基于遺傳算法的花卉圖案設(shè)計研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的飛速發(fā)展,人們不僅把計算機作為一種實現(xiàn)設(shè)計方案的可視化工具,同時已經(jīng)開始將機器智能應(yīng)用在設(shè)計工作中最為重要和根本的概念設(shè)計階段,激發(fā)設(shè)計師的靈感設(shè)計出更加新穎和完善的產(chǎn)品.基于進化計算的創(chuàng)新設(shè)計方法就是將人工智能中的進化計算技術(shù)應(yīng)用到輔助設(shè)計領(lǐng)域.這種方法是利用計算智能對現(xiàn)有產(chǎn)品進行改造,完善產(chǎn)品的外觀、質(zhì)量、性能等指標(biāo),從而進一步滿足用戶的需求.利用進化技術(shù)作為支持的產(chǎn)品概念創(chuàng)新設(shè)計方法,隨著進化計算技術(shù)的日趨

2、發(fā)展已經(jīng)成一種重要的輔助設(shè)計方法.進化計算技術(shù)如遺傳算法在創(chuàng)新設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用也成為了近年來的研究熱點. 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化機制,特別是以達爾文的適者生存的進化論為基本準(zhǔn)則.經(jīng)過人們多年研究,該方法已經(jīng)應(yīng)用到函數(shù)優(yōu)化、自動控制、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.在計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域,作為一種進化計算技術(shù)遺傳算法在創(chuàng)新設(shè)計方面的應(yīng)用已經(jīng)取得許多成果.尤其在建

3、筑設(shè)計領(lǐng)域,其創(chuàng)作產(chǎn)品新穎別致令人驚奇.可以預(yù)見,基于遺傳算法的創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)應(yīng)用范圍將越發(fā)廣泛. 圖案設(shè)計在藝術(shù)設(shè)計中領(lǐng)域占有非常重要的地位.而作為圖案設(shè)計中最為重要和廣泛的內(nèi)容之一,花卉圖案設(shè)計一直是人們廣泛關(guān)注的題材之一.其變化多端,形式各異,適應(yīng)度高等特點,花卉圖案被應(yīng)用到各種裝飾領(lǐng)域.本文通過對花卉圖案設(shè)計過程的分析和研究,將遺傳算法應(yīng)用到設(shè)計過程中從而為設(shè)計人員開拓思路提高效率提供了支撐平臺.同時將曲線擬合應(yīng)用到設(shè)計過

4、程中,從而達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)計過程中. 利用花卉圖案設(shè)計過程中局部線條多變和整體對稱等特點提出一種針對局部變化的圖案產(chǎn)生方法.通過對初始設(shè)計線條控制點的編碼產(chǎn)生初始種群利用遺傳算法對其進行遺傳操作,從而產(chǎn)生局部相似整體不同的設(shè)計結(jié)果.針對具體的設(shè)計要求構(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).實例表明利用該方法可以使初始設(shè)計方案產(chǎn)生多種變化

5、,對花卉圖案創(chuàng)新設(shè)計提供了一種有效的方法.2.對基于遺傳算法的Bézier曲線擬合方法進行改進并將其應(yīng)用到花卉圖案交互設(shè)計的過程中. 在以最小二乘法為基礎(chǔ)曲線擬合中使用改進的自適應(yīng)遺傳算法,通過對交叉率和變異率的自動調(diào)節(jié)達到提高曲線擬合速度的目的.另外,在交互圖案設(shè)計過程中,可以利用曲線工具參照待擬合的數(shù)據(jù)點進行對初始種群的約束,進一步提高了收斂速度.利用對圖片素材的擬合操作,可以為設(shè)計人員提供最直接的線條素材,增加了提供圖案設(shè)