随着计算机辅助设计技术的飞速发展,人们不仅把计算机作为一种实现设计方案的可视化工具,同时已经开始将机器智能应用在设计工作中最为重要和根本的概念设计阶段,激发设计者的灵感,设计出更加新颖和完善的产品。基于进化计算的创新设计方法就是将人工智能中的进化计算技术应用到辅助设计领域,这种方法是利用计算智能对现有产品进行改造,完善产品的外观、质量、性能等指标,从而进一步满足用户的需求。随着进化计算技术的不断发展,利用进化技术作为支持的产品创新概念设计方法,已经成为一种重要的辅助设计方法。进化计算技术如遗传算法在创新设计领域的应用也成为近年来的研究热点。剪纸是中国古老的传统民间艺术,它历史悠久,风格独特,深受国内外人士所喜爱。它依靠设计者丰富的想象力和高度的概括力,抓住现实中最动人、最能表达内容的形象,以虚实相生的手法剪出内部的图案线条,通过镂空对比体现图案之美,同时在造型设计上采用夸张、变形的手法和简练的线条以及明快的色调,创造出富有装饰性的艺术形象。随着社会的发展,剪纸已经发展成为一种民间工艺,在室内外装修、纺织品、服饰、广告设计、POP设计、包装设计、书籍装帧等领域被广泛应用。但随着人们欣赏水平及审美观的逐渐提高,如何创作出那种超越自然形态,超越客观逻辑的栩栩如生的剪纸造型,对设计者的想象力、创造力提出了更高的要求。可以说,剪纸艺术发展到今天已不仅仅是对传统的继承,而是更多地注入了设计的观点。用现代产品设计的眼光对传统的剪纸艺术进行再思索、再创作,以充分体现中华民族几千年华夏文明和深厚的文化内涵,这其中对创新性的要求不言而喻。本文通过对剪纸图案设计过程的分析和研究,将进化计算技术应用到设计过程中,提出了一种计算机辅助生成剪纸造型的新方法,并建立了一个智能化剪纸图案CAD系统,从而为设计人员开拓思路、提高效率提供了支撑平台。本文主要工作为:1.将进化设计引入计算机辅助剪纸图案创新设计中。利用计算机辅助设计思想,借助生物遗传进化的方法,将遗传算法、产品特征树等技术应用于剪纸图案的概念设计阶段,以便于设计人员打破惯性思维,结合设计要求得到新颖且又能满足设计要求的创新图案,激发设计灵感。2.提出了一种基于遗传算法的剪纸纹样生成算法。通过对剪纸图案的分析和概括,抽象出构成剪纸所需的纹样,利用实数编码遗传算法和基于双倍体结构的复数编码遗传算法生成大量灵活多变的纹样;同时,在操作过程中,改进遗传策略,在适应度函数的选取方面,通过对轮廓曲线进行深入研究,引入均匀因子和平滑因子等;并根据编码方式的不同,对交叉、变异等遗传操作进行改进,以提高生成种群的多样性,以此构造丰富多彩的纹样库。3.提出了一种基于产品特征树的剪纸纹样组装方案。针对剪纸造型结构的特点,在标准遗传算法的基础上,把剪纸图案表示成产品特征树形式,将遗传算法作用于特征树,采用基于树结构的遗传操作,实现对纹样库中的各种纹样进行自动选取及组装,产生各种各样风格不同的剪纸图案造型。4.实现了一个智能化的剪纸图案创新CAD系统。根据计算机辅助剪纸创新设计过程,利用VC++6.0及实体造型引擎ACIS在WINDOWS XP平台下构造了一个基于进化计算的剪纸图案创新设计CAD模型。该系统主要包括智能纹样生成、自动组装、人工修改及用户管理等部分,在可视化环境下实现了纹样自动生成、组装等操作,并可根据需要对图案进行人工修改。