伍玉彬

摘? 要： 原有的服飾圖案生成系統(tǒng)生成的結(jié)果單一，無(wú)法滿足人們的審美需求，為此提出基于基因表達(dá)式編程和分形理論的服飾圖案生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在原有硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加PIO按鈕，合理選擇控制總線，保證信號(hào)的傳輸速度穩(wěn)定，根據(jù)數(shù)據(jù)選擇器裁決信號(hào)，完成外設(shè)驅(qū)動(dòng);應(yīng)用基因表達(dá)式編程，完成數(shù)次迭代，增加人機(jī)交互環(huán)節(jié)，計(jì)算適應(yīng)值，確定影響因素，生成分形圖案，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，原有系統(tǒng)的生成結(jié)果較為單一，而所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠根據(jù)同一圖形變換得出不同的形態(tài)。由此可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)優(yōu)于原有系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 服飾圖案生成系統(tǒng); 系統(tǒng)設(shè)計(jì); 基因表達(dá)式編程; 分形理論; 系統(tǒng)測(cè)試; 結(jié)果分析

中圖分類號(hào)： TN911.73?34; TS941.2? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）18?0125?03

Abstract： In allusion to the single generated results of the original dress pattern generation system， which cannot meet people′s aesthetic needs， a design of dress pattern generation system based on gene expression programming and fractal theory is proposed， on which the original hardware structure is retained. The PIO button is added， the control bus is selected reasonably to ensure the stable transmission speed of the signal. The verdict of signal is performed according to data selector to complete the peripheral drive. The gene expression programming is used to complete several iterations， and the human?computer interaction links is added to calculate the adaptive value， determine the influencing factors and generate fractal pattern， so as to complete the system design. The effectiveness of the designed system is verified by comparative experiments. The experimental results show that the generated results of the original system is relatively single， while the designed system can obtain different forms according to the same graph transformation. It can be seen that the designed system is superior to the original system.

Keywords： dress pattern generation system; system design; gene expression programming; fractal theory; system testing; result analysis

0? 引? 言

隨著生活水平的不斷提升，人們的消費(fèi)觀念以及審美觀念開(kāi)始產(chǎn)生變化，對(duì)于穿衣搭配的關(guān)注度也在提高，使得服飾設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展迅速，從而使服飾的設(shè)計(jì)制作技術(shù)以及縫制方法不斷革新。服裝的圖案版型創(chuàng)新逐漸成為服飾制造企業(yè)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要手段[1]。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠基本滿足設(shè)計(jì)師的應(yīng)用需求，一個(gè)好的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)者提供一定的靈感思路，并輔助其完成設(shè)計(jì)。服飾設(shè)計(jì)過(guò)程中，很大一部分工作是針對(duì)圖案設(shè)計(jì)的。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常是由設(shè)計(jì)者將頭腦中的構(gòu)圖，使用紙筆將其表達(dá)出來(lái)，再經(jīng)過(guò)修改研究，最終完成定稿[2]。但由于這種方法所受到的限制太多，且后續(xù)的修改過(guò)程十分復(fù)雜繁瑣，無(wú)法滿足現(xiàn)代人們高標(biāo)準(zhǔn)的審美需求。為此采用基因表達(dá)式編程以及分形理論，可以幫助生成服飾設(shè)計(jì)圖案，利用分形的自相似性，構(gòu)造各式各樣且高分辨率的服飾圖案，再使用計(jì)算機(jī)程序，將其參數(shù)合理修改，達(dá)到高質(zhì)量的藝術(shù)效果，滿足人們的審美追求[3?4]。

1? 服飾圖案生成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1? 硬件總體結(jié)構(gòu)

在原有硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加PIO按鈕和相關(guān)配置，將圖像數(shù)字化編碼、圖像數(shù)據(jù)處理以及圖像存儲(chǔ)結(jié)合至一體，其具體情況如圖1所示。

由圖1可知，在原有硬件環(huán)境中，使用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言，完成自定義模塊的編寫，并設(shè)置相關(guān)系統(tǒng)功能。通過(guò)SOPC Builder，添加Nios處理器、存儲(chǔ)器等相關(guān)組件。結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊，在組成系統(tǒng)構(gòu)架的過(guò)程當(dāng)中，利用總線將其相關(guān)組件合理連接[5?6]。

1.2? 控制總線選擇

為滿足不同外設(shè)功能的需求，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行，其系統(tǒng)總線必須擁有多種傳輸方式，完成主設(shè)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸。利用SOPC環(huán)境生成由可編程陣列邏輯內(nèi)部單元構(gòu)成的互連邏輯。將總線的時(shí)序動(dòng)作簡(jiǎn)化，使高速外設(shè)集成化更加有利[7]，其全部的信號(hào)都是高電平或者低電平有效，從而加快了信號(hào)的傳輸速度，根據(jù)數(shù)據(jù)選擇器接收信號(hào)，完成對(duì)外設(shè)的驅(qū)動(dòng)，無(wú)需再次設(shè)置電平數(shù)值。連接結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

由圖2可知，相關(guān)數(shù)據(jù)及控制信號(hào)各有專用的外端接口，且接口都是相互分離的，外設(shè)無(wú)需對(duì)地址總線及數(shù)據(jù)總線識(shí)別選取，避免了在未選中時(shí)輸出無(wú)效的設(shè)置情況發(fā)生[8?9]。至此，完成服飾圖案生成系統(tǒng)硬件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用基因表達(dá)式編程以及分形理論，完成系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)。

2? 基于基因表達(dá)式編程和分形理論的服飾圖案生成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1? 適應(yīng)度函數(shù)建立

將基因表達(dá)式編程應(yīng)用在分形藝術(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過(guò)數(shù)萬(wàn)次迭代函數(shù)可以得到各式各樣的服飾藝術(shù)圖案，在遺傳算法的基礎(chǔ)上，增加人機(jī)交互環(huán)節(jié)，將用戶的需求融入至基因表達(dá)式當(dāng)中。設(shè)定用戶評(píng)價(jià)分值數(shù)列[Vee=1，2，…，x]，使[Vmax=Vk;Vk≥Ve，e=1，2，…，x]，[Vmin=Vf;Vf≤Ve，e=1，2，…，x]，則能夠采用標(biāo)準(zhǔn)差方式計(jì)算得到：

式中：[T]為共識(shí)度;[V]為所有用戶評(píng)價(jià)結(jié)果的平均值;[e]與[x]均為正整數(shù)，且[1≤e≤x]。同理可以得到其滿意度如下：

結(jié)合式（1）與式（2），得到適應(yīng)度函數(shù)的共識(shí)滿意度為：

式中：[m]為共識(shí)度T所占的適應(yīng)值比例;[n]為滿意度[G]所占的適應(yīng)值比例，且[m+n=1]。

由上述計(jì)算公式能夠得知，適應(yīng)值是由適應(yīng)度函數(shù)所決定的，但由于各個(gè)用戶的主觀評(píng)價(jià)并不相同，導(dǎo)致適應(yīng)度函數(shù)無(wú)法保證客觀性[10?11]。因此從中提取出共識(shí)度以及滿意度，并以此為依據(jù)，計(jì)算得到適應(yīng)值，完成交互。

2.2? 服飾圖案生成

分形一般分為隨機(jī)性分形與確定性分形2類。其中確定性分形具有可重復(fù)性，即使在圖案生成的過(guò)程當(dāng)中加入一定的隨機(jī)影響因素，得到的最終結(jié)果仍然確定不變[12]，還具有一定形成特性，能夠模擬植物或生物的結(jié)構(gòu)。通過(guò)源代碼的編寫，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)完成符合人們審美需求的服飾圖案設(shè)計(jì)，其部分代碼如下：

m_s;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//將參數(shù)傳遞給用來(lái)調(diào)用繪制分形函數(shù)

UF_terminate （）;

return result;

完成上述操作后，確定影響因素，并通過(guò)計(jì)算機(jī)程序的反復(fù)迭代，生成分形圖案，其具體流程如圖3所示。

由圖3可知，根據(jù)迭代次數(shù)的不同，能夠得到不同表達(dá)效果的服飾圖案。分形圖案各部分之間不是單純的圖形堆砌，而是通過(guò)各個(gè)因素的相互影響達(dá)到一定的平衡，以達(dá)到差異與和諧的統(tǒng)一[13?15]。至此，應(yīng)用基因表達(dá)式編程及分形理論完成服飾圖案生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3? 服飾圖案生成系統(tǒng)功能測(cè)試

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的基于基因表達(dá)式編程和分形理論的服飾圖案生成系統(tǒng)的有效性，設(shè)計(jì)仿真對(duì)照實(shí)驗(yàn)。將原有系統(tǒng)所生成的圖案結(jié)果與所設(shè)計(jì)的基于基因表達(dá)式編程和分形理論的服飾圖案生成系統(tǒng)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，完成測(cè)試。

3.1? 測(cè)試過(guò)程

利用OpenGL開(kāi)放式圖形庫(kù)強(qiáng)大的圖形處理功能以及兼容性能來(lái)保證實(shí)驗(yàn)的順利完成。OpenGL的高效實(shí)現(xiàn)存在于Windows的部分UNIX平臺(tái)和Mac OS，其運(yùn)行過(guò)程取決于硬件平臺(tái)的能力，為此實(shí)驗(yàn)采用型號(hào)為Ins 14?5493?R1625S的計(jì)算機(jī)，其硬盤容量為512 GB SSD，顯示芯片型號(hào)為MX230，能夠支持OpenGL的正常運(yùn)行。OpenGL具體操作界面如圖4所示。

通過(guò)上述操作完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析得到服飾圖案結(jié)果，將其結(jié)果與原有系統(tǒng)生成結(jié)果對(duì)比。

3.2? 測(cè)試結(jié)果分析

通過(guò)OpenGL模擬器將基因表達(dá)式編程和分形理論應(yīng)用到服飾圖案的生成系統(tǒng)后所得到的結(jié)果與原有系統(tǒng)結(jié)果的對(duì)比如圖5所示。

由圖5可知，原有系統(tǒng)所生成的結(jié)果雖然也具有一定的邏輯性，能夠應(yīng)用到服飾設(shè)計(jì)當(dāng)中，但其生成的圖案固定，圖案設(shè)計(jì)結(jié)果單一，無(wú)法滿足大眾的需求。而將基因表達(dá)式編程以及分形理論應(yīng)用至服飾圖案的生成系統(tǒng)當(dāng)中后，將所生成的圖案，通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)角度以及生成規(guī)則的改變，完成多次生成，從而得到同一圖形的不同形態(tài)。

4? 結(jié)? 語(yǔ)

本文將基因表達(dá)式編程以及分形理論應(yīng)用于服飾圖案生成系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟件及硬件的設(shè)計(jì)得到了新的服飾圖案生成系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該系統(tǒng)能夠根據(jù)同一圖形變換得出不同的形態(tài)，構(gòu)造各式各樣且高分辨率的服飾圖案，達(dá)到較高質(zhì)量的藝術(shù)效果。

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