写个网页更简单了！让AI根据手绘原型生成HTML - 教程+代码

小新编译自 Insight Data Blog

量子位出品 | 公众号 QbitAI

写个网页能有多麻烦？在大多数公司里，这项工作分为三步：

1. 产品经理完成用户调研任务后，列出一系列技术要求；

2. 设计师根据这些要求来设计低保真原型，逐渐修改得到高保真原型和UI设计图；

3. 工程师将这些设计图实现为代码，最终变成用户使用的产品。

这么多环节，任何地方出一点问题，都会拉长开发周期。因此，不少公司，比如Airbnb已经开始用机器学习来提高这个过程的效率。

△ Airbnb内部的AI工具，从图纸到代码一步到位

看起来很美好，但Airbnb还没公开该模型中端到端训练的细节，以及手工设计的图像特征对该模型的贡献度。这是该公司特有的闭源解决方案专利，可能不会进行公开。

好在，一个叫Ashwin Kumar的程序员创建了一个开源版本，让开发者/设计师的工作变得更简单。

以下内容翻译自他的博客：

理想上，这个模型可以根据网站设计的简单手绘原型，很快地生成一个可用的HTML网站：

△ SketchCode模型利用手绘线框图来生成HTML网站

事实上，上面例子就是利用训练好的模型在测试集上生成的一个实际网站，代码请访问：https://github.com/ashnkumar/sketch-code。

从图像标注中获取灵感

目前要解决的问题属于一种更广泛的任务，叫做程序综合（program synthesis），即自动生成工作源代码。尽管很多程序综合研究通过自然语言规范或执行追踪法来生成代码，但在当前任务中，我会充分利用源图像，即给出的手绘线框图来展开工作。

在机器学习中有一个十分热门的研究领域，称为图像标注（image caption），目的是构建一种把图像和文本连接在一起的模型，特别是用于生成源图像内容的描述。

△ 图像标注模型生成源图像的文本描述

我从一篇pix2code论文和另一个应用这种方法的相关项目中获得灵感，决定把我的任务按照图像标注方式来实现，把绘制的网站线框图作为输入图像，并将其相应的HTML代码作为其输出内容。

注：上段提到的两个参考项目分别是

pix2code论文：https://arxiv.org/abs/1705.07962

floydhub教程：https://blog.floydhub.com/turning-design-mockups-into-code-with-deep-learning/?source=techstories.org

获取合适的数据集

确定图像标注方法后，理想中使用的训练数据集会包含成千上万对手绘线框图和对应的HTML输出代码。但是，目前还没有我想要的相关数据集，我只好为这个任务来创建数据集。

最开始，我尝试了pix2code论文给出的开源数据集，该数据集由1750张综合生成网站的截图及其相应源代码组成。

△ pix2code数据集中的生成网站图片和源代码

这是一个很好的数据集，有几个有趣的地方：

该数据集中的每个生成网站都包含几个简单的辅助程序元素，如按钮、文本框和DIV对象。尽管这意味着这个模型受限于将这些少数元素作为它的输出内容，但是这些元素可通过选择生成网络来修改和扩展。这种方法应该很容易地推广到更大的元素词汇表。
每个样本的源代码都是由领域专用语言（DSL）的令牌组成，这是该论文作者为该任务所创建的。每个令牌对应于HTML和CSS的一个片段，且加入编译器把DSL转换为运行的HTML代码。

彩色网站图像变手绘图

为了修改我的任务数据集，我要让网站图像看起来像手工绘制出的。我尝试使用Python中的OpenCV库和PIL库等工具对每张图像进行修改，包括灰度转换和轮廓检测。

最终，我决定直接修改原始网站的CSS样式表，通过执行以下操作：

1. 更改页面上元素的边框半径来平滑按钮和DIV对象的边缘；

2. 模仿绘制的草图来调整边框的粗细，并添加阴影；

3. 将原有字体更改为类似手写的字体；

最终实现的流程中还增加了一个步骤，通过添加倾斜、移动和旋转来实现图像增强，来模拟实际绘制草图中的变化。

使用图像标注模型架构

现在，我已经处理好数据集，接下来是构建模型。

我利用了图像标注中使用的模型架构，该架构由三个主要部分组成：

1. 一种使用卷积神经网络（CNN）的计算机视觉模型，从源图像提取图像特征；

2. 一种包含门控单元GRU的语言模型，对源代码令牌序列进行编码；

3. 一个解码器模型，也属于GRU单元，把前两个步骤的输出作为输入，并预测序列中的下一个令牌。

△ 以令牌序列为输入来训练模型

为了训练模型，我将源代码拆分为令牌序列。模型的输入为单个部分序列及它的源图像，其标签是文本中的下一个令牌。该模型使用交叉熵函数作为损失函数，将模型的下个预测令牌与实际的下个令牌进行比较。

在模型从头开始生成代码的过程中，该推理方式稍有不同。图像仍然通过CNN网络进行处理，但文本处理开始时仅采用一个启动序列。在每个步骤中，模型对序列中输出的下个预测令牌将会添加到当前输入序列，并作为新的输入序列送到模型中；重复此操作直到模型的预测令牌为，或该过程达到每个文本中令牌数目的预定义值。

当模型生成一组预测令牌后，编译器就会将DSL令牌转换为HTML代码，这些HTML代码可以在任何浏览器中运行。

用BLEU分数评估模型

我决定使用BLEU分数来评估模型。这是机器翻译任务中常用的一种度量标准，通过在给定相同输入的情况下，衡量机器生成的文本与人类可能产生内容的近似程度。

实际上，BLEU通过比较生成文本和参考文本的N元序列，以创建修改后的准确版本。它非常适用于这个项目，因为它会影响生成HTML代码中的实际元素，以及它们之间的相互关系。

最棒的是，我还可以通过检查生成的网站来比较当前的实际BLEU分数。

△ 观察BLEU分数

当BLEU分数为1.0时，则说明给定源图像后该模型能在正确位置设置合适的元素，而较低的BLEU分数这说明模型预测了错误元素或是把它们放在相对不合适的位置。我们最终模型在评估数据集上的BLEU分数为0.76。

福利：定制网页风格

后来，我还想到，由于该模型只生成当前页面的框架，即文本的令牌，因此我可以在编译过程中添加一个定制的CSS层，并立刻得到不同风格的生成网站。

△ 一个手绘图生成多种风格的网页

把风格定制和模型生成两个过程分开，在使用模型时带来了很多好处：

1.如果想要将SketchCode模型应用到自己公司的产品中，前端工程师可以直接使用该模型，只需更改一个CSS文件来匹配该公司的网页设计风格；

2. 该模型内置的可扩展性，即通过单一源图像，模型可以迅速编译出多种不同的预定义风格，因此用户可以设想出多种可能的网站风格，并在浏览器中浏览这些生成网页。

总结和展望

受到图像标注研究的启发，SketchCode模型能够在几秒钟内将手绘网站线框图转换为可用的HTML网站。

但是，该模型还存在一些问题，这也是我接下来可能的工作方向：

1. 由于这个模型只使用了16个元素进行训练，所以它不能预测这些数据以外的令牌。下一步方向可能是使用更多元素来生成更多的网站样本，包括网站图片，下拉菜单和窗体，可参考启动程序组件（https://getbootstrap.com/docs/4.0/components/buttons/）来获得思路；

2. 在实际网站构建中，存在很多变化。创建一个能更好反映这种变化的训练集，是提高生成效果的一种好方法，可以通过获取更多网站的HTML/CSS代码以及内容截图来提高；

3. 手绘图纸也存在很多CSS修改技巧无法捕捉到的变化。解决这个问题的一种好方法是使用生成对抗网络GAN来创建更逼真的绘制网站图像。

一，正方形

<html>
<body>
<h1>有趣的前端图形</h1>
<div id="square">
</div>
<style>
 #square {
 width: 100px;
 height: 100px;
 background: red;
 }
</style>
</body>
</html>

好了，现在点击使用浏览器打开上面的文件，是不是看到了下面的图像呢：

如果你已经看到了上面的图像，那么恭喜你，你可以继续往下看下去了，下面有更多有趣的图形等着你哦。

二、圆形

将下面的代码放到<style></style>中，并把<div>中的id改为circle

#circle {
 width: 100px;
 height: 100px;
 background: red;
 -moz-border-radius: 50px;
 -webkit-border-radius: 50px;
 border-radius: 50px;
}

你就得到了一个可爱的圆：

当然颜色啥的，可以随便改啊~

三、椭圆

#oval {
 width: 200px;
 height: 100px;
 background: red;
 -moz-border-radius: 100px / 50px;
 -webkit-border-radius: 100px / 50px;
 border-radius: 100px / 50px;
}

结果如下：

四、三角形

正三角：

#triangle-up {
 width: 0;
 height: 0;
 border-left: 50px solid transparent;
 border-right: 50px solid transparent;
 border-bottom: 100px solid red;
}

倒三角：

#triangle-down {
 width: 0;
 height: 0;
 border-left: 50px solid transparent;
 border-right: 50px solid transparent;
 border-top: 100px solid red;
}

五、五角星

#star-five {
 margin: 50px 0;
 position: relative;
 display: block;
 color: red;
 width: 0px;
 height: 0px;
 border-right: 100px solid transparent;
 border-bottom: 70px solid red;
 border-left: 100px solid transparent;
 -moz-transform: rotate(35deg);
 -webkit-transform: rotate(35deg);
 -ms-transform: rotate(35deg);
 -o-transform: rotate(35deg);
}
#star-five:before {
 border-bottom: 80px solid red;
 border-left: 30px solid transparent;
 border-right: 30px solid transparent;
 position: absolute;
 height: 0;
 width: 0;
 top: -45px;
 left: -65px;
 display: block;
 content: '';
 -webkit-transform: rotate(-35deg);
 -moz-transform: rotate(-35deg);
 -ms-transform: rotate(-35deg);
 -o-transform: rotate(-35deg);
 
}
#star-five:after {
 position: absolute;
 display: block;
 color: red;
 top: 3px;
 left: -105px;
 width: 0px;
 height: 0px;
 border-right: 100px solid transparent;
 border-bottom: 70px solid red;
 border-left: 100px solid transparent;
 -webkit-transform: rotate(-70deg);
 -moz-transform: rotate(-70deg);
 -ms-transform: rotate(-70deg);
 -o-transform: rotate(-70deg);
 content: '';
}

结果：

六、六角星

#star-six {
 width: 0;
 height: 0;
 border-left: 50px solid transparent;
 border-right: 50px solid transparent;
 border-bottom: 100px solid red;
 position: relative;
}
#star-six:after {
 width: 0;
 height: 0;
 border-left: 50px solid transparent;
 border-right: 50px solid transparent;
 border-top: 100px solid red;
 position: absolute;
 content: "";
 top: 30px;
 left: -50px;
}

七、无穷符号

长这样：

#infinity {
 position: relative;
 width: 212px;
 height: 100px;
}
 
#infinity:before,
#infinity:after {
 content: "";
 position: absolute;
 top: 0;
 left: 0;
 width: 60px;
 height: 60px;
 border: 20px solid red;
 -moz-border-radius: 50px 50px 0 50px;
 border-radius: 50px 50px 0 50px;
 -webkit-transform: rotate(-45deg);
 -moz-transform: rotate(-45deg);
 -ms-transform: rotate(-45deg);
 -o-transform: rotate(-45deg);
 transform: rotate(-45deg);
}
 
#infinity:after {
 left: auto;
 right: 0;
 -moz-border-radius: 50px 50px 50px 0;
 border-radius: 50px 50px 50px 0;
 -webkit-transform: rotate(45deg);
 -moz-transform: rotate(45deg);
 -ms-transform: rotate(45deg);
 -o-transform: rotate(45deg);
 transform: rotate(45deg);
}

八、心形~~

最后来一个爱你的形状吧~~~~

心形~~~

先放最终结果：

代码：

#heart {
 position: relative;
 width: 100px;
 height: 90px;
}
#heart:before,
#heart:after {
 position: absolute;
 content: "";
 left: 50px;
 top: 0;
 width: 50px;
 height: 80px;
 background: red;
 -moz-border-radius: 50px 50px 0 0;
 border-radius: 50px 50px 0 0;
 -webkit-transform: rotate(-45deg);
 -moz-transform: rotate(-45deg);
 -ms-transform: rotate(-45deg);
 -o-transform: rotate(-45deg);
 transform: rotate(-45deg);
 -webkit-transform-origin: 0 100%;
 -moz-transform-origin: 0 100%;
 -ms-transform-origin: 0 100%;
 -o-transform-origin: 0 100%;
 transform-origin: 0 100%;
}
#heart:after {
 left: 0;
 -webkit-transform: rotate(45deg);
 -moz-transform: rotate(45deg);
 -ms-transform: rotate(45deg);
 -o-transform: rotate(45deg);
 transform: rotate(45deg);
 -webkit-transform-origin: 100% 100%;
 -moz-transform-origin: 100% 100%;
 -ms-transform-origin: 100% 100%;
 -o-transform-origin: 100% 100%;
 transform-origin :100% 100%;
}

更多好玩的图形，尽在hello程序媛哦~~

当然，上面的代码我也已经整理好啦，需要的童鞋可以私信我领取代码呀。

另外，不懂如何使用电脑自带的记事本编辑html的小伙伴，也可以私信问我哦，我一定知无不答答无不尽~~

SS的强大和精妙，只有在认真研读其代码之后才会深刻明白。

今日继续用纯CSS画图，并给大家整理了本文中所有代码，需要的小伙伴可以私信我哦。

一、阴阳

首先，用CSS画一个阴阳图，如下：

代码也很简单：

#yin-yang {
 width: 96px;
 height: 48px;
 background: #eee;
 border-color: red;
 border-style: solid;
 border-width: 2px 2px 50px 2px;
 border-radius: 100%;
 position: relative;
}
 
#yin-yang:before {
 content: "";
 position: absolute;
 top: 50%;
 left: 0;
 background: #eee;
 border: 18px solid red;
 border-radius: 100%;
 width: 12px;
 height: 12px;
}
 
#yin-yang:after {
 content: "";
 position: absolute;
 top: 50%;
 left: 50%;
 background: red;
 border: 18px solid #eee;
 border-radius:100%;
 width: 12px;
 height: 12px;
}

当然，颜色什么的，可以随便改啦~

二、鸡蛋

再画一个可爱的鸡蛋~~~像这样：

代码仅仅几句话：

#egg {
 display:block;
 width: 126px;
 height: 180px;
 background-color: red;
 -webkit-border-radius: 63px 63px 63px 63px / 108px 108px 72px 72px;
 border-radius: 50% 50% 50% 50% / 60% 60% 40% 40%;
}

三、最后画一个弯弯的月亮~

长这样：

代码非常非常少：

#moon {

width: 80px;

height: 80px;

border-radius: 50%;

box-shadow: 15px 15px 0 0 red;

}

是不是很神奇？不敢相信这几句代码居然有这样的功力？

那就打开电脑，按照我之前讲的方法创建一个html试试吧~

不知道怎么创建的小伙伴看这里>>css3制作图形大全：简单几句代码画出漂亮的图形，一起来看看吧~

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