在设计产业高速发展的今天,以用户为中心的设计思想已成为普遍的设计认知。设计过程中产品原型作为产品最初的形式,可以体现用户的初始需求,但随着消费者认知与审美能力的不断学习提升,对产品的情感需求与审美认知也日趋复杂。因此,在产品设计中需以消费者认知为基础,深入挖掘消费者的心理原型与情感需求,以此进行产品意象造型设计。对于产品设计过程中要素间相互制约与协调的内隐关系,需要探讨构成产品的各设计要素间的耦合关系问题。为解决上述问题,本研究通过原型实验挖掘产品原型与消费者感性需求,以此进行产品意象原型设计。通过计算形态要素间耦合度建立分析模型,以定性与定量相结合的分析方法探索形态耦合机制,而后结合遗传算法建立形态耦合优化设计系统,展开产品意象造型的优化设计,以此得到满足消费者情感认知的产品设计方案。主要研究内容分为以下三个部分:第一,产品意象原型设计。通过产品原型实验深入分析挖掘消费者心理认知的产品原型形态,采用最小距离的NURBS曲线形态混合算法,对产品原型形态进行两两融合均化,得到产品代表原型。通过意象原型实验,调研收集描述产品的感性意象词汇,经过词汇相似度调研和聚类分析后确定产品目标意象。使用意象看板对消费者目标意象进行明确表达,调研挖掘得出意象原型形态,以目标意象原型形态与产品代表原型形态进行融合均化,最终得出具有目标意象的产品原型设计方案。第二,产品意象造型设计的形态耦合分析。为量化分析消费者对产品形态的审美认知与意象需求,以形态耦合度衡量要素间相互影响制约的程度。采用频谱分析法对产品形态进行描述,以频谱分析得出的傅里叶系数构建产品形态要素的空间特征向量,通过计算特征向量之间的余弦相似度来评价形态耦合度。使用语意差分法获得消费者对目标意象的评价值,利用形态分析法确定产品形态设计元素,通过数量化I类理论构建目标意象与设计要素之间的映射关系,据此利用目标意象下的形态设计要素,通过形态耦合计算构造得出耦合度从低到高分布的产品意象造型库。对消费者进行意象尺度与形态偏好调研,从而分析得出产品意象形态的耦合机制。构建形态耦合度评价指标体系,获取形态耦合度的最优范围区间。第三,形态耦合优化设计。以耦合机制为适应度条件,应用遗传算法构建产品意象形态的耦合优化模型,从而建立形态耦合优化设计系统。将目标意象下的产品原型设计方案作为初始样本,通过遗传操作生成优化种群,通过形态耦合机制对优化种群进行择优筛选,最终完成产品意象原型设计方案的形态优化。本研究以香水瓶造型设计为实例,进行目标意象下的产品原型形态设计,通过分析消费者认知构建产品形态耦合机制,揭示了意象造型设计中形态要素间的耦合规律,建立形态耦合优化设计系统完成对产品目标意象原型造型的优化设计。