义雾灯格栅（点31和32、点33和34；点35和36、点37和38）。
四、汽车前脸关键点模型的拓展和应用
（一）在39点模型的基础上发展适用不同研究目的的关键点模型
39点关键点模型完整地描述了前脸的全部位置和特征，在应用时可以对其做相应地简化、或是在关注区域补充关键点来满足不同研究的需求。
本模型的39个关键点全都位于前视图平面上，用相同的方法在其他视图上扩展应用，从而得到三维的汽车前脸模型指导更进一步的测试和研究。
（二）可基于39点模型分析关键距离和位置参数，最终用于研究消费者对汽车前脸的审美和认知
基于一个汽车前脸样本的关键点模型，可以得到关键点之间的距离值、关键点之间的相对位置，使得前脸样本这一视觉形象得以量化。
除了点和点的距离之外，这一模型也可表现出各个特征的形态和相对位置关系，做进一步的脸谱分析。图14中，除了点1、2、3和4用来表现脸部；点21和22表现眼睛高光以外，其他的点都可以连结起来形成“五官”。这使得基于这一模型的审美测试可以与人脸的审美结果相比对，从而得到对汽车缺少审美经验的消费者对汽车前脸认知的系统分析结果。