一种在丝绸文物领域构建辅助设计专家系统的方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于工业设计领域，涉及一种在丝绸文物领域构建辅助设计专家系统的方 法，通过本方法，可以构建丝绸文物辅助设计专家系统。
【背景技术】：
[0002] 专家系统是人工智能的一个分支，经过多年的研究发展，专家系统的理论日益完 善，专家系统得到了广泛的应用。20世纪60年代，一些一般性问题逐渐开始使用心理学和逻 辑模拟活动的的求解程序，它们可以开展一些逻辑推理和定理的证明的工作。20世纪60年 代中期，费根鲍姆等人在分析了通用求解系统的优点和缺点的基础上，结合化学领域的相 关技术与知识，成功开发出了全球第一个严格意义上的专家系统一一DENDRAL。该系统具有 大量化学领域的知识，它可以帮助科学家通过其存储的专家知识来推断化学分子结构。
[0003] 进入本世纪以来，随着科学技术的不断发展，专家系统的研究也变的更加深入，各 种新的理论和技术都开始逐渐涌现，专家系统的应用几乎覆盖到了社会的各个领域，包括 农业生产、工业控制、计算机辅助设计、机械故障检测、医疗诊断等众多领域，这些系统在实 际应用的过程中创造了不可估量的价值。
【发明内容】
：
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在丝绸文物领域构建辅助设计 专家系统的方法，通过该方法可以结合丝绸文物领域的专家经验和专业知识，对丝绸文物 信息进行建模，通过人机交互的方式，获得一系列丝绸文物创意设计图。
[0005] 本发明的在丝绸文物领域构建辅助设计专家系统的方法，包括如下步骤：
[0006] 1)解构建模
[0007] 对丝绸文物进行解构，获得构成该丝绸文物图案的所有基本的图案单元Puiil， 2,……η;和最小化可重复的骨架结构S，根据丝绸文物的一般规律设定5个图案属性，对图 案单元和最小化骨架结构进行属性化描述，用w lk表示第i个图案单元的第k个属性，建立数 学模型如下：
[0008] S=(Pi,P2,P3......Pn,hs,ws,rs,9s)
[0009] Pl= (wil ,W12 ,W13 ,W14,W15)
[0010] P2= (w21 ,W22 ,W23 ,W24,W25)
[0011] ......
[001 2] Pn= (wnl, Wn2 , Wn3 , Wn4 , Wn5 )
[0013] 其中，hs为最小化骨架结构的高度，ws为其宽度，rs为各图案单元几何中心到骨架 结构极点的距离集合，9S为各图案单元几何中心到骨架结构极轴的旋转角集合；
[0014] 2)构建离散关联网络
[0015] 采用如果-那么（IF-THEN)命题逻辑建立图案单元之间、图案单元与骨架结构之间 的离散关联网络，并用置信度α度量关联的强弱，具体如下：
[0016] ①耦合关联:任意两个图案单元之间互为充要条件，且相互推导的置信度相同；
[0017] ②组合关联:某一组图案单元共同作用下可推导出骨架结构或某一图案单元，且 存在特定置信度值的关系；
[0018] 3)建立模糊匹配规则
[0019] 以图案单元和骨架结构的具体属性作为模糊匹配对象，采用如果-那么命题逻辑 建立模糊匹配规则组合，用置信度α度量每条模糊匹配规则的关键程度；
[0020] 4)驱动动态决策树
[0021] 以用户的设计需求作为输入，基于建立的模糊匹配规则组合，对图案单元和骨架 结构进行模糊匹配，结合构建好的离散关联网络，形成动态决策树，并根据置信度累加和进 行输出排序，生成符合用户需求的创意设计图。
[0022] 本发明的方法结合丝绸文物领域的专家经验和专业知识，对丝绸文物进行解构和 属性化描述，建立离散的关联规则网络和模糊匹配规则，构建丝绸文物辅助设计专家系统， 从而实现用户只需输入其设计需求即可获得符合其设计需求的设计方案图，极大的便利了 设计过程丰富了设计结果。
【附图说明】：
[0023] 图1为一丝绸文物图案样例图；
[0024]图2为图案单元Ρ!;
[0025] 图3为图案单元P2;
[0026] 图4为最小化骨架结构S。
【具体实施方式】：
[0027] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0028] 虽然这里的采用具体实施例来描述本发明，但一些改变和修改对于本领域的技术 人员而言是显而易见的，其不脱离本发明的真实精神。因此，本发明并非是通过这里的具体 描述来进行理解，而是通过所附权利要求来进行理解。
[0029] 本发明的在丝绸文物领域构建辅助设计专家系统的方法，包括如下步骤：
[0030] 1、对丝绸文物进行一般化解构建模
[0031] 如图1所示，图1是一块丝绸文物的部分截取图案。首先，根据图元和骨架的结构模 型，可以解构为2个基本的图案单元A、B和1个最小化可重复骨架结构S，分别如图2,图3,图4 所示。
[0032] 定义图案单元ASP:，图案单元B为P2,对于图案单元，总结丝绸文物的一般规律设 定5个图案属性，属性的分类如表1所示的分类表所示。
[0033]表1-图元属性分类明细表
[0034]
[0035]
[0036] 建立数学模型如下：
[0037] S=(Pi,P2,hs,ws,rs,9s)
[0038] Pl= (wil ,W12 ,W13 ,W14,W15)
[0039] P2= (w21 ,W22 ,W23 ,W24,W25)
[0040] 其中，hs为最小化骨架结构的高度，ws为其宽度，rs为各图案单元几何中心到骨架 结构极点的距离集合，9S为各图案单元几何中心到骨架结构极轴的旋转角集合;w lk表示第i 个图案单元的第k个属性；
[0041] 2、构建图元、骨架之间的离散关联网络
[0042] 对丝绸文物图案解构后，不同图案单元（图元）、骨架之间关系是离散的。根据丝绸 文物领域的专家经验和专业知识，来自不同图案的不同图元之间以及图元与骨架之间也存 在一些共性的或者差异的联系，通过对这些共性或者差异的联系进行建模，构建出离散的 关系网络。由于不同的关联度强弱不同，同时引入置信度的概念，用置信度度量这些联系的 强弱。
[0043]图元之间，图元和骨架之间的关系采用"IF-THEN，a"的模式构建，其中α表示置信 度，取值范围为(〇，1〇〇]，具体模式主要分为以下几类：
[0044] (1)耦合关联:任意两个图案单元之间互为充要条件，且相互推导的置信度相同； 用以表达一组图元彼此关联，示例如下：
[0045] IF ΡΙ,ΤΗΕΝ Ρ2，α = 80;
[0046] IF Ρ2，ΤΗΕΝ Ρ1，α = 80;
[0047] (2)组合关联:某一组图案单元共同作用下可推导出骨架结构或某一图案单元，且 存在特定置信度值的关系；用以表示某个图元或者骨架与一组条件关联，示例如下：
[0048] IF Ρ1，Ρ2，ΤΗΕΝ Ρ3，α = 70;
[0049] IF P1，P2，P3，THEN S，a = 90;
[0050] 3、建立模糊匹配规则
[0051] 以图案单元和骨架的具体属性为模糊匹配对象，采用如果-那么命题逻辑建立模 糊匹配规则组合，用置信度a度量每条模糊匹配规则的关键程度;例如对于图案单元Ρ:，设 置如下的模糊匹配规则组合：
[0052] IF mu,ΠΗ2,ΠΗ3,ηΗ4,ΠΗ5,THEN Pi,a = l〇〇；
[0053] IF ηΗ2,ΠΗ3,ΠΗ4,ΤΗΕΝ Pi,a = 80；
[0054] IF mu,ΠΗ3,ΠΗ4,THEN Pi,a = 80；
[0055] IF ηΗ3,ΠΗ4,ΠΗ5,ΤΗΕΝ Pi,a = 80；
[0056] IF nui,mis,THEN Pi,a = 70；
[0057] 其中，mik为图案单元Pi的某一具体属性；
[0058] 4、驱动动态决策树
[0059] 以用户的设计需求作为输入，基于建立的模糊匹配规则组合，对图案单元和骨架 结构进行模糊匹配，结合构建好的设计素材离散关联网络，形成动态决策树，并根据置信度 累加和进行输出排序，生成符合用户需求的创意设计图。
【主权项】
1. 一种在丝绸文物领域构建辅助设计专家系统的方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 解构建模 对丝绸文物进行解构，获得构成该丝绸文物图案的所有基本的图案单元Pi，i=l， 2,……η;和最小化可重复的骨架结构S，根据丝绸文物的一般规律设定5个图案属性，对图 案单元和骨架结构进行属性化描述，用wlk表示第i个图案单元的第k个属性，建立数学模型 如下： S=(Pl,P2,P3......Pn,hs,ws,rs, 0s) Pl=(wil,W12,W13 ,W14,W15) P2=(W21 ,W22 ,W23 ,W24,W25) Pn=(Wnl , Wn2 , Wn3 , Wn4 , Wn5 ) 其中，hs为骨架结构S的高度，ws为其宽度，rs为各图案单元几何中心到骨架结构极点的 距离集合，0S为各图案单元几何中心到骨架结构极轴的旋转角集合； 2) 构建离散关联网络 采用如果-那么命题逻辑建立图案单元之间、图案单元与骨架结构之间的离散关联网 络，并用置信度α度量关联的强弱，具体如下： ① 耦合关联:任意两个图案单元之间互为充要条件，且相互推导的置信度相同； ② 组合关联:某一组图案单元共同作用下可推导出骨架结构或某一图案单元，且存在 特定置信度值的关系； 3) 建立模糊匹配规则 以图案单元和骨架结构的具体属性作为模糊匹配对象，采用如果-那么命题逻辑建立 模糊匹配规则组合，用置信度α度量每条模糊匹配规则的关键程度； 4) 驱动动态决策树 以用户的设计需求作为输入，基于建立的模糊匹配规则组合，对图案单元和骨架结构 进行模糊匹配，结合构建好的离散关联网络，形成动态决策树，并根据置信度累加和进行输 出排序，生成符合用户需求的设计方案图。
【专利摘要】本发明公开了一种在丝绸文物领域构建辅助设计专家系统的方法，该方法通过对丝绸文物图案进行解构建模，获得构成丝绸文物图案的基本的图案单元和最小化骨架结构，并进行属性化描述，根据丝绸文物图案单元之间、图案单元与骨架之间的关联，形成离散关联网络，建立模糊匹配规则，在用户设计需求的驱动下，根据模糊匹配规则和离散关联网络形成动态决策树，输出符合设计需求的创意设计图。本发明的方法可以结合丝绸文物领域的专家经验和专业知识，对丝绸文物信息进行建模，通过人机交互的方式，获得一系列丝绸文物创意设计图。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105468862
【申请号】CN201510908528
【发明人】刘妹琴, 张旸东, 樊臻, 张森林
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月9日