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基于序关系熵权的文化特征提取方法

期刊:journal of graphicsDOI:10.11996/jg.j.2095-302x.2020040632

该文档由尚忠安(Shang Zhong-an)与陈香(Chen Xiang)合作完成,两人均来自江南大学设计学院(School of Design, Jiangnan University)。研究发表于《图学学报》(Journal of Graphics)2020年8月第41卷第4期,标题为《基于序关系熵权的文化特征提取方法》(Method for Cultural Feature Extraction Based on Rank Correlation and Entropy Weight)。

学术背景

该研究属于设计学与文化创意产业的交叉领域,聚焦博物馆文创产品开发中的文化特征提取问题。当前博物馆文创设计存在两大痛点:一是依赖主观经验提取文化元素,缺乏客观量化方法;二是文化符号堆砌导致产品语义模糊,难以唤起用户共鸣。研究团队提出将序关系法(Rank Correlation Analysis)与熵权法(Entropy Weight Method)结合,构建一套科学的文化特征评估框架,旨在解决设计要素筛选的客观性、效率性问题,并为博物馆文创开发提供方法论支持。

研究方法与流程

研究分为四个核心阶段,以下分述其流程、样本及方法细节:

1. 文化特征释义与感性意象分析

  • 研究对象:选取无锡博物馆9件“文房四宝”类馆藏文物(如宋代狮形石书镇、青花瓷笔洗等),编号为F1-F9。
  • 特征拆解:将文物特征分为显性(形态、色彩、肌理、材质)与隐性(语义层、内涵层)两类,建立文化特征释义表。例如,石狮造型(F11)的语义层为“庄严、高贵”,内涵层为“镇守宅邸的形象”。
  • 用户调研:针对6-12岁儿童(目标用户),通过K-means聚类从223个感性词汇中筛选出4组代表性词对(如“动感的-沉稳的”“趣味的-枯燥的”)。

2. 序关系法评估特征优度

  • 指标构建:以感性词对匹配度、特征可拓展性(Extensibility)、可辨识度(Discernibility)为评估指标(共6项),邀请10位设计师按李克特七级量表评分。
  • 权重计算:采用序关系法(无需一致性检验)确定指标权重。例如,形态特征评估中,“趣味的-枯燥的”(x2)权重最高(0.275),因其对儿童产品设计至关重要。
  • 结果排序:排除方差过大(>2)的争议评分后,计算各特征总体评估值。如形态特征优度排序为F11(石狮)>F51(奔马)>F31(山水),表明石狮造型最适配儿童产品。

3. 熵权法确定关键显性特征

  • 客观赋权:为避免主观偏差,熵权法根据指标信息量分配权重。例如,可辨识度(x6)权重达0.396,因其数据差异性最大。
  • 特征决策:四大显性特征排序为造型>材质>肌理>色彩,最终锁定“石狮造型(F11)”和“青瓷材质(F74)”为关键特征。

4. 文化特征转化与设计验证

  • 设计实践:以儿童智能点读笔为载体,通过以下方式转化特征:
    • 造型:抽象化石狮轮廓线条,壳体采用仿青瓷涂层工艺。
    • 功能:结合“山水自然”内涵设计互动底座,实现播放/暂停的拟物交互。
  • 成果验证:最终设计方案(“锡博灵狮”)兼具文化辨识度与儿童友好性,证明该方法可提升设计效率与合理性。

主要结果与逻辑链条

  1. 特征评估结果:序关系法输出各类文化特征的优度排序(如形态F11最优),为设计提供优先级依据;熵权法则揭示造型和材质为最具表征价值的显性特征。
  2. 方法协同性:序关系法解决单一类别内特征优选问题,熵权法跨类别比较避免元素冲突,二者结合形成多层次决策。
  3. 设计转化验证:关键特征(F11+F74)与隐性特征(如“生动灵活”语义)的协同应用,使产品兼具美学价值与文化叙事性。

研究价值与创新点

  • 科学价值:首次将序关系法与熵权法结合用于文化特征提取,构建了量化评估模型,填补了博物馆文创设计方法学的空白。
  • 应用价值:为文创开发提供标准化流程,缩短设计周期,提升文化符号与产品的契合度。例如,无锡博物馆可通过该方法批量开发系列化产品。
  • 创新亮点
    1. 方法论创新:主观赋权(序关系法)与客观赋权(熵权法)互补,兼顾专家经验与数据驱动。
    2. 隐性特征量化:将抽象的文化内涵(如“文人情怀”)转化为可评估的感性语义指标。
    3. 跨学科融合:结合设计学(感性工学)、数学(熵权理论)与博物馆学,拓展了文创研究的理论边界。

其他亮点

研究团队公开了完整的评估指标权重(如x6权重0.396)与设计转化案例(图4-6),可供后续研究复现。此外,提出的“特征优度排序→关键特征决策→隐喻转化”三阶段模型,可推广至其他文化IP(如非遗、地域符号)的开发中。

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