寫個網頁更簡單了！讓AI根據手繪原型生成HTML - 教程+代碼

小新編譯自 Insight Data Blog

量子位出品 | 公眾號 QbitAI

寫個網頁能有多麻煩？在大多數公司里，這項工作分為三步：

1. 產品經理完成用戶調研任務后，列出一系列技術要求；

2. 設計師根據這些要求來設計低保真原型，逐漸修改得到高保真原型和UI設計圖；

3. 工程師將這些設計圖實現為代碼，最終變成用戶使用的產品。

這么多環節，任何地方出一點問題，都會拉長開發周期。因此，不少公司，比如Airbnb已經開始用機器學習來提高這個過程的效率。

△ Airbnb內部的AI工具，從圖紙到代碼一步到位

看起來很美好，但Airbnb還沒公開該模型中端到端訓練的細節，以及手工設計的圖像特征對該模型的貢獻度。這是該公司特有的閉源解決方案專利，可能不會進行公開。

好在，一個叫Ashwin Kumar的程序員創建了一個開源版本，讓開發者/設計師的工作變得更簡單。

以下內容翻譯自他的博客：

理想上，這個模型可以根據網站設計的簡單手繪原型，很快地生成一個可用的HTML網站：

△ SketchCode模型利用手繪線框圖來生成HTML網站

事實上，上面例子就是利用訓練好的模型在測試集上生成的一個實際網站，代碼請訪問：https://github.com/ashnkumar/sketch-code。

從圖像標注中獲取靈感

目前要解決的問題屬于一種更廣泛的任務，叫做程序綜合（program synthesis），即自動生成工作源代碼。盡管很多程序綜合研究通過自然語言規范或執行追蹤法來生成代碼，但在當前任務中，我會充分利用源圖像，即給出的手繪線框圖來展開工作。

在機器學習中有一個十分熱門的研究領域，稱為圖像標注（image caption），目的是構建一種把圖像和文本連接在一起的模型，特別是用于生成源圖像內容的描述。

△ 圖像標注模型生成源圖像的文本描述

我從一篇pix2code論文和另一個應用這種方法的相關項目中獲得靈感，決定把我的任務按照圖像標注方式來實現，把繪制的網站線框圖作為輸入圖像，并將其相應的HTML代碼作為其輸出內容。

注：上段提到的兩個參考項目分別是

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

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

獲取合適的數據集

確定圖像標注方法后，理想中使用的訓練數據集會包含成千上萬對手繪線框圖和對應的HTML輸出代碼。但是，目前還沒有我想要的相關數據集，我只好為這個任務來創建數據集。

最開始，我嘗試了pix2code論文給出的開源數據集，該數據集由1750張綜合生成網站的截圖及其相應源代碼組成。

△ pix2code數據集中的生成網站圖片和源代碼

這是一個很好的數據集，有幾個有趣的地方：

該數據集中的每個生成網站都包含幾個簡單的輔助程序元素，如按鈕、文本框和DIV對象。盡管這意味著這個模型受限于將這些少數元素作為它的輸出內容，但是這些元素可通過選擇生成網絡來修改和擴展。這種方法應該很容易地推廣到更大的元素詞匯表。
每個樣本的源代碼都是由領域專用語言（DSL）的令牌組成，這是該論文作者為該任務所創建的。每個令牌對應于HTML和CSS的一個片段，且加入編譯器把DSL轉換為運行的HTML代碼。

彩色網站圖像變手繪圖

為了修改我的任務數據集，我要讓網站圖像看起來像手工繪制出的。我嘗試使用Python中的OpenCV庫和PIL庫等工具對每張圖像進行修改，包括灰度轉換和輪廓檢測。

最終，我決定直接修改原始網站的CSS樣式表，通過執行以下操作：

1. 更改頁面上元素的邊框半徑來平滑按鈕和DIV對象的邊緣；

2. 模仿繪制的草圖來調整邊框的粗細，并添加陰影；

3. 將原有字體更改為類似手寫的字體；

最終實現的流程中還增加了一個步驟，通過添加傾斜、移動和旋轉來實現圖像增強，來模擬實際繪制草圖中的變化。

使用圖像標注模型架構

現在，我已經處理好數據集，接下來是構建模型。

我利用了圖像標注中使用的模型架構，該架構由三個主要部分組成：

1. 一種使用卷積神經網絡（CNN）的計算機視覺模型，從源圖像提取圖像特征；

2. 一種包含門控單元GRU的語言模型，對源代碼令牌序列進行編碼；

3. 一個解碼器模型，也屬于GRU單元，把前兩個步驟的輸出作為輸入，并預測序列中的下一個令牌。

△ 以令牌序列為輸入來訓練模型

為了訓練模型，我將源代碼拆分為令牌序列。模型的輸入為單個部分序列及它的源圖像，其標簽是文本中的下一個令牌。該模型使用交叉熵函數作為損失函數，將模型的下個預測令牌與實際的下個令牌進行比較。

在模型從頭開始生成代碼的過程中，該推理方式稍有不同。圖像仍然通過CNN網絡進行處理，但文本處理開始時僅采用一個啟動序列。在每個步驟中，模型對序列中輸出的下個預測令牌將會添加到當前輸入序列，并作為新的輸入序列送到模型中；重復此操作直到模型的預測令牌為，或該過程達到每個文本中令牌數目的預定義值。

當模型生成一組預測令牌后，編譯器就會將DSL令牌轉換為HTML代碼，這些HTML代碼可以在任何瀏覽器中運行。

用BLEU分數評估模型

我決定使用BLEU分數來評估模型。這是機器翻譯任務中常用的一種度量標準，通過在給定相同輸入的情況下，衡量機器生成的文本與人類可能產生內容的近似程度。

實際上，BLEU通過比較生成文本和參考文本的N元序列，以創建修改后的準確版本。它非常適用于這個項目，因為它會影響生成HTML代碼中的實際元素，以及它們之間的相互關系。

最棒的是，我還可以通過檢查生成的網站來比較當前的實際BLEU分數。

△ 觀察BLEU分數

當BLEU分數為1.0時，則說明給定源圖像后該模型能在正確位置設置合適的元素，而較低的BLEU分數這說明模型預測了錯誤元素或是把它們放在相對不合適的位置。我們最終模型在評估數據集上的BLEU分數為0.76。

福利：定制網頁風格

后來，我還想到，由于該模型只生成當前頁面的框架，即文本的令牌，因此我可以在編譯過程中添加一個定制的CSS層，并立刻得到不同風格的生成網站。

△ 一個手繪圖生成多種風格的網頁

把風格定制和模型生成兩個過程分開，在使用模型時帶來了很多好處：

1.如果想要將SketchCode模型應用到自己公司的產品中，前端工程師可以直接使用該模型，只需更改一個CSS文件來匹配該公司的網頁設計風格；

2. 該模型內置的可擴展性，即通過單一源圖像，模型可以迅速編譯出多種不同的預定義風格，因此用戶可以設想出多種可能的網站風格，并在瀏覽器中瀏覽這些生成網頁。

總結和展望

受到圖像標注研究的啟發，SketchCode模型能夠在幾秒鐘內將手繪網站線框圖轉換為可用的HTML網站。

但是，該模型還存在一些問題，這也是我接下來可能的工作方向：

1. 由于這個模型只使用了16個元素進行訓練，所以它不能預測這些數據以外的令牌。下一步方向可能是使用更多元素來生成更多的網站樣本，包括網站圖片，下拉菜單和窗體，可參考啟動程序組件（https://getbootstrap.com/docs/4.0/components/buttons/）來獲得思路；

2. 在實際網站構建中，存在很多變化。創建一個能更好反映這種變化的訓練集，是提高生成效果的一種好方法，可以通過獲取更多網站的HTML/CSS代碼以及內容截圖來提高；

3. 手繪圖紙也存在很多CSS修改技巧無法捕捉到的變化。解決這個問題的一種好方法是使用生成對抗網絡GAN來創建更逼真的繪制網站圖像。

一，正方形

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

好了，現在點擊使用瀏覽器打開上面的文件，是不是看到了下面的圖像呢：

如果你已經看到了上面的圖像，那么恭喜你，你可以繼續往下看下去了，下面有更多有趣的圖形等著你哦。

二、圓形

將下面的代碼放到<style></style>中，并把<div>中的id改為circle

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

你就得到了一個可愛的圓：

當然顏色啥的，可以隨便改啊~

三、橢圓

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

結果如下：

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: '';
}

結果：

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、無窮符號

長這樣：

#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~~

最后來一個愛你的形狀吧~~~~

心形~~~

先放最終結果：

代碼：

#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%;
}

更多好玩的圖形，盡在hello程序媛哦~~

當然，上面的代碼我也已經整理好啦，需要的童鞋可以私信我領取代碼呀。

另外，不懂如何使用電腦自帶的記事本編輯html的小伙伴，也可以私信問我哦，我一定知無不答答無不盡~~

SS的強大和精妙，只有在認真研讀其代碼之后才會深刻明白。

今日繼續用純CSS畫圖，并給大家整理了本文中所有代碼，需要的小伙伴可以私信我哦。

一、陰陽

首先，用CSS畫一個陰陽圖，如下：

代碼也很簡單：

#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;
}

當然，顏色什么的，可以隨便改啦~

二、雞蛋

再畫一個可愛的雞蛋~~~像這樣：

代碼僅僅幾句話：

#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、最后畫一個彎彎的月亮~

長這樣：

代碼非常非常少：

#moon {

width: 80px;

height: 80px;

border-radius: 50%;

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

}

是不是很神奇？不敢相信這幾句代碼居然有這樣的功力？

那就打開電腦，按照我之前講的方法創建一個html試試吧~

不知道怎么創建的小伙伴看這里>>css3制作圖形大全：簡單幾句代碼畫出漂亮的圖形，一起來看看吧~

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