摘要：汽車文化來源于西方，相當(dāng)一部分中國消費(fèi)者對汽車不了解、對汽車的審美懵懵懂懂。他們判斷汽車的美丑往往基于他們以往的審美經(jīng)驗(yàn)，比如以判斷人臉美丑的邏輯判斷汽車前臉的美丑。為了適應(yīng)這樣的審美方式，文章將人臉審美研究引入汽車審美研究中，以人臉模型為參照建立起汽車前臉的量化模型?；谶@個模型汽車設(shè)計(jì)研究者可以方便地將汽車臉譜的設(shè)計(jì)與人臉表情、個性、面相的表達(dá)相比對，做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案評估和汽車臉譜審美分析規(guī)則研究等。在這一模型中，汽車前臉被量化為39個關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)成的模型，39個關(guān)鍵點(diǎn)分別定義了前臉輪廓、引擎蓋折線、前大燈、格柵等前臉關(guān)鍵要素，抽象而全面地概括出一個汽車前臉的視覺形象。

關(guān)鍵詞：汽車前臉原型 臉部審美 臉部圖像識別

一、引言：為什么從人臉入手研究汽車前臉

（一）對汽車缺乏審美經(jīng)驗(yàn)的消費(fèi)者來說，汽車前臉的審美偏好是人臉審美的延伸

2002年隨著中國加入WTO，中國汽車市場進(jìn)入私車時代，這是中國普通消費(fèi)者第一次真正接觸汽車文化。與歐美國家消費(fèi)者長期接觸和成長與汽車文化不同，大多數(shù)的消費(fèi)者對汽車文化不了解、對汽車技術(shù)不了解、也對汽車造型的審美懵懵懂懂。

不懂汽車的人是如何判斷汽車的美與丑的？很大程度上他們會借鑒他們已有的審美經(jīng)驗(yàn)。對他們來說最熟悉的莫過于汽車前臉這張“臉”，他們在判斷一輛車的設(shè)計(jì)所傳達(dá)的信息時，往往將他們對人臉的審美經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)展到汽車前臉上來。

（二）以設(shè)計(jì)人臉臉譜的視角設(shè)計(jì)汽車臉譜

消費(fèi)者以看人臉的方式看汽車的前臉，這也要求汽車前臉的設(shè)計(jì)無論是表情還是面相都不能觸犯人臉審美的忌諱（比如中國文化中所謂的“兇相”或是流行文化中的“小三臉”等）甚至還應(yīng)主動迎合人們對于臉的審美偏好。

這要求汽車臉譜的認(rèn)知研究加入設(shè)計(jì)前期研究工作中去。而本文即著力于為這一研究提供量化的基礎(chǔ)，建立一個與人臉相對應(yīng)的汽車前臉模型，以供臉譜設(shè)計(jì)和臉譜認(rèn)知研究應(yīng)用。

（三）人臉的量化模型研究成果豐富，值得借鑒于汽車臉譜量化模型中

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)θ绾翁崛∪四樦械年P(guān)鍵點(diǎn)、線、面有系統(tǒng)的、量化的方法，心理學(xué)領(lǐng)域也有許多研究測試人對于不同表情不同面相的心理反應(yīng)。他們的研究歷史更長、方法更精確。

近年，感性工學(xué)的方法滲透到產(chǎn)品臉譜設(shè)計(jì)的研究中，這些研究中對于“表情”和“面相”還處于定性研究的階段。借鑒人臉研究的成果，探究如何定量地、理性地研究產(chǎn)品臉譜設(shè)計(jì)將對產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

總而言之，人臉研究與汽車前臉設(shè)計(jì)研究具有潛在共通性，而人臉研究的理論更完整成果更豐富，這是本文選擇從人臉模型入手構(gòu)建汽車前臉模型的原因。

二、人臉審美研究模型

人臉檢測、表情識別技術(shù)的第一步都是提取人臉的視覺要素。要素提取的方法可以為汽車前臉要素提取做借鑒。

（四）人臉要素的提取方法：現(xiàn)狀

人臉檢測技術(shù)主要分為四種：基于知識的，基于特征的，基于模板匹配的，和基于統(tǒng)計(jì)模型的。其中前三種都涉及人臉要素提取的步驟，提取的方法如下：

基于知識的要素提取方法

這一方法的核心是將人臉圖像做徑向編碼，并將其各個小塊里的灰度與人臉/表情模板做比對，以此實(shí)現(xiàn)人臉識別和表情識別?；谔卣鞯囊靥崛》椒?/p>

這種方法是先用尋找人臉的不變特征進(jìn)而對人臉進(jìn)行分析。典型的人臉用五個特征（兩只眼睛、兩個鼻孔和鼻子與嘴唇的連接處）來描述。

基于模板匹配的要素提取方法

這一方法是基于關(guān)鍵點(diǎn)分布模型（PDM）的，即將人臉的幾個關(guān)鍵部位用一系列的坐標(biāo)點(diǎn)來表示，從而組成以坐標(biāo)向量為集合的訓(xùn)練集。

最常用的關(guān)鍵點(diǎn)的定義方法是29點(diǎn)模型（L.G.Farkas，J.C.Posnick，T.Hreczko，1991），即定義眉毛（2號和4號、7號和8號點(diǎn)）、眼睛（11號和14號，12號和13號，15號和16號點(diǎn)）、鼻子（18號和20號點(diǎn)）、耳朵（5號和10號、17號和21號點(diǎn)）、嘴唇（22號和24號、25和27號點(diǎn)）、臉寬（6號和9號點(diǎn)）共29個點(diǎn)，如圖1。

研究者根據(jù)不同的研究目的基于29點(diǎn)模型調(diào)整關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)定。他們已經(jīng)擴(kuò)展至多個視角的圖像，如圖2。

基于這些點(diǎn)，可以分析人臉的關(guān)鍵距離參數(shù)和位置參數(shù)。也可以由點(diǎn)構(gòu)成臉部的各個塊面來做進(jìn)一步分析（如圖3）。

基于模板匹配的提取方法是主流和趨勢

基于模板匹配的提取方法在近年的研究中被應(yīng)用最多。提取出的關(guān)鍵點(diǎn)能準(zhǔn)確反應(yīng)人臉的視覺映像，且位置易于量化，做進(jìn)一步的定量研究。本文將以29點(diǎn)模型為基礎(chǔ)建立汽車前臉的評價模型。

三、基于關(guān)鍵點(diǎn)的汽車前臉審美評價模型

人臉29點(diǎn)模型以從輪廓（臉高、臉寬）到五官（眉毛、眼睛、鼻子、耳朵、嘴唇）的順序定義了人臉的全部關(guān)鍵點(diǎn)。本研究將這一方法移植到汽車前臉上。

（一）定義汽車前臉輪廓的關(guān)鍵點(diǎn)

點(diǎn)1和2定義了前臉高度，他們分別是汽車正前視圖的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。

點(diǎn)3和4定義了前臉臉頰的寬度，他們分別是前視圖中翼子板最突出處。這兩個點(diǎn)的水平距離代表了前臉臉頰的寬度，他們垂直方向上的位置也代表了前臉“顴骨”的位置。如圖4以08款福特?？怂篂槔?/p>

（二）定義汽車前臉主要元素的關(guān)鍵點(diǎn)

在人臉中，關(guān)鍵點(diǎn)描繪了眉毛、眼睛、鼻子、耳朵和嘴唇；相對應(yīng)地，汽車前臉的關(guān)鍵點(diǎn)描繪引擎蓋后緣、前大燈和格柵，其中作為耳朵的后視鏡由于對前臉造型影響較小暫不列入其中。

1 作為眉毛的引擎蓋后緣特征線

這一部分是大燈和引擎蓋之間的轉(zhuǎn)換和過度，類似于眼眶、實(shí)現(xiàn)眼睛和額頭間面的轉(zhuǎn)折。這個這面看似是一條特征線，其實(shí)由兩個線條構(gòu)成，所以需要4個關(guān)鍵點(diǎn)來描述（見圖5）。

點(diǎn)56和點(diǎn)78描繪出的這兩條特征線有時如圖8這樣接近平行，有時則方向不同（如圖9左，奧迪A1），有時甚至只出現(xiàn)一條（如圖9右，本田第九代思域）。但即使在這種情況下，這條隱形的特征線仍然存在，并且點(diǎn)5和7的位置對前臉的外形有決定性的作用。總之，這一面的轉(zhuǎn)折形式多變、作用關(guān)鍵，用4個點(diǎn)描述是非常必要的。

2 作為眼睛的前大燈

人臉模型中用兩個眼角點(diǎn)和一個眼球中心來描述每個眼睛；而汽車前臉中，作為眼睛的前大燈形態(tài)則更復(fù)雜。本文參照人臉模型的思路，用定義外輪廓和眼球的方法定義前大燈造型。

造型簡單的大燈輪廓接近矩形，用四個關(guān)鍵點(diǎn)描述；另有一點(diǎn)定義大燈主燈光的位置（見圖10）。對于輪廓變化更豐富的前大燈來說，很難用4個點(diǎn)來準(zhǔn)確描述其外形，如奧迪的大燈外輪廓有6個關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，當(dāng)僅用4個點(diǎn)描述時形態(tài)細(xì)節(jié)有一定損失（見圖11）。鑒于此，對于車大燈、建議用關(guān)鍵點(diǎn)來定義汽車前大燈的位置，以研究前臉的臉譜；當(dāng)需要進(jìn)一步測試大燈的表情和吸引力時，用具體描繪出大燈的線條來做探究（即基于特征作審美評價）更加有效。

3 作為鼻子的中網(wǎng)和作為嘴的進(jìn)風(fēng)口

許多品牌選擇在進(jìn)氣格柵部分做家族化的設(shè)計(jì)。這一特征是品牌特征的重要部分。這里所說的進(jìn)氣格柵區(qū)域分為三個部分，即中網(wǎng)、進(jìn)風(fēng)口和霧燈格柵，他們各用四個點(diǎn)（即矩形的四個端點(diǎn)）來定義。

此外，在進(jìn)風(fēng)口中軸線上的最低點(diǎn)也被作為一個關(guān)鍵點(diǎn)（即點(diǎn)39），這一點(diǎn)可以幫助更準(zhǔn)確地定義格柵的外形，更重要的是這一點(diǎn)與前臉下延的距離是前臉的結(jié)構(gòu)排布的一個重要參數(shù)。這一關(guān)鍵點(diǎn)沒有在人臉模型中被標(biāo)出是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)人像中人嘴的大小總是接近的，而汽車前臉則不然。

綜合本章，39個點(diǎn)可以定義一個汽車前臉的設(shè)計(jì)特征，即汽車前臉的39關(guān)鍵特征點(diǎn)模型（見圖13）。

4個關(guān)鍵點(diǎn)定義前臉外輪廓（點(diǎn)1和2：前臉高度；點(diǎn)3和4：寬度）；

8個關(guān)鍵點(diǎn)定義2組引擎蓋后緣特征線（點(diǎn)5和6、點(diǎn)7和8一組；點(diǎn)9和10、點(diǎn)11和12一組）；

10個關(guān)鍵點(diǎn)定義前大燈（點(diǎn)13、點(diǎn)14、點(diǎn)15和點(diǎn)16，點(diǎn)17、點(diǎn)18、點(diǎn)19和點(diǎn)20各定義一個前大燈外輪廓；點(diǎn)21、點(diǎn)22定義兩個大燈眼球）；

4個關(guān)鍵點(diǎn)定義中網(wǎng)（點(diǎn)23和24、點(diǎn)25和26）；

5個關(guān)鍵點(diǎn)定義進(jìn)氣格柵（點(diǎn)27和28、點(diǎn)29和30；點(diǎn)39定義格柵最低點(diǎn)）；

8個關(guān)鍵點(diǎn)定義霧燈格柵（點(diǎn)31和32、點(diǎn)33和34；點(diǎn)35和36、點(diǎn)37和38）。

四、汽車前臉關(guān)鍵點(diǎn)模型的拓展和應(yīng)用

（一）在39點(diǎn)模型的基礎(chǔ)上發(fā)展適用不同研究目的的關(guān)鍵點(diǎn)模型

39點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)模型完整地描述了前臉的全部位置和特征，在應(yīng)用時可以對其做相應(yīng)地簡化、或是在關(guān)注區(qū)域補(bǔ)充關(guān)鍵點(diǎn)來滿足不同研究的需求。

本模型的39個關(guān)鍵點(diǎn)全都位于前視圖平面上，用相同的方法在其他視圖上擴(kuò)展應(yīng)用，從而得到三維的汽車前臉模型指導(dǎo)更進(jìn)一步的測試和研究。

（二）可基于39點(diǎn)模型分析關(guān)鍵距離和位置參數(shù)，最終用于研究消費(fèi)者對汽車前臉的審美和認(rèn)知

基于一個汽車前臉樣本的關(guān)鍵點(diǎn)模型，可以得到關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離值、關(guān)鍵點(diǎn)之間的相對位置，使得前臉樣本這一視覺形象得以量化。

除了點(diǎn)和點(diǎn)的距離之外，這一模型也可表現(xiàn)出各個特征的形態(tài)和相對位置關(guān)系，做進(jìn)一步的臉譜分析。圖14中，除了點(diǎn)1、2、3和4用來表現(xiàn)臉部外圍；點(diǎn)21和22表現(xiàn)眼睛高光以外，其他的點(diǎn)都可以連結(jié)起來形成“五官”。這使得基于這一模型的審美測試可以與人臉的審美結(jié)果相比對，從而得到對汽車缺少審美經(jīng)驗(yàn)的消費(fèi)者對汽車前臉認(rèn)知的系統(tǒng)分析結(jié)果。