基于遺傳算法的花卉圖案設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展,人們不僅把計(jì)算機(jī)作為一種實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的可視化工具,同時(shí)已經(jīng)開始將機(jī)器智能應(yīng)用在設(shè)計(jì)工作中最為重要和根本的概念設(shè)計(jì)階段,激發(fā)設(shè)計(jì)師的靈感設(shè)計(jì)出更加新穎和完善的產(chǎn)品.基于進(jìn)化計(jì)算的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法就是將人工智能中的進(jìn)化計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域.這種方法是利用計(jì)算智能對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改造,完善產(chǎn)品的外觀、質(zhì)量、性能等指標(biāo),從而進(jìn)一步滿足用戶的需求.利用進(jìn)化技術(shù)作為支持的產(chǎn)品概念創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法,隨著進(jìn)化計(jì)算技術(shù)的日趨

2、發(fā)展已經(jīng)成一種重要的輔助設(shè)計(jì)方法.進(jìn)化計(jì)算技術(shù)如遺傳算法在創(chuàng)新設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用也成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn). 遺傳算法是一種適應(yīng)性啟發(fā)式搜索算法.該算法的基本思想是模擬自然界中的進(jìn)化機(jī)制,特別是以達(dá)爾文的適者生存的進(jìn)化論為基本準(zhǔn)則.經(jīng)過(guò)人們多年研究,該方法已經(jīng)應(yīng)用到函數(shù)優(yōu)化、自動(dòng)控制、生產(chǎn)調(diào)度等等多種工程領(lǐng)域,成為一種成熟的優(yōu)化和搜索算法.在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域,作為一種進(jìn)化計(jì)算技術(shù)遺傳算法在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用已經(jīng)取得許多成果.尤其在建

3、筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域,其創(chuàng)作產(chǎn)品新穎別致令人驚奇.可以預(yù)見(jiàn),基于遺傳算法的創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用范圍將越發(fā)廣泛. 圖案設(shè)計(jì)在藝術(shù)設(shè)計(jì)中領(lǐng)域占有非常重要的地位.而作為圖案設(shè)計(jì)中最為重要和廣泛的內(nèi)容之一,花卉圖案設(shè)計(jì)一直是人們廣泛關(guān)注的題材之一.其變化多端,形式各異,適應(yīng)度高等特點(diǎn),花卉圖案被應(yīng)用到各種裝飾領(lǐng)域.本文通過(guò)對(duì)花卉圖案設(shè)計(jì)過(guò)程的分析和研究,將遺傳算法應(yīng)用到設(shè)計(jì)過(guò)程中從而為設(shè)計(jì)人員開拓思路提高效率提供了支撐平臺(tái).同時(shí)將曲線擬合應(yīng)用到設(shè)計(jì)過(guò)

4、程中,從而達(dá)到有效利用素材的目的.本文主要工作為:1.將遺傳算法應(yīng)用到基于曲線的花卉圖案設(shè)計(jì)過(guò)程中. 利用花卉圖案設(shè)計(jì)過(guò)程中局部線條多變和整體對(duì)稱等特點(diǎn)提出一種針對(duì)局部變化的圖案產(chǎn)生方法.通過(guò)對(duì)初始設(shè)計(jì)線條控制點(diǎn)的編碼產(chǎn)生初始種群利用遺傳算法對(duì)其進(jìn)行遺傳操作,從而產(chǎn)生局部相似整體不同的設(shè)計(jì)結(jié)果.針對(duì)具體的設(shè)計(jì)要求構(gòu)造了適合的編碼方案、種群產(chǎn)生方法,遺傳操作算子和約束條件等各種參數(shù).實(shí)例表明利用該方法可以使初始設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生多種變化

5、,對(duì)花卉圖案創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了一種有效的方法.2.對(duì)基于遺傳算法的Bézier曲線擬合方法進(jìn)行改進(jìn)并將其應(yīng)用到花卉圖案交互設(shè)計(jì)的過(guò)程中. 在以最小二乘法為基礎(chǔ)曲線擬合中使用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法,通過(guò)對(duì)交叉率和變異率的自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到提高曲線擬合速度的目的.另外,在交互圖案設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以利用曲線工具參照待擬合的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)初始種群的約束,進(jìn)一步提高了收斂速度.利用對(duì)圖片素材的擬合操作,可以為設(shè)計(jì)人員提供最直接的線條素材,增加了提供圖案設(shè)