基于遗传算法的花卉图案创新设计
基于遗传算法的花卉图案创新设计ApplicationofGeneticAlgorithminCreativeDesignofflowerspattern徐剑平3刘弘XUJian-pingLIUHongdoi:10.3969/j.issn.1672-9528.2009.04.024tocreateallkindsofdifferentstylesoftheartpatternswhichcanalsobemanuallychangedaccordingtotheactualneeds.Themethodabovehasbeenprovedintheexperimentsthatitcanenhancethecreativityoftheflowerspat2terndesign.KeywordsCreativedesignFlowerspatternGeneticalgorithm引言花卉作为美的象征,在绘画与设计中是一个永恒的题材,装饰艺术家们从中发掘大量素材,来抒发情怀和传递时代风貌。在中国的传统文化中$花卉图案代表吉祥如意$物丰人和。比如牡丹花开富贵$菊花人寿年丰$玫瑰情投意合。花卉以它从花萼往四方绽放的梦幻般的美丽,成为设计领域中最重要、最完美的永恒题材。与此同时,计算机辅助设计的应用日益广泛,通过使用计算模型和计算机工具,利用计算机的高信息存储量及可视化手段,可以为设计人员建立一个能激发创作者灵感的系统环境,从而为产品的创新设计提供有力的支持。另外,花卉图案造型具有某种程式化的模式,它的风格、特点、表现手法、布局构图都有一定的规律可循,正是花卉装饰图案设计的这种程式化特点为利用计算机建模生成花卉提供了可能。因此,如果我们通过计算机辅助创新设计思想,采用进化计算技术,利用计算机生成花卉装饰图案,或许可以创作出更加丰富多变的具有创新性的图案产品。1遗传算法进化计算[3](EvolutionaryComputation,简称EC)或进化算法(EvolutionaryAlgorithm,简称EA)是一种借鉴生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、随机、自适应搜索算法。简单而言,它使用群体搜索技术,将种群代表一组问题解,通过对当前种群施加选择、交叉和变异等一系列遗传操作,从而产生新一代种3山东师范大学信息科学与工程学院山东济南250014群,并逐步使种群进化到包含近似最优解的状态。目前正在研究的进化算法中,以遗传算法最有代表性,它是在20世纪60至70年代由美国Michigan大学的JohnHolland教授[1]等人根据自然界中“优胜劣汰,适者生存”的法则提出的,模拟生物在种群中的进化机制来构造现实的系统模型。香港理工大学JohnFrazer教授多年来致力于进化计算在设计中应用的研究,在其著作[1]中,首次提出并系统的描述了互动界面,构件设计以及有机生长这三个问题在建筑设计方面的重要性。刘弘、刘希玉和唐明晰教授在这个领域作了进一步的研究,研发了相关的开发环境[6]。浙江大学的潘云鹤、孙守迁教授[5]通过智能CAD技术,创造性的解决了图案构图、色彩描绘和草图设计等知识表达及实现方面的问题。目前,基于进化计算的创新概念设计已经成为最重要的设计技术之一。2基于遗传算法的花卉图案设计方法本文内容包括四部分:基于进化计算的花瓣、叶、茎生成;组件库的保存与管理;基于遗传算法的图案布局方案的生成。其系统结构如图1所示:图1基于进化计算的花卉装饰图案创新设计系统总体结构2.1基于进化计算的构件生成在花卉装饰图案中,其组成都有共同的特点,一般是花瓣、
摘
要
通过
对
花
卉
装
饰
图案
的
分
析
和
概
括
,
抽
象出
所
需
的
纹
样
,
利
用
遗
传
算法
来
生
成
纹
样
,
以
此
构
造
丰
富
多
彩
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库
。
然
后
通过
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饰
图
案
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,
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样
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选
取
及
组
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,
产
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各
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风
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装
饰
图
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,
并
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根
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际
需
要
进
行
人工
修
改
。
实
验
证明
,
该
方
法能
够
增
强
装
饰
图案
的
创
新
性
。
关
键词
创新
设
计
花
卉
装饰
图
案
遗
传
算法
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