基于模式识别的创新概念设计

Ｇ Ｗ× ＝ ＶＤＮ ｆ１ Ｗ １ ＡＳ ＋ 一 × ＤＮ
自 主权 交 给 了设 计 者， 种 选 择 方 式 是 这 以人 为 中 心 的 ， 分 考 虑 到 了 设 计 人 员 充 的 喜 好 ， 且 通 过 设 计 Ａ ｅ ｔ 察 和 保 并 ｇｎ 观 存 设 计 者 的喜 好 避 免 了 重 复 指 定 适 应 度 值 ， 对 难 以定 义 目标 函数 的 创 新 性 这 设 计 ， 一 种 非 常有 效 的方 法 。 是 （ ） 体实现。 ３具 使 用 Ｖ 作 为 开 发 工 具 。并 利 用 Ｃ Ａ Ｉ Ｃ Ｓ产生 相 应 的 曲线 和 曲 面． 行 相 应 进 的 旋 转 变 换 或 Ｚ 轴 扫 描 ， 生 新 的 概 念 产 设 计 阶 段 的 工 艺 品 的 形状 。 以 花瓶 设 计 为 例， 绍一 下 该 算 法 的具 体 实现 。 介 步 骤 １ 初始 化群 体 。将 知 识 库 中在 ： 模 式识 别 阶段 识 别 出来 的 曲线 的基 元 作 为 基本 的父 代 个 体 ， 成 初 始 的群 体 ， 生 以 进 行后 续 的操 作 。 步骤２ ：根 据新 生成 的 曲线 形 状 ， 画 出该 形 状 的连 续 曲线 ． 步 骤 ３ 允 许 设 计 人 员 对 草 图进 行 局 ： 部修改， 以得 到 满 足 新 需 求 的个 体 ， ： 步骤４ ：通 过 与设 计 人 员 的交 互 。 得 到 每一 个 形 状 个 体 的适 应 度 函数 值 ： 步 骤 ５ 根 据 适 应 度 函数 值 选 择 新 群 ： 体： 步骤６ ：用 交 叉 和 变 异 对 群 体 操 作 ：
的识 别 就 十 分 复 杂 。 有 非 常 巨 大 的 特 具 征 量 。 因 此 需 要 把 复 杂 模 式 分 解 为 若 干 简 单 子 模 式 的 结 合 ， 模 式 又 分 解 为 若 子 干 基 元 。 过 对 基 元 的识 别 ， 而 识 别 子 通 进 模 式 ， 终 识 别 复 杂模 式 。可 见 ， 元 模 最 基
一
６ 活力２１． ４ ０ １ ００
两 个后 代 。
② 变异 。变 异操 作 用 来 加 强后 代 的
多 样性 ， 而 扩 展 解 空 间 。 操 作 在 单个 从 该 父 辈 树 上 随机 地 选 择 一 个 节 点 ， 后 用 然 棵新 的 子 树 替代 父 辈树 上 以选 定 节点 为 根 的 子树 。
一
法， 单通用， 棒性强， 于并行处理， 简 鲁 适 发 展 极 为 迅 速 ， 已广 泛 应 用 于 计 算 机 现 科 学 、 化 调 度 、 输 问 题 、 合 优 化 控 优 运 组
遗 传 操 作 执 行 前 后 比较 。该 选 择 、 叉 、 交 变 异 和 人 工 修 改 过 程 一 直 进 行 到 被 设 计
人 员 中止 。这 些 生 成 形 状 可 以形 成 工 艺 品 概 念 设 计 阶段 的 构 造 草 图． 后 由设 然 计 人 员 发 挥 人 的智 慧 及 经 验 实 现 详 细 设 计 。 此 设 计 过 程 中 ， 户 可 以选 择 自己 在 用 感 兴 趣 的实 体， 对 实体 进 行 。 在 评 价 打 分 后 存 入 知 识 库 。 以后 在 使 用 的过 程 中 ， 以 直 接从 知识 库 中 提取 。 可 （ ） 验 与 结 果 分 析 ４试 使 用 ＶＣ＋ ６０ 在 Ｗｉｄ ｗ ＋． ｎ ｏ ｓＸＰ 平 台 上 对 提 出的 遗 传 算 法 进 行 了实 验 。 在 实 验 中， 取 原 始 群 体 大 ￣ ＝ ， 选 ｂＮ ２ 交叉 概 率 Ｐ ＝ ．５ 变 异 概 率Ｐ ００ 。 时设 置 了 ｃ ０８ ， ｍ＝ ．２ 同 ｎ１ ＝ ０个 被 选 优 良个 体 。 于在 算 法 运行 用 过 程 中 由载 人 遗 传 算 子 加 人 种 群 ， 验 试 共 迭 代 了１ ０次 ， 验 生 成 的部 分 产 品 。 ０ 试 实 例 表 明 该 算 法 对 于 工 艺 品 创 新设 计 问题 较 为 有效 。 模 式 识 别 作 为 一 门新 兴 学 科 ．它 的 知 识 应 用 领 域 进 一 步 得 到 扩 展 。 它 被广 泛 应 用 到 图 像 处 理 ，又 以 人 工 智 能 学科 知 识 结 合 ，运 用 数 学 算 法 进一 步对 图像 进 行 处 理 。 其 应 用 到 实 际 生产 中 ． 进 将 促 了 科 学 的 进 步 及 社 会 生 产 的 发 展 。 由此 可 见 ．模 式 识 别 将 会 广 泛 应用 到社 会 发 展 的各 个 领 域 。口 （ 辑／ 安 ） 编 永
的重 新 组 合 ，改 进 可 行 解 在 多 维 空 间 内 的移 动 轨 迹 或 趋 向， 终走 向最 优 解 。 最 它 克 服 了传 统 优 化 方 法 容 易 陷 入 局 部 极 值 的缺 点 。这 是 一 种 新 的 全 局 优 化 搜 索 算
Ｖ Ｎ 是形象度， Ｓ Ｎ 是抽象度， Ｄ ＡＤ ｗ 是形象度权值。形象度和抽象度具有 自 学 习 和 自调 整 功 能 。 （ ） 传 操 作 ２遗 遗 传操 作 包 括 交 叉 、 异 和 选 择 。 变 ① 交叉 。 交 叉操 作 是 在 两 个 成 功 父 辈 树 产 生 的 两 棵 新 树 之 间 进 行 的 ， 每 在 棵父辈树 上随机地选择 一个交叉 点。 然 后 交 换 以 交 叉 点 为 根 的 两 棵 子 树 。 生 产
基于模式识别的创新概念设计
刘立鑫
（ 尔滨 电 力职 业 技 术 学 院 ， 尔滨 １ ０ ３ ） 哈 哈 ５０ ０
【 关键词］ 模式识别； 遗传算法 ； 创新设计 ；Ａ ＣＤ
随 着 社 会 的 不 断 发 展 和 人 民 生 活 水 平 的逐 步 提 高 ， 市场 竞 争 越 来 越 激 烈 。 社 会 的消 费 观 念 也 不 断 发 生 变 化 。产 品 的 创 新 性 、 观 造 型 、 人 性 、 保 性 等 因 外 宜 环 素 愈 来 愈 受 到 重 视 ， 竞 争 中 占据 突 出 在 地位 。 工 艺 品 的 设 计 更 是 突 出 了产 品 的 创 新 性 和 外 观 造 型 的 新 颖 性 、多 样 性 的 重 要 性 ， 此 在 设 计 过 程 中要 充 分 考 虑 工 因 艺 品 的 美 学 特 点 及 创 新 特 性 。 但 是 创 新 性 和 美 学 观 念 是 人 类 独 有 的 特 性 ， 难 很 用 计 算 工具 来 模 拟 实 现 这 个 过 程 。 本 文 提 出 了 一 种 基 于 基 元模 式 识 别 的 外 观 造 型 创 新 设 计 的 新 方 法 ． 方 法 该 展 示 出 利 用 现 有 的 计算 方 法 生 成 草 图 及 图 像 以 支 持 特 定 领 域 的 外 观 造 型 创 新 设 计 ，是 可 以 实 现 的 ，而 且 是 有 很 大 潜 力
③ 选 择 。对 于概 念设 计 阶段 的 创 意 设 计 ， 法 给 出一 个 形 成 目标 函 数 的统 无 标准 。 因此 。 难 用 一 个 公 式 来计 算适 很 应 度 。在 这 里 将 采 用 一 种 通 过 与设 计 人 员 交互 产 生 适 应 度 值 的方 法 。经 过 一个 进 化 过 程 ， 由 设 计 Ａ ｅ ｔ 设 计 人 员 将 ｇｎ 将 所 挑选 出 的满 意 的产 品进 行 形 象 度 和抽 象 度 的计 算 值 所 得 适 应 度 为知 识 存 储 到 设 计 Ａ ｅｔ 知识 库 中 。 后 如 果遇 到类 ｇｎ 的 以 似 的 情 况 ， ｇ ｎ 可 以 直 接 将 其 从 知 识 Ａｅｔ 库 中取 出重 用 。该 方 法 将 选 取 新 设 计 的
、
基 本 理 论
１ 式 识 别 。 模 式 是 通 过 对 具 体 的 ． 模 事 物进 行 观测 所 得 到 的具 有 时 间 与空 间 分 布 的信 息 ， 式 所 属 的 类 别 或 同一 类 模 中 的 模 式 的 总 体 称 为 模 式 类 。 中个 别 其 具体 的模 式 往 往 称 为样 本 。模 式 识 别 就 是研 究 通 过 计 算 机 自动 地 ｆ 者 人 为 进 或 行 少 量 干 预 ） 待 识 别 的 模 式 分 配 到 各 将 个 模 式 类 中的 技 术
可 见 ， 了达 到 正 确识 别 ， 是 用 形 状 分 为 关 析 的有 关 技 术， 原 图像 中提 取 基 元 。 从 获 取 各 个 图 像 的 编码 ２利用 遗传 算 法 实 现 产 品设 计 ． （ ） 应 度 函数 １适 系 统 借 鉴 了工 艺 品 设 计 中的 形 象 度 和 抽 象 度 的 概 念 ， 其 引 入 到 遗 传 算 法 将 适 应 度 函 数 的 计 算 中 。 用 了 一 种 新 的 应 面 向工 艺 品 的 设 计 问 题 求 解 算 法 。 该 方 法 既 充 分 利 用 了遗 传 算 法 在 全 局 优 化 方 面 的 优 势 ， 服 了 以 往 布 局 算 法 的弊 病 。 克 又 简 化 了 遗 传 算 法 的 运 算 复 杂 度 ， 而 从 提 高 了 算 法性 能 。 定 义Ｇ 为基 因适 应 度 函 数
２遗 传 算 法 。遗 传 算 法 （Ａ 是 一 种 ． Ｇ１ 基 于达 尔 文 的生 物 进 化 论 的适 者 生 存 原 理 的人 工 智 能 方法 。 由美 国 Ｍ ｃｉａ ｉｈ ｎ大 ｇ 学 Ｈ ｌｎ ｏ ａ ｄ教 授 于 １ ７ ｌ ９ ５年 首 次 提 出 的 它模 拟 生 物 进 化 的 步骤 ， 繁 殖 、杂 交 、 将 变 异 、 争 和选 择 等 概 念 引 入 到算 法 中 。 竞 通 过 维 持 一 组 可 行 解 ， 通 过 对 可 行 解 并
的。
一
式识 法 规 则 来 描 述 大 而 复杂 的模 式 因 此 将 基 元 模 式 识 别 用 于 工 艺 品 结 构 识 别， 以及 对 图 像 内容 进 行 描 述 是 非 常 有 效的。 本 文 采 用 的基 元 识 别 方 法 的第 一 步 是 将 一 个 复 杂 的 图像 ，分 解 成 一 个 个 子 图像 ， 后 将 子 图 像 分 解 成 最 简 单 、 小 然 最 的基 元 。基 元 可 以是 直 线 段 、 线段 、 斜 圆 弧 段 …… 然 后 进 行 语法 分 析 、 查 ， 照 检 按 对 象 的 结 构 规 则 去 组 成 这 些 基 元 形 成 模式， 配要识别 的对象， 决策输 出。 匹 作