一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法，通过建立初始种群，所述初始种群由至少一个初始复函数表达式表示；将每个初始复函数表达式解析成复函数二叉树；对每个复函数二叉树进行转换操作，得到目标复函数表达式；其中，所述转换操作包括交叉操作、变异操作和算术操作中的一种或多种；将所述目标复函数表达式转换为三维图像。本方法利用复函数的实部、虚部及模产生的三维图像作为种子，通过基于树结构的遗传算法和算术算法派生，能产生新颖、独特的三维外观造型，有效丰富和扩展三维模型数据库；而且，利用新颖的外观造型为产品设计提供辅助，能够进一步方便产品设计的实施，提高产品设计效率。

A 3D image generation method based on complex function two fork tree

The embodiment of the invention discloses a three-dimensional image generation method of complex function based on the two fork tree, through the establishment of the initial population, the initial population is represented by at least one of the initial complex function expression; each initial complex function expression analysis of complex function into two binary tree; the conversion operation of each complex function two binary tree. Get the complex function expression; wherein, the conversion operation includes one or more crossover operation and mutation operation and arithmetic in operation; the target complex function expression into three-dimensional image. This method uses the three-dimensional image of real part and the imaginary part of complex function and die as seed, through genetic algorithm and arithmetic algorithm is derived based on the tree structure, can produce novel and unique three-dimensional appearance, effectively enrich and expand the 3D model database; and, using a novel appearance for supporting product design. To further facilitate the implementation of product design, improve the efficiency of product design.

【技术实现步骤摘要】
一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法
本专利技术计算机辅助设计
，特别是涉及一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法。
技术介绍
随着信息技术发展和社会消费观念的变化，除产品的功能外，产品的外观造型是决定其市场价值的关键。在产品外观造型的设计过程中，通常从现有的三维模型数据库中选择一个或多个三维模型组件作为设计基础，通过对三维模型组件的参数修改，以及多个三维模型组件的组装调整，生成产品的三维模型。为了方便产品外观造型设计，通常需要扩展三维模型数据库，在三维模型数据库中增加新的三维模型组件，提高三维模型数据库的多样性和丰富性；这样，通过调用三维模型数据库中的三维模型组件，能够生成创造性的三维模型。目前，三维模型数据库的扩展通常采用参数设计方法，根据要构建的三维模型的大概形状，使用参数工具控制相应的参数，通过原三维模型组件的形变来产生新三维模型组件，并将新三维模型组件增加到三维模型数据库中以供调用。然而专利技术人通过研究发现，使用参数设计方法扩展三维模型数据库，其中的三维模型组件主要是通过形变来产生原三维模型组件的变种，无法生成具有更新颖结构的三维模型组件，这样难以扩展出更丰富多样的三维模型数据库以适应产品设计需求。因此，如何扩展出更丰富的三维模型数据库，以满足产品设计需求是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法，以解决现有技术中的三维模型数据库难以丰富扩展的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法，该方法包括：建立初始种群，所述初始种群由至少一个初始复函数表达式表示；将每个初始复函数表达式解析成复函数二叉树；对每个复函数二叉树进行转换操作，得到目标复函数表达式；其中，所述转换操作包括交叉操作、变异操作和算术操作中的一种或多种；将所述目标复函数表达式转换为三维图像；其中，所述三维图像包括所述目标复函数表达式的实部对应的三维图像、所述目标复函数表达式的虚部对应的三维图像和所述目标复函数表达式的模对应的三维图像的一种或多种组合。可选地，所述建立初始种群包括：从操作数集和操作符集中，分别随机选择出相应的操作数和操作符；其中，所述操作数集包括变量操作数和常量操作数；所述操作符集包括运算操作符和数学函数操作符；将选择出的操作数和操作符排列组合得到初始复函数集，所述初始种群由所述初始复函数集中的一个或多个复函数表达式表示。可选地，在所述初始复函数集中，当运算操作符相邻或者统计得到的括号个数为奇数时，将相应的复函数表达式从所述初始复函数集中删除，并得到新的初始复函数集。可选地，所述建立初始种群包括：获取各个初始复函数表达式的适应度值；优先选择适应度值高的初始复函数表达式建立所述初始种群。可选地，获取当前复函数二叉树的完成度值；当所述完成度值小于或等于第一阈值时，对当前复函数二叉树进行遗传操作，得到新的复函数二叉树；或者，当所述完成度值大于第一阈值时，确定当前复函数二叉树对应的复函数表达式为目标复函数表达式。可选地，所述对当前复函数二叉树进行转换操作，得到新的复函数二叉树，包括：当所述完成度值与所述第一阈值的差大于或等于第二阈值时，对当前复函数二叉树中节点个数大的分支进行转换操作；或者，当所述完成度与所述第一阈值的差小于第二阈值时，对当前复函数二叉树中节点个数小的分支进行转换操作。可选地，对每个复函数二叉树进行交叉操作，包括：建立由第一复函数二叉树和第二复函数二叉树组成的复函数二叉树对；确定第一复函数二叉树的交叉点，以及第二复函数二叉树的交叉点；交换以交叉点为根的子树，得到新的第一复函数二叉树和第二复函数二叉树。可选地，建立由第一复函数二叉树和第二复函数二叉树组成的复函数二叉树对；确定第一复函数二叉树的交叉点，以及第二复函数二叉树的交叉点；交换以交叉点为根的子树，得到新的第一复函数二叉树和第二复函数二叉树。可选地，对所述复函数二叉树进行算术操作，包括：在复函数二叉树上随机选择操作点；在所述操作点上增加算术运算符节点，以及随机产生的算术操作子树，得到新的复函数二叉树。可选地，所述运算操作符包括加、减、乘和除中的一种或多种，所述数学函数操作符包括平方、开方、指数函数、对数函数、三角函数和双曲函数中的一种或多种。由以上技术方案可见，本专利技术实施例提供的一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法，通过建立初始种群，所述初始种群由至少一个初始复函数表达式表示；将每个初始复函数表达式解析成复函数二叉树；对每个复函数二叉树进行遗传操作，得到目标复函数表达式；其中，所述遗传操作包括交叉操作、变异操作和算术操作中的一种或多种；将所述目标复函数表达式转换为三维图像；其中，所述三维图像包括所述目标复函数表达式的实部对应的三维图像、所述目标复函数表达式的虚部对应的三维图像和所述目标复函数表达式的模对应的三维图像的一种或多种组合。利用复函数的实部、虚部及模产生的三维图像作为种子，通过基于树结构的遗传算法和算术算法派生，能产生新颖、独特的三维外观造型，有效丰富扩展三维模型数据库；而且，该方法为产品设计提供辅助，进一步方便产品设计的实施。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种初始种群建立方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种初始种群的生成方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种复函数二叉树的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种复函数二叉树转换操作方法的流程示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种复函数交叉操作的流程示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种交叉后复函数二叉树的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种复函数二叉树变异操作的流程示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种复函数二叉树变异过程示意图；图10是本专利技术实施例提供的一种复函数二叉树算术操作的流程示意图；图11是本专利技术实施例提供的一种复函数表达式生成的三维图像的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。为了更清楚地描述基于复函数二叉树的三维图像生成方法，在本专利技术实施例以艺术花卉的生成为例进行详细描述。其中，艺术花卉可以理解为花卉形状的三维图像，该艺术花卉可以作为三维图像设计的基础方便用户设计，同时也可以将所述艺术花卉加入到三维图像模型数据库中，方便以后调用使用。参见图1，是本专利技术实施例提供的一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法的流程示意图，该方法包括：步骤S101：建立初始种群，所述初始种群由至少一个初始复函数表达式表示。首先初始化种群，建立初始种群；其中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法，其特征在于，包括以下步骤：建立初始种群，所述初始种群由至少一个初始复函数表达式表示；将每个初始复函数表达式解析成复函数二叉树；对每个复函数二叉树进行转换操作，得到目标复函数表达式；其中，所述转换操作包括交叉操作、变异操作和算术操作中的一种或多种；将所述目标复函数表达式转换为三维图像；其中，所述三维图像包括所述目标复函数表达式的实部对应的三维图像、所述目标复函数表达式的虚部对应的三维图像和所述目标复函数表达式的模对应的三维图像的一种或多种组合。

【技术特征摘要】
1.一种基于复函数二叉树的三维图像生成方法，其特征在于，包括以下步骤：建立初始种群，所述初始种群由至少一个初始复函数表达式表示；将每个初始复函数表达式解析成复函数二叉树；对每个复函数二叉树进行转换操作，得到目标复函数表达式；其中，所述转换操作包括交叉操作、变异操作和算术操作中的一种或多种；将所述目标复函数表达式转换为三维图像；其中，所述三维图像包括所述目标复函数表达式的实部对应的三维图像、所述目标复函数表达式的虚部对应的三维图像和所述目标复函数表达式的模对应的三维图像的一种或多种组合。2.根据权利要求1所述的基于复函数二叉树的三维图像生成方法，其特征在于，所述建立初始种群包括：从操作数集和操作符集中，分别随机选择出相应的操作数和操作符；其中，所述操作数集包括变量操作数和常量操作数；所述操作符集包括运算操作符和数学函数操作符；将选择出的操作数和操作符排列组合得到初始复函数集，所述初始种群由所述初始复函数集中的一个或多个复函数表达式表示。3.根据权利要求2所述的基于复函数二叉树的三维图像生成方法，其特征在于，还包括：在所述初始复函数集中，当运算操作符相邻或者统计得到的括号个数为奇数时，将相应的复函数表达式从所述初始复函数集中删除，并得到新的初始复函数集。4.根据权利要求1所述的基于复函数二叉树的三维图像生成方法，其特征在于，所述建立初始种群包括：获取各个初始复函数表达式的适应度值；优先选择适应度值高的初始复函数表达式建立所述初始种群。5.根据权利要求1所述的基于复函数二叉树的三维图像生成方法，其特征在于，所述对每个复函数二叉树进行转换操作，得到目标复函数表达式，包括：获取当前复函数二叉树的完成度值；当所述完成度值小于或等...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘弘，刘希玉，郑元杰，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37