改进CGA在3D动漫造型设计中应用.pdf

改进CGA在3D动漫造型设计中的应用探析摘要：cga，即一种全新的元胞遗传算法对别致多样的3d动漫造型的自动生成有着重要的理论意义和实践价值。通过人机互动的手段，借助acis法则方程式从三大方面对已有的3d动漫造型合理进行非均匀压缩变形，选择内容差异性突出的法则方程式和树结构编码生成长度，借助专门性知识得出并确定个体适应度值。3d动漫造型创新系统的理论试验和实际应用向我们证明，全新的元胞遗传算法有助于自动生成生动新颖、别致多样的动漫创新造型。关键词：人机交互；元胞遗传算法；3d动漫造型；树结构编码；应用探索中图分类：号tp391文献标识码：a文章编：号1007-9599(2013)07-0000-02cga——cellulargenetic是元胞遗传算法的algorithm首字母简称。顾名思义，元胞遗传算法包括元胞自动机和遗传算法两大部分，是两大部分的有机结合。元胞遗传算法凭借元胞自动机演化规则的运用，实现对遗传算法中交叉机制的合理取代。元胞遗传算法作为我国近几年才出现的遗传算法新模式之所以能够取代交叉机制，最终完成系统整体最优的关键在于，该算法的遗传操作只是简单地局限在某个个体领域内，多次实施局部的交互操作。元胞遗传算法虽然引入我国的时间短，但经过专家学者的不断论证和刻苦钻研，已经向更深更广的方向发展下去。尤其是多目标元胞遗传算法的改进规则不仅对计算机应用技术和数学应用技术有着深远的意义，对我国动漫产业也是起了一个带动者和促进者的作用。科学技术和计算机应用技术的不断普及、发展促进了我国动漫产业向3d立体方向的过渡，动漫产业尤其是3d动漫造型产业是21世纪的朝阳产业，是带动生产力水平实现新一轮大跃进的关键核心。但不可否认的是，我国3d动漫造型产业近几年的发展之路不尽人意，遇到了许许多多客观或主观的问题。例如，3d造型创作时间消耗长，所需成本高，创新能力差强人意，创新意识薄弱，科研经费投入不足，缺乏一支专门的动漫人才创新队伍，缺乏强有力的资金、技术和人员支持。在进计算方化法的指领和带引下，国内外专家进行了一系列理论创新和实践论证，并最终结合汽车、家居、楼房制造的造型技术，表达了运用遗传算法实施结构创新和系统优的新化思想、新思路、新手段。在建筑设计方面，互动界面、有机生长、构件设计这三个项目成功地实现了遗传算法与建筑造型创新设计的完美结合。同理推测的话，遗传算法、建筑造型创新设计法与计算机模型应用技术和计算机辅助创新技术相结合的话可以成功地运用到3d动漫造型的设计中去。元胞遗传算法编码方式具有的弱点在于缺乏灵活创新性，没有建立一个统一性、整体性强的评价标准。鉴于此，人机交互方式与树结构编码的灵活结合创造出了一种能够解决元细胞遗传算法弊端的、改进过的元胞遗传算法——基于树结构的交互式元胞遗传算法ticga。1ticga算法的基本流程和步骤第一步、种群初始化。假设初始种群个数为m，建立一个长宽分别为p、q的二维四方网格，且保证参数p、q的乘积至少为m，将这m个种群个体全部映射到二维四方网格中去。另外，再建立一个单行四方网格，并且保证单行四方网格的个体数目与操作网格一致，单行四方网格的功能是在下面的元胞操作试验中充当辅助网络。第二步、在专家的引导控制下让操作网格个体显示在系统上，经过严格科学的分值确定，选择适应度数值。第三步、执行扫描。扫描操作网格中的个体，对扫描行实施元胞操作任务，扫描采取的手段是线性扫描方式，线性扫描又是在异步元胞遗传算法基础上借助策略更新实现的。第四步、位置替换。在充当辅助网格的单行四方网格中，把刚刚生成的个体放在原中心元胞身处的相同位置上。第五步、在专家的指引控制下，让辅助网格个体显示在系统上，经过严格科学的分值确定，选择适应度数值。第六步、个体交换。首先假设a’是辅助网格中任一个体，a为操作网格中的任一个体，并且a与a’处于相同位置。然后分别计算a’的适应度值value(a’)以及a的适应度值value(a)，最后比较两个数值的大小，a’的适应度数值大于a’的适应度值的话，a被a’替换；a’的适应度数值比a’的适应度值小的话，则替换不成立。以上程序重复进行直至替换全部完成后，辅助网格被清空。第七步、线性扫描全部完成以后，会有一个新种群显示出来；不出现新种群的话，则继续上述过程中的第三步。第八步、终止条件能够满足的话，结束上述所有流程；不能满足上述终止条件的话，则继续进行第二步。2树结构编码及遗传操作acis是一种三维几何造型引擎，在cad系统几何平台的开发过程中经常使用。acis规则表达式类似于一种数学表达式，由3个字符串组成，每个字符连串中包含有多个数学符号。本文将借助acis规则表达式对3d动漫造型创新设计实施参差无序的缩放变形。元胞遗传算法进行编码时普遍选择的是编码方法简单、缺乏灵活创新的性定长二进制编码