基于分支樹文法的拼貼圖案生成方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，圖案的繪制也開始由傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式向利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行創(chuàng)作的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變。目前利用計(jì)算機(jī)繪制圖案的方法主要分為三類：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、采用數(shù)學(xué)模型生成及基于圖案知識(shí)的智能化設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的手工繪制方式相比，這三種方式無論在生成效率、美觀度還是對(duì)組成圖案的元素的復(fù)用方面都有了很大的改善，當(dāng)然也存在各自的不足及局限性。
　　傳統(tǒng)手工繪制的圖案大多都是六邊形、菱形、多邊形、花紋等，端莊典雅、簡單美觀。如今人們利用計(jì)算機(jī)

2、已經(jīng)可以創(chuàng)造出更美觀、更多彩，藝術(shù)效果更好的幾何圖案。相對(duì)于傳統(tǒng)的幾何圖案，拼貼圖案形態(tài)復(fù)雜，自身的結(jié)構(gòu)特征很強(qiáng)，一般都是“對(duì)稱圖案”。對(duì)這樣一類復(fù)雜的圖案進(jìn)行繪制，采用傳統(tǒng)的繪制方法或者完全依靠人工來進(jìn)行創(chuàng)作，工作量較大，難以在短時(shí)間內(nèi)形成同一風(fēng)格但區(qū)別度較大的系列產(chǎn)品。而基于文法的繪制方式，因其形式化的描述，非常適用于拼貼圖案等結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)的圖案。
　　本文主要針對(duì)基于分支樹文法生成拼貼圖案進(jìn)行了研究。本文主要工作是：分析拼貼圖

3、案的各部分構(gòu)成特征，構(gòu)造分支樹文法，對(duì)分支樹文法中的元素進(jìn)行一系列的詞法分析與語法分析，結(jié)合仿射變換實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖案的拼貼操作，并對(duì)相應(yīng)元素進(jìn)行幾何解釋，從而實(shí)現(xiàn)了拼貼圖案的生成。引入權(quán)重，可以使生成的拼貼圖案更加隨機(jī)化，形態(tài)色彩更佳。進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，開發(fā)出能實(shí)現(xiàn)分支樹文法與引入權(quán)重的分支樹文法生成拼貼圖案的系統(tǒng)，并對(duì)生成的拼貼圖案以枚舉和隨機(jī)的方式進(jìn)行了展示。
　　具體工作如下：
　　(1)構(gòu)造了一個(gè)特定的分支樹文法，利用拼貼操

4、作，實(shí)現(xiàn)了拼貼圖案的生成。通過對(duì)拼貼圖案的觀察分析，我們總結(jié)出拼貼圖案組成部分的特征，根據(jù)其組成部分特征，構(gòu)造了一個(gè)特定的分支樹文法，利用拼貼操作，完成了對(duì)拼貼圖案的繪制。
　　(2)在分支樹文法的每條規(guī)則中引入權(quán)重，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)選用規(guī)則表，增強(qiáng)了拼貼圖案的隨機(jī)性。
　　在分支樹文法中引入權(quán)重，控制某一規(guī)則出現(xiàn)的概率，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)選擇規(guī)則表，以此增強(qiáng)圖案的多樣性。這樣用戶通過改變某一規(guī)則的權(quán)重就可以控制生成拼貼圖案的形狀，使生成的

5、圖案更具多樣性、隨機(jī)性。
　　(3)開發(fā)了實(shí)驗(yàn)繪制系統(tǒng)。
　　開發(fā)了用以實(shí)現(xiàn)分支樹文法和引入權(quán)重的分支樹文法生成二維拼貼圖案的實(shí)驗(yàn)繪制系統(tǒng)。用戶可以通過改變文法中的相應(yīng)元素，來控制或改變產(chǎn)生拼貼圖案的形狀，由此可以得到一系列的不同的拼貼圖案，并以枚舉和隨機(jī)的方式對(duì)生成的拼貼圖案進(jìn)行了展示，取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果。
　　本文研究在分支樹文法構(gòu)造二維拼貼圖案的生成方面取得了一定進(jìn)展。豐富了文法在構(gòu)造圖案技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，