CN114201849A - 用于在虚拟环境中生成设计的基于人工智能的技术 - Google Patents

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Abstract

一种用于生成设计的技术，包括：致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；以及基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。

Description

用于在虚拟环境中生成设计的基于人工智能的技术
背景
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年9月2日提交且序列号为63/073,883的名称为“ARTIFICIALINTELLIGENCE-BASED TECHNIQUES FOR COLLABORATION IN VIRTUAL ENVIRONMENTS”的美国临时专利申请的优先权权益。此相关申请的主题特此以引用方式并入本文。
技术领域
各种实施方案总体上涉及计算机科学和计算机架构，并且更具体地，涉及用于在虚拟环境中生成设计的基于人工智能的技术。
背景技术
生成式设计是一种计算机实现的设计探索过程，其中通过一个或多个软件应用程序自动生成给定设计问题的潜在设计解决方案。在实践中，生成式设计是迭代过程，其通常生成满足给定设计问题的参数(诸如边界条件、载荷、几何限制和其他约束)的众多潜在设计。然后，设计师对所生成设计进行分类，并尝试改进最佳潜在设计。在这点上，设计师通常以很可能产生另外的设计解决方案的值修改设计问题参数的输入值，其中另外的设计解决方案的各种目标特征与期望结果匹配更紧密。通常，生成式设计使得设计师能够探索比使用传统3D建模过程可能探索的数量大得多的设计解决方案。生成式设计还可生成人类使用传统3D建模过程难以或不明显创建的设计解决方案。
生成式设计的一个缺点是，设计师无法向生成式设计应用程序提供直接致使特定特征包括在由生成式设计软件生成的设计解决方案中的输入。相反，设计师仅可以间接导致特定特征包括在由生成式软件生成的设计解决方案中的方式修改问题参数。因此，为了生成包括给定期望特征的设计，必须遵循可能耗时且对设计师来说可能令人沮丧的迭代过程。除其他事项外，设计师必须理解对某些问题参数的改变如何产生某些期望特征，而这只能通过生成式设计过程的重复迭代来实现。
生成式设计的另一个缺点在于，生成式设计软件以阻止设计师保持参与创意过程的方式操作。在这点上，使用常规方法，设计师将某些问题参数输入到软件中，然后在软件生成潜在设计解决方案之前必须等待若干分钟或若干几小时。除了效率低下之外，与此类型的工作流程相关联的持续和长时间的中断对创意过程具有相当的破坏性。此外，此工作流程可能致使设计师忘记选择一组特定问题参数的上下文，这会阻止设计师在探索生成式设计实现的可能设计时遵循连贯的路径。在没有此种上下文的情况下，设计师所参与的生成式设计过程的每次迭代可与先前的迭代断开。因此，从每次迭代所产生的设计并不连贯地以彼此为基础，并且每次迭代的修改可能稍微随机。
如前述内容所说明，本领域需要通过生成式设计过程生成设计解决方案的更有效方式。
发明内容
本发明的一个实施方案阐述了一种用于生成设计的技术，所述技术包括：致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；以及基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。
相对于现有技术所公开技术的至少一个技术优点在于，所公开的技术使得用户能够更容易且直观地修改由生成式设计软件生成的设计的期望特征。例如，利用所公开的技术，用户可直接操纵对象网格的特定部分和/或组合包括一个或多个期望特征的多个设计。因此，利用所公开的技术，用户不会被迫通过迭代地修改与期望特征不直接相关的参数值(诸如加权条件和边界几何形状)来间接地使生成式设计系统生成具有期望特征的设计。所公开技术的另一个优点在于，相对于常规生成式设计方法，用户可继续更多地参与整个设计过程。在这点上，利用所公开的技术，设计师可开发另外的问题参数组，同时生成式设计软件针对给定的一组问题参数生成潜在设计解决方案，而不必停止创意过程或等待结果。此外，虚拟现实环境中设计结果以及设计结果的历史两者的可视化使得设计师能够视觉地确定在生成式设计过程的先前迭代中所产生的每个设计解决方案的开发背景。因此，一眼就可提醒设计师与每个先前生成的潜在设计解决方案相关联的设计决策，除其他事项外，这可直接告知另外的设计决策。这些技术优点表示优于现有技术方法的一个或多个技术进步。
附图说明
通过参考各种实施方案，可具有可详细地在对以上简述的本发明概念的更具体的描述中理解各种实施方案的上述特征的方式，所述各种实施方案中的一些在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本发明概念的典型实施方案并且因此不应被视为以任何方式限制范围，并且存在其他等效的实施方案。
图1示出被配置来实现各种实施方案的一个或多个方面的系统。
图2是根据各种实施方案的显示在与图1的VR环境相关联的虚拟显示体积内的对象设计的示意图。
图3是根据各种实施方案的包括在图1的VR环境中的空间结果可视化的示意图。
图4是根据各种实施方案的图3的空间结果可视化的一部分的更详细的图示。
图5阐述了根据各种实施方案的用于在虚拟现实环境内生成设计的方法步骤的流程图。
图6是被配置来实现各种实施方案的一个或多个方面的计算装置的框图。
为清楚起见，已在适用情况下使用相同的附图标记来指定附图中通用的相同元件。可设想，一个实施方案的特征可被并入到其他实施方案中而无需进一步叙述。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了众多具体细节以提供对实施方案的更透彻的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一者或多者的情况下实践实施方案。
系统概述
图1示出被配置来实现各种实施方案的一个或多个方面的基于虚拟现实(VR)的设计系统100。基于VR的设计系统100被配置来使得用户能够实时探索并操纵生成式设计解决方案。更具体地，基于VR的设计系统100通过提供虚拟环境130来利用与人类AI协作设计过程相关联的典型空闲时间，在虚拟环境130中，用户(未示出)可在基于VR的设计系统100通过生成式设计引擎160执行计算密集型对象设计生成的同时执行对替代对象设计的并行探索。此外，虚拟环境130中所包括的空间结果可视化(在图1中未示出)通过在视觉上跟踪通过人类AI协作设计过程的每个步骤产生的对象设计的进度来促进用户参与所述设计过程。空间结果可视化利用用户的空间记忆，并且可在视觉上向用户通知由基于VR的设计系统100产生的每个对象设计的上下文，诸如用于生成每个对象设计的输入。基于VR的设计系统100包括头戴式显示器(HMD)120、虚拟环境130、人工智能(AI)系统140和对象数据库170。
HMD 120可被配置来为用户呈现VR环境130。因此，在一些实施方案中，HMD 120被配置来显示并入呈现给用户的VR环境中的VR视觉元件，诸如VR控制器131，以及由AI系统140的生成式设计引擎160生成的设计的空间结果可视化。在一些实施方案中，HMD 120由用户结合一个或多个交互装置(未示出)采用，所述交互装置是被配置来使得用户能够与VR环境130的部分交互的装置。例如，在一些实施方案中，此类交互装置包括用户佩戴的有线手套。在此类实施方案中，有线手套和/或有线手套的手指的位置和取向可由包括在HMD 120中的接口装置检测。因此，在此类实施方案中，有线手套或佩戴有线手套的用户手的虚拟化身可包括在VR环境130中，并且可被示出为与VR控制器131和/或空间结果可视化交互。因此，佩戴有线手套的用户可做出选择和/或操作包括在VR控制器131中的虚拟输入装置，其使得能够生成控制信号以用于与空间结果可视化和/或AI系统140交互。在一些实施方案中，与HMD 120结合采用的交互装置包括被配置来将交互装置的位置、移动和/或取向传送到HMD 120的任何装置。在一些实施方案中，交互装置的实例是指针或棒，所述指针或棒包括用于确定移动和位置的运动跟踪传感器和/或用于光学检测移动和位置的光学标记。在此类实施方案中，指针或棒由用户拿着并且可被检测到且并入VR环境130中。因此，用户可采用指针或棒来选择性地与VR控制器131交互。在一些实施方案中，与HMD 120结合采用的交互装置的实例包括一个或多个可穿戴装置，诸如智能环，所述可穿戴装置各自包括用于确定移动和位置的运动跟踪传感器和/或用于光学检测移动和位置的光学标记。在此类实施方案中，用户的某些手指可被检测到并因此被用来选择性地与VR控制器131交互。
VR环境130由AI系统140的VR引擎150生成和管理，并通过HMD 120显示给用户。如上文所指出，VR环境130包括VR控制器131和对象设计的空间结果可视化。VR控制器131是VR显示元件，其使得用户能够与包括在空间结果可视化中的对象设计进行交互。在VR环境130中，用户看到所呈现的对象，诸如对象设计和VR控制器131，并且可通过VR控制器131操纵此类对象或以其他方式与此类对象交互。下面结合图2描述VR控制器131和对象设计的一个实施方案。
图2是根据各种实施方案的显示在VR环境130的虚拟显示体积202内的对象设计201的示意图。虚拟显示体积202被配置为用于显示对象设计201的虚拟橱窗。对象设计201是与VR环境130相关联的示例性几何模型，诸如由基于VR的设计系统100通过生成式设计程序生成的对象设计。因此，对象设计201设置在虚拟显示体积202中并且可由佩戴图1中的HMD 120的用户查阅。在一些实施方案中，用户可通过一个或多个VR控制器131和/或交互装置(例如，有线手套、指针、棒、触笔、可穿戴装置和/或类似物)的虚拟化身旋转、修改或以其他方式操纵对象设计201和/或虚拟显示体积202。
在一些实施方案中，VR控制器131包括一系列精选的控制按钮206和/或菜单，所述控制按钮206和/或菜单可实现与作为人类AI协作设计过程的一部分操纵、修改、创建/塑造和/或选择对象设计201相关联的多种功能中的一种或多种。此类功能的实例包括：选择对象设计201用于操纵；选择对象设计201用于从VR环境130中删除；选择对象设计201以存储为最喜欢的对象设计；选择另一个对象设计以与对象设计201组合从而生成一个或多个候选设计；(例如从对象数据库170中)选择一个对象以与对象设计201组合从而生成一个或多个候选设计；通过直接用户操纵实现对与对象设计201相关联的网格(未示出)的修改以生成候选设计(例如通过与HMD 120的交互装置相关联的虚拟化身)；创建新的对象设计201；使得能够选择对象设计201的可通过由生成式设计引擎160执行的生成式设计程序改变的区域、使得能够选择对象设计201的不可通过由生成式设计引擎160执行的生成式设计程序改变的区域等。因此，VR控制器131使得用户能够通过VR环境130执行生成式设计过程的各种用户操作。
在一些实施方案中，地图203包括在虚拟显示体积202中，其指示虚拟显示体积202在空间结果可视化内的当前位置。在此类实施方案中，地图203促进空间结果可视化内的用户导航，其在一些情况下可包括几十个不同的虚拟显示体积202。
返回图1，AI系统140包括VR引擎150和生成式设计引擎160。VR引擎150可基于任何技术上可行的虚拟现实平台，并且被配置来使得HMD 120能够生成VR环境130、VR控制器131以及包括由生成式设计引擎生成的对象设计的空间结果可视化。下面结合图3描述VR环境130中的空间结果可视化的实施方案。
生成式设计引擎160是用户驱动的生成式设计工具，其使得用户能够指定高级设计意图。生成式设计引擎160被配置来基于通过AR环境130接收的用户输入使用生成式算法系统地产生候选设计解决方案。在图1所示的实施方案中，生成式设计引擎160包括网格到体素转换器161、潜在向量优化器162、3维(3D)生成式对抗网络(GAN)163和体素到网格优化器164。
网格到体素转换器161被配置来将对象设计的基于网格的表示转换为由GAN 163采用的对象设计的基于体素的表示。潜在向量优化器162被配置来对对象设计的基于体素的表示执行潜在向量优化。体素到网格优化器164被配置来将由GAN 163生成的对象设计的基于体素的表示转换为可由VR引擎150在VR环境130中呈现的对象设计的基于网格的表示，诸如体素阵列。在一些实施方案中，使用移动立方体方法将由GAN 163生成的对象设计从体素阵列呈现为网格。在一些实施方案中，然后在导入到VR环境130中之前使用拉普拉斯平滑来细化这种网格。
GAN 163可以是任何技术上可行且经过适当训练的生成式对抗网络，并且通常包括生成器和鉴别器。生成器合成欺骗鉴别器的令人信服的对象，而鉴别器试图区分地面真实对象(诸如来自对象数据库170的3D对象)和由生成器合成的对象。训练包括生成器学习如何通过调整对应于对象特征的权重来创建3D对象。一旦经过训练，所得的生成器就能够产生从对象数据库170中获取的对象的所选域并在它们之间进行插值。在一些实施方案中，生成器通过从概率潜在空间随机采样z向量来创建3D对象的表示。此多维(例如，大约200)潜在z向量映射到在3D体素空间中表示对象的体素立方体。例如，在一些实施方案中，体素立方体的尺寸为64×64×64。概率潜在空间是由系统生成的可能对象的解空间。因此，从潜在空间采样的每个z向量表示一个新对象，这个对象通过对潜在空间的多维度的插值产生。在此类实施方案中，潜在空间的每个维度因此表示对象的不同几何方面。
VR空间交互环境
根据各种实施方案，空间结果可视化呈现在VR环境130中并且在人类AI协作设计过程的进程中以候选设计逐渐地填充。随着生成新的候选设计，这种设计过程的每次迭代产生另外的室(room)。下面结合图3描述空间结果可视化的实施方案。
图3是根据各种实施方案的包括在VR环境130中的空间结果可视化300的示意图。在图3所示的实施方案中，空间结果可视化300是基于径向图的VR实现的数据可视化方案，并且包括多个虚拟显示区域或室301。在其他实施方案中，空间结果可视化300可具有任何其他图形配置，诸如包括多列室301的矩形布局。此外，在图3所示的实施方案中，空间结果可视化300以二维进行描绘，但实际上，空间结果可视化300通常被实现为对象设计的3D表示，并且用户可在VR环境130中采用3D导航来查阅包括在空间结果可视化300中的对象设计。
在操作中，随着基于VR的设计系统100生成候选设计，以对象设计201逐渐地填充室310。例如，从初始室302开始，用户致使基于初始设计311通过生成式设计引擎160生成对象设计312。
初始设计311中的每一个可以是特定对象的变体，特定对象诸如家具物品、车身、花瓶、艺术品或生成式设计引擎160已被训练来生成设计的任何其他类别的对象。基于每个初始设计311，生成式设计引擎160生成一组候选设计312。对于每个初始设计311，此类候选设计312在空间结果可视化300的单个室301中显示，并且可由用户查阅。在VR环境130的特定室301中，用户然后可丢弃室301中的每个候选设计312或将其标记为最喜欢的设计。此外，用户可通过修改室中的一个或多个候选设计312来生成一个或多个经修改设计313。生成式设计引擎160然后生成另一组候选设计314，所述另一组候选设计314用于填充VR环境130的另一个室301。因此，基于VR的设计系统100使得用户能够检查由生成式设计引擎160生成的对象设计的视觉外观，直接编辑此类对象设计的几何形状，并从生成式设计引擎160接收设计输入。此外，随着在人类AI协作设计过程中生成对象设计201，以对象设计循序地填充空间结果可视化300的室301。因此，空间结果可视化300在整个生成设计过程中产生候选设计的类群的视觉表示。
在一些实施方案中，空间结果可视化300的不同区域与不同的对象类或类别相关联，这可在查阅先前生成的对象设计时促进用户的空间记忆。在图3所示的实施方案中，空间结果可视化300包括四个象限321、322、323和324，每个象限通常可与特定类别的对象设计相关联。例如，在一个示例中，每个初始设计311是针对不同类别的椅子的设计，诸如没有扶手的椅子、具有单个扶手的椅子、具有两个扶手的椅子和具有桌子附件的椅子。随着生成式设计引擎160在生成式设计过程的进程中生成对象设计，以基于相邻室301的对象设计的对象设计逐渐地填充室301。因此，在这种情况下，象限321通常可包括没有扶手的椅子的对象设计，象限322通常可包括具有单个扶手的椅子的对象设计，象限323通常可包括具有两个扶手的椅子的对象设计，并且象限324通常可包括具有桌子附件的椅子的对象设计。因此，用户可通过在空间结果可视化300内视觉地导航特定对象设计的类群来使该对象设计的设计过程可视化。以此方式，用户可更容易地回忆设计决策的上下文，并且重新参与设计过程不涉及对先前生成的对象设计的随机集合进行分类以确定先前的设计决策。
在一些实施方案中，空间结果可视化300通过将某些视觉指示器与某些室301、室组和/或对象设计201相关联来进一步促进生成式设计过程的可视化。此类视觉指示器可包括颜色编码、条纹、视觉纹理等。例如，在一些实施方案中，空间结果可视化300的一组室301基于它们所链接的初始设计而被颜色编码。替代地或另外地，在一些实施方案中，对象设计201基于在生成对象设计201时所采用的一个或多个操作而被颜色编码。例如，在这种实施方案中，通过用户所执行的网格操纵生成的对象设计201用第一颜色指示，通过两个现有对象设计201的组合生成的对象设计201用第二颜色指示，通过现有对象设计201与来自对象数据库170的对象的组合生成的对象设计201用第三颜色指示，已被用户删除的对象设计201用第四颜色指示等等。因此，在此类实施方案中，用户可快速地调查当前包括在空间结果可视化300中的对象设计201并且一眼就确定在生成此类对象设计201时所采用的操作。
在一些实施方案中，一个室301中的对象设计201被选择、修改和/或与另一个对象设计201组合，并且生成式设计引擎160在新室中生成一组新的候选设计。图4示出一个这种实施方案。
图4是根据各种实施方案的空间结果可视化300的一部分的更详细的图示。在图4所示的实施方案中，用户在室411中已经生成了经修改设计401并且致使生成式设计引擎160基于经修改设计401生成一组候选设计402。例如，在一些实施方案中，经修改设计401可以是已经包括在空间结果可视化300的一个或多个室中的两个先前生成的对象设计(未示出)的变异或组合。在一些实施方案中，经修改设计401可以是先前生成的对象设计和来自对象数据库170的对象的变异或组合。因此，在此类实施方案中，用户可从尚未包括在空间结果可视化300的对象设计中的对象引入一个或多个特征。在一些实施方案中，经修改设计401可以是包括在空间结果可视化300中的对象设计，所述对象设计已经由用户例如通过体素添加、删除、平移和/或挤压在VR环境130中直接编辑。
如图所示，所述一组候选设计402位于针对候选设计402新产生的不同的室412中。因此，至少部分地基于经修改设计401的候选设计402与经修改设计401相比位于不同的室中。此外，用户还已经基于候选设计402中的一个生成了经修改设计403，并且已经致使生成式设计引擎160基于经修改设计403生成一组候选设计404。类似于候选设计402，候选设计404设置在空间结果可视化300的新室413中。随着人类AI协作设计过程继续，然后可对一个或多个候选设计404进行进一步修改。
应注意，基于经修改设计(诸如经修改设计401或经修改设计403)，生成式设计引擎160通常生成是可能的对象设计的大量(例如数百、数千或更多)输出设计。在正常的人类AI协作设计过程中，用户实际上无法查阅如此大量的输出设计。因此，在一些实施方案中，生成式设计引擎160选择少量输出设计作为生成式设计引擎160的特定应用的候选设计。在一些实施方案中，经选择作为用于显示的候选设计的输出设计的数量是固定的，例如三个或四个。在一些实施方案中，经选择作为用于显示的候选设计的输出设计的数量是用户选择的数量。在一些实施方案中，经选择作为用于显示的候选设计的输出设计的数量是基于对相关联的经修改设计执行的一个或多个特定操作。
在图4所示的实施方案中，空间结果可视化300的室由壁405隔开以在视觉上将感兴趣的对象设计与设置在相邻室中的其他对象设计隔离。在一些实施方案中，一旦相邻室以候选设计填充并且可由用户虚拟进入，就可将壁405移除、降低、用门穿透、呈现透明或以其他方式进行修改。在其他实施方案中，任何其他合适的视觉分离和/或障碍可被包括在空间结果可视化300中以指示哪些候选设计已经在生成式设计引擎160的特定应用中生成，并因此彼此相关联。
为清楚起见，经修改设计401、候选设计402、经修改设计403和候选设计404在图4中都描绘为虚拟显示体积或“虚拟橱窗”。实际上，填充空间结果可视化300的每个对象设计通常对用户可见并且可用于视觉检查。
空间交互环境中的设计生成
图5阐述了根据各种实施方案的用于在VR环境中生成设计的方法步骤的流程图。尽管结合图1至图4的系统描述了方法步骤，但本领域技术人员将理解，被配置来按任何次序执行方法步骤的任何系统都在实施方案的范围内。
如图所示，方法500开始于步骤501，在所述步骤501中，生成式设计引擎160接收对初始设计311或待修改的候选设计的选择。在步骤501-510的第一迭代中，例如通过从空间结果可视化300的初始室302接收的用户输入接收对初始设计311的选择。在一些实施方案中，初始室311的VR控制器131向用户提供多个选项以生成初始设计311。此类选项的实例可包括“塑造”(以指示要从头开始塑造新网格)和“生成”(以从多个可用对象类中的一个中选择对象)。一旦用户选择要塑造的对象设计或从可用对象类的菜单中选择对象设计，生成式设计引擎160就接收所述对象设计作为初始设计311。生成式设计引擎160然后在初始室302的虚拟显示体积202中显示初始设计311并且方法500进行到步骤502。
在一些实施方案中，初始室311的VR控制器131被配置来使得用户能够通过生成式设计引擎160限定并开始多个生成式设计过程。在此类实施方案中，可在步骤401的多次迭代中选择初始设计311。
在步骤501-510的后续迭代中，即在已经选择初始设计311之后，在步骤501中接收对由生成式设计引擎160生成的候选设计的选择。生成式设计引擎160然后在当前室的虚拟显示体积202中显示所选择的候选设计并且方法500进行到步骤502。
在步骤502中，生成式设计引擎160通过VR控制器131接收一个或多个用户输入以修改初始或候选设计。例如，可使用类似刷子的交互从头开始塑造新的网格，可通过指示与候选设计或初始设计相关联的网格的直接网格操纵的输入修改现有候选设计，可选择多个现有候选设计进行组合或变异在一起等。在一些实施方案中，用户可通过推动、拉动、选择和/或删除输入来修改和/或塑造特定对象设计的表面网格。在此类实施方案中，可使用常规网格塑造平台常见的传统光线投射点击交互来执行此类输入。在一些实施方案中，网格塑造输入和/或网格操纵输入可指示对初始设计或候选设计的相对粗略的修改，因为生成式设计引擎160创建了许多更精细细节的示例作为生成式设计过程的一部分。
在步骤503中，生成式设计引擎160基于来自步骤502的用户输入生成经修改的候选设计，并且在当前室的虚拟显示体积202中显示经修改的候选设计。在一些实施方案中，在修改由用户进行时在同一虚拟显示体积202中显示经修改的候选设计。
在步骤504中，生成式设计引擎160例如通过网格到体素转换器161将经修改的候选设计从基于网格的格式转换为基于体素的格式。在一些实施方案中，网格到体素转换器161通过使网格塑造/修改过程的一个或多个方面自动化来实现更快速的塑造过程，诸如执行网格清洁和/或网格修复操作以确保用户操纵网格的水密性。
在一些实施方案中，3D GAN 163包括生成器，所述生成器通过从概率潜在空间随机采样z向量来创建3D对象(例如，对象设计)的表示。此高维潜在z向量映射到表示3D体素空间中的对象的体素立方体。在此类实施方案中，概率潜在空间是指由系统生成的可能对象的解空间。因此，从潜在空间采样的每个z向量表示一个新对象，所述对象由潜在空间的多维度的插值产生，其中潜在空间的每个维度可表示对象设计的不同几何方面。在此类实施方案中，为了实现GAN生成的对象设计和直接操纵的对象设计的变异或组合，采用了一种用于例如通过潜在向量优化器162在潜在空间内定位给定对象几何形状的技术。在此类实施方案中，GAN的权重被冻结，被操纵的网格被向量化，并且潜在z向量被优化以最好地表示潜在空间内被操纵的网格的特征。以此方式，在步骤504中，可在直接操纵的对象与GAN生成的对象之间进行插值。
在步骤505中，生成式设计引擎160基于在步骤501-510的当前迭代中所接收的一个或多个经修改的候选设计和/或初始设计311通过生成设计程序生成一组输出设计。如上文所指出，在一些实施方案中，与一个或多个经修改的候选设计和/或初始设计311相关联的潜在z向量被优化以最好地表示每个经修改的对象设计的特征。通常，生成式设计引擎160在步骤505中生成多个(例如大约数百、数千或更多)输出设计。
在步骤506中，生成式设计引擎160从在步骤505中生成的所述一组输出设计中选择许多候选设计。在一些实施方案中，生成式设计引擎160基于与在步骤505中生成的多个输出设计中的每一个相关联的潜在z向量来在步骤506中选择候选设计。在其他实施方案中，可在步骤506中采用任何其他合适的选择标准来选择某些输出设计作为候选设计。
在步骤507中，生成式设计引擎160将在步骤506中选择的一个或多个候选设计从基于体素的格式转换为基于网格的格式。在一些实施方案中，候选设计使用移动立方体程序从体素阵列呈现为网格，并且然后在导入VR环境130中之前使用拉普拉斯平滑进行细化。因此，可在VR环境130中呈现由生成式设计引擎160生成的一个或多个候选设计。
在步骤508中，VR引擎150致使在VR环境130中显示一个或多个候选设计。具体地，在空间结果可视化300的新室中一起显示在步骤506中选择的一个或多个候选设计。在一些实施方案中，为了促进用户查阅每个候选设计，在室中的相应虚拟显示体积202中显示每个候选设计。
在步骤510中，AI系统140确定人类AI协作设计过程是否完成。例如，在一些实施方案中，当用户输入指示不执行进一步的设计修改时，人类AI协作设计过程完成。在其他实施方案中，当满足某种其他终止标准时，诸如生成阈值数量的候选设计、在空间结果虚拟化300中生成阈值数量的室、超过与对象设计生成相关联的阈值时间间隔等，人类AI协作设计过程完成。当AI系统140确定人类AI协作设计过程完成时，方法500进行到步骤520并终止；当AI系统140确定人类AI协作设计过程未完成时，方法500返回到步骤501。
示例性计算装置
图6是被配置来实现各种实施方案的一个或多个方面的计算装置600的框图。计算装置600可以是服务器机器、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机或被配置来接收输入、处理数据、生成控制信号和显示图像的任何其他类型的计算装置。计算装置600被配置来运行AI系统140、VR引擎150、生成式设计引擎160和/或可驻留在存储器610中的其他合适的软件应用程序。注意，本文描述的计算装置是说明性的，并且任何其他技术上可行的配置落入本公开的范围内。
如图所示，计算装置600包括但不限于连接处理单元650的互连(总线)640、耦接到输入/输出(I/O)装置680的输入/输出(I/O)装置接口660、存储器610、存储装置630和网络接口670。处理单元650可以是实现为以下的任何合适的处理器：中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、任何其他类型的处理单元或不同处理单元的组合，诸如被配置来结合GPU操作的CPU。一般而言，处理单元650可以是能够处理数据和/或执行软件应用程序的任何技术上可行的硬件单元，包括运行AI系统140、VR引擎150和/或生成式设计引擎160。此外，在本公开的上下文中，计算装置600中所示的计算元件可对应于物理计算系统(例如，数据中心中的系统)或者可以是在计算云内执行的虚拟计算示例。
I/O装置680可包括能够提供输入的装置，诸如键盘、鼠标、触敏屏幕等等，以及能够提供输出的装置，诸如显示装置681。此外，I/O装置680可包括能够接收输入和提供输出两者的装置，诸如触摸屏、通用串行总线(USB)端口等等。I/O装置680可被配置来从计算装置600的终端用户接收各种类型的输入，并且还向计算装置600的终端用户提供各种类型的输出，诸如一个或多个图形用户界面(GUI)、所显示的数字图像和/或数字视频。在一些实施方案中，一个或多个I/O装置680被配置来将计算装置600耦接到网络605。
存储器610可包括随机存取存储器(RAM)模块、闪存存储器单元或任何其他类型的存储器单元或其组合。处理单元650、I/O装置接口660和网络接口670被配置来从存储器610读取数据和向存储器610写入数据。存储器610包括可由处理器650执行的各种软件程序和与所述软件程序相关联的应用程序数据，包括运行AI系统140、VR引擎150和/或生成式设计引擎160。
总之，实施方案提供用于基于VR的生成式设计系统的技术。设计决策和修改在VR环境中执行。VR环境还以易于理解的空间可视化方式呈现各种输出设计的设计历史。
相对于现有技术所公开技术的至少一个技术优点在于，所公开的技术使得用户能够容易且直观地实现对生成式设计系统产生的设计特征的修改。例如，用户可直接操纵对象网格的特定部分和/或组合包括期望特征的多个设计。因此，用户不会被迫通过迭代地修改与期望特征不直接相关的参数值(诸如加权条件和边界几何形状)来间接地使生成式设计系统生成具有期望特征的设计。所公开技术的另一个优点在于，用户可继续参与设计过程。在与解决一组问题参数相关联的空闲时间内，设计师可开发另外的一组问题参数，而不是停止创意过程并等待结果。此外，虚拟现实环境中设计结果以及设计结果的设计历史的可视化使得设计师能够视觉地确定在设计过程的先前迭代中所产生的每个设计解决方案的开发背景。因此，一眼就可提醒设计师与每个先前产生的设计解决方案相关联的设计决策，这可直接告知未来的设计决策。这些技术优点表示优于现有技术方法的一个或多个技术进步。
1.在一些实施方案中，一种用于生成设计的计算机实现的方法包括：致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；以及基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。
2.如条款1所述的计算机实现的方法，其中所述用户输入指示对与所述第一候选设计相关联的网格的修改、所述第一候选设计与包括在所述一个或多个候选设计中的第二候选设计的组合、所述第一候选设计的能改变的区域或所述第一候选设计的不能改变的区域。
3.如条款1或2所述的计算机实现的方法，其中生成所述经修改设计包括：在所述第一候选设计与所述第二候选设计之间执行线性插值。
4.如条款1至3中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述线性插值是基于从与所述第一候选设计相关联的概率潜在空间采样的第一z向量和从与所述第二候选设计相关联的概率潜在空间采样的第二z向量。
5.如条款1至4中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一候选设计与第一对象类相关联，并且所述第二候选设计与第二对象类相关联。
6.如条款1至5中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一对象类与通过所述生成式设计过程生成的设计相关联，并且所述第二对象类与不是通过所述生成式设计过程生成的对象相关联。
7.如条款1至6中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一对象类与通过所述生成式设计过程生成的第一类别的设计相关联，并且所述第二对象类与通过所述生成式设计过程生成的第二类别的设计相关联。
8.如条款1至7中任一项所述的计算机实现的方法，其还包括：在致使显示所述一个或多个候选设计之前，将所述一个或多个候选设计从基于体素的格式转换为基于网格的格式。
9.如条款1至8中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述用户输入包括在所述VR环境内执行的用户手势。
10.如条款1至9中任一项所述的计算机实现的方法，其还包括：在致使显示所述一个或多个候选设计之前，基于初始设计通过所述生成式设计过程生成多个输出设计。
11.一种非暂时性计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器进行以下步骤：致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；并且基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。
12.如条款11所述的非暂时性计算机可读介质，其中致使显示所述一个或多个候选设计包括：将所述一个或多个候选设计定位在所述VR环境的第一虚拟显示区域内。
13.如条款11或12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一虚拟显示区域包括用于所述一个或多个候选设计中的每一个的不同虚拟显示体积。
14.如条款11至13中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一虚拟显示区域包括用于所述经修改设计的至少一个虚拟显示体积。
15.如条款11至14中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器进行以下步骤：致使在包括在所述第一虚拟显示区域中的虚拟显示体积内显示所述经修改设计。
16.如条款11至15中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器进行以下步骤：致使在所述VR环境的第二虚拟显示区域内显示包括在所述多个输出设计中的至少一个输出设计。
17.如条款11至16中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第二虚拟显示区域与所述第一虚拟显示区域相邻。
18.如条款11至17中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一虚拟显示区域和所述第二虚拟显示区域显示在径向图内，并且所述第一虚拟显示区域与所述第二虚拟显示区域相比定位成更靠近所述径向图的中心部分。
19.如条款11至18中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述VR环境被配置为径向图，其中随着通过所述生成式设计过程的后续迭代生成候选设计，以所述候选设计逐渐地填充虚拟显示体积。
20.一种系统，其包括：存储器，所述存储器存储指令；以及处理器，所述处理器通信地耦接到所述存储器，并被配置来在执行所述指令时进行以下步骤：致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；并且基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。
权利要求中任一项所述的权利要求元素中的任一者和/或本申请所描述的任何元素的以任何方式进行的任何和全部组合落在本发明和保护的设想范围内。
各种实施方案的描述已经出于说明目的加以呈现，但并不意图是详尽的或限于所公开的实施方案。在不脱离所描述的实施方案的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
本发明实施方案的方面可体现为一种系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开的方面可采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件方面与硬件方面的实施方案的形式，所述实施方案在本文中通常可全部称为“模块”、“系统”或“计算机”。另外，本公开中所描述的任何硬件和/或软件技术、过程、功能、部件、引擎、模块或系统可实现为电路或一组电路。此外，本公开的方面可采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有在其上体现的计算机可读程序代码。
可利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置、或前述项的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体实例(非详尽列表)将包括以下项：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储装置、磁性存储装置或前述项的任何合适的组合。在本文献的上下文中，计算机可读存储介质可以是可包含或存储供指令执行系统、设备或装置使用或者与其结合使用的程序的任何有形介质。
上文参考根据本公开的实施方案的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图解和/或框图来描述本公开的方面。将理解的是，流程图图解和/或框图中的每个框以及流程图图解和/或框图中的框的组合可通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一种机器。所述指令在通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行时使得能够实现一个或多个流程图和/或框图框中所指定的功能/动作。此类处理器可以是但不限于通用处理器、专用处理器、特定用途处理器或现场可编程门阵列。
附图中的流程图和框图示出根据本公开的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示包括用于实现一个或多个指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码的模块、区段或代码部分。还应注意，在一些替代实现方式中，框中提及的功能可不按附图中提及的次序出现。例如，连续示出的两个框实际上可基本同时执行，或者这些框有时可按相反的次序执行，这取决于所涉及的功能。还应注意，框图和/或流程图图解中的每个框以及框图和/或流程图图解中的框的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实现。
虽然前述内容涉及本公开的实施方案，但在不脱离本公开的基本范围的情况下可想出本公开的其他和另外的实施方案，并且本公开的范围由随附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种用于生成设计的计算机实现的方法，所述方法包括：
致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；
通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；
至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；以及
基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。
2.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述用户输入指示对与所述第一候选设计相关联的网格的修改、所述第一候选设计与包括在所述一个或多个候选设计中的第二候选设计的组合、所述第一候选设计的能改变的区域或所述第一候选设计的不能改变的区域。
3.如权利要求2所述的计算机实现的方法，其中生成所述经修改设计包括：在所述第一候选设计与所述第二候选设计之间执行线性插值。
4.如权利要求3所述的计算机实现的方法，其中所述线性插值是基于从与所述第一候选设计相关联的概率潜在空间采样的第一z向量和从与所述第二候选设计相关联的概率潜在空间采样的第二z向量。
5.如权利要求2所述的计算机实现的方法，其中所述第一候选设计与第一对象类相关联，并且所述第二候选设计与第二对象类相关联。
6.如权利要求5所述的计算机实现的方法，其中所述第一对象类与通过所述生成式设计过程生成的设计相关联，并且所述第二对象类与不是通过所述生成式设计过程生成的对象相关联。
7.如权利要求5所述的计算机实现的方法，其中所述第一对象类与通过所述生成式设计过程生成的第一类别的设计相关联，并且所述第二对象类与通过所述生成式设计过程生成的第二类别的设计相关联。
8.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其还包括：在致使显示所述一个或多个候选设计之前，将所述一个或多个候选设计从基于体素的格式转换为基于网格的格式。
9.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述用户输入包括在所述VR环境内执行的用户手势。
10.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其还包括：在致使显示所述一个或多个候选设计之前，基于初始设计通过所述生成式设计过程生成多个输出设计。
11.一种非暂时性计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器进行以下步骤：
致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；
通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；
至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；并且
基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。
12.如权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中致使显示所述一个或多个候选设计包括：将所述一个或多个候选设计定位在所述VR环境的第一虚拟显示区域内。
13.如权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一虚拟显示区域包括用于所述一个或多个候选设计中的每一个的不同虚拟显示体积。
14.如权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一虚拟显示区域包括用于所述经修改设计的至少一个虚拟显示体积。
15.如权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器进行以下步骤：致使在包括在所述第一虚拟显示区域中的虚拟显示体积内显示所述经修改设计。
16.如权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器进行以下步骤：致使在所述VR环境的第二虚拟显示区域内显示包括在所述多个输出设计中的至少一个输出设计。
17.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第二虚拟显示区域与所述第一虚拟显示区域相邻。
18.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一虚拟显示区域和所述第二虚拟显示区域显示在径向图内，并且所述第一虚拟显示区域与所述第二虚拟显示区域相比定位成更靠近所述径向图的中心部分。
19.如权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述VR环境被配置为径向图，其中随着通过所述生成式设计过程的后续迭代生成候选设计，以所述候选设计逐渐地填充虚拟显示体积。
20.一种系统，其包括：
存储器，所述存储器存储指令；以及
处理器，所述处理器通信地耦接到所述存储器，并被配置来在执行所述指令时进行以下步骤：
致使在虚拟现实(VR)环境内显示一个或多个候选设计；
通过所述VR环境接收与包括在所述一个或多个候选设计中的第一候选设计相关联的用户输入；
至少基于所述用户输入和所述第一候选设计生成经修改设计；并且
基于所述经修改设计通过生成式设计过程生成多个输出设计。
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