PDF de programación - GAUDII: Generador Automático de Diseños Inteligente

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
ESCUELA SUPERIOR DE INFORM ÁTICA

INGENIERÍA

EN INFORM ÁTICA

PROYECTO FIN DE CARRERA

”GAUDII: Generador Automático de Diseños Inteligente”

Víctor José Martín Ramírez

Febrero, 2010

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
ESCUELA SUPERIOR DE INFORM ÁTICA
Departamento de Tecnologías y Sistemas de Información

PROYECTO FIN DE CARRERA

GAUDII : Generador Automático de Diseños Inteligente

Autor: Víctor José Martín Ramírez
Director: Carlos González Morcillo

Febrero, 2010

TRIBUNAL:

Presidente:
Vocal 1:
Vocal 2:
Secretario:

FECHA DE DEFENSA:

CALIFICACI ÓN:

PRESIDENTE

VOCAL 1

VOCAL 2

SECRETARIO

Fdo.:

Fdo.:

Fdo.:

Fdo.:

c Víctor José Martín Ramírez. Se permite la copia, distribución y/o modificación de este docu-
mento bajo los términos de la licencia de documentación libre GNU, versión 3.0 o cualquier versión
posterior publicada por la Free Software Foundation, sin secciones invariantes. Puede consultar esta
licencia en http://www.gnu.org.
Este documento fue compuesto con LATEX.

Resumen

El diseñador gráfico es aquel que concibe, programa y crea soluciones visuales para unos
problemas de comunicación específicos mediante el uso de reglas de composición y principios
estéticos. Su trabajo es de los pocos empleos que presenta una importante progresión para los
próximos años, lo que demuestra que existen una creciente demanda para la creación de obras
gráficas

El presente proyecto ofrece un sistema automático de generación de obras gráficas que
utiliza principios y técnicas de Computación Evolutiva y Lógica Difusa para capturar, modelar
y utilizar el conocimiento experto del diseñador gráfico.

III

Abstract

Graphic designers conceive, plan and create visual solutions to specific communications
problems by using layout rules and aesthetic principles. This kind of work is one of the few
that shows an important growth for the next decade, which proves that there is an increasing
demand for the creation of graphic works.

The presente work offers an automated system for the generation of graphics items that
utilizes the principles and techniques known from the fields of Evolutionary Computation and
Fuzzy Logic to capture, model and use the expert knowledge of a graphic designer.

V

A mis padres, hermanos y tías,
por llevar siempre la sonrisa puesta.

Agradecimientos

A Carlos González, por su ayuda, entrega, ideas y amistad.

A mi familia, porque es su culpa que haya llegado hasta aquí.

A todas las amistades hechas estos años en Ciudad Real y Creta, porque tantos y tan

buenos momentos no cabrían aquí.

A Vito, por estar siempre atenta a sujetarme cuando me tambaleo.

Índice general

Índice de figuras

1. Introducción

1.1. Motivación .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Estructura del documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2. Objetivos del proyecto

3. Antecedentes, estado de la cuestión

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3.3. Búsqueda de Soluciones

3.1. Trabajo relacionado .
3.2. Sistemas Expertos .
.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1. Algunos ejemplos de Sistemas Expertos . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2. Componentes de un Sistema Experto . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3. Taxonomía de Sistemas Expertos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.4.
Incertidumbre en Sistemas Expertos . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.5. Representación del Conocimiento Experto . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.6. Adquisición del Conocimiento Experto . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1. Ascensión de Colinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2. Haz Local .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.3. Enfriamiento Simulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.4. Algoritmos genéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1. Principios básicos de diseño: Reglas C.R.A.P. . . . . . . . . . . . . .
3.4.2. Uso de tipografías
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3. Teoría del color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.4. Regla de los tercios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3.5. Visión por computador
3.5.1. OpenCV . .
.
3.6.1. Ajax .
.
3.6.2. Ruby On Rails

3.6. Desarrollo web .
.

3.4. Diseño Gráfico .

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XIII

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51
53
54

XI

ÍNDICE GENERAL

XII

4. Metodología de trabajo

4.2.1. Cruce de individuos

4.1. Etapa de Análisis y Preprocesamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1. Módulo de Obtención de Elementos Visuales . . . . . . . . . . . . .
4.1.2. Módulo de Análisis de Interés Visual
. . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Etapa de Producción Genética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Etapa de Uso del Modelo Experto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1. Motor de Inferencia Difusa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2. Módulo de Generador de Elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.3. Módulo de Optimización Local
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Etapa de Composición .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5. Uso posterior de las estructuras de los diseños . . . . . . . . . . . . . . . . .

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5. Resultados obtenidos

95
5.1. Generación de diseños
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
5.2. Mezcla de diseños .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
99
.
5.3. Tiempos por etapas .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.4. Tiempos de ejecución de las versiones Ruby y C . . . . . . . . . . . . . . . . 101

.
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6. Conclusiones y propuestas
.

6.1. Conclusiones
6.2. Lineas de investigación abiertas

103
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
6.2.1. Sistema de usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
6.2.2. Uso de descriptores visuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6.2.3. Mayor intervención en la creación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

.

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ANEXOS

109

A. Código fuente

109
A.1. Conjunto de Reglas .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
A.2. Motor de Inferencia Difusa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
A.3. Clase Design .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
A.4. Módulo de búsqueda local: Enfriamiento Simulado . . . . . . . . . . . . . . 151
A.5. Estructura XML de un Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

.

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B. Manual de usuario

C. Manual de Instalación

Bibliografía

163

169

171

Índice de figuras

3.1. Esquema clásico de un Sistema Experto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Conjuntos difusos del Universo de Discurso Temperatura . . . . . . . . . . .
3.3. La estructura de la inferencia Mamdani [50] . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4. Red Neuronal completamente conectada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5. Esquema de la adquisición de conocimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6. Ejemplo de espacio de estados para el problema del 8-Puzzle. . . . . . . . . .
3.7. Ejemplo de espacio de soluciones.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8. Ejemplo de cruzamiento entre cromosoma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9. Mejora de un diseño utilizando el principio de Proximidad . . . . . . . . . .
3.10. Ejemplo de uso del alineamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.11. Ejemplo de uso del contraste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.12. Ejemplos de las relaciones entre las tipografías.
. . . . . . . . . . . . . . . .
3.13. Los diferentes tipos de fuentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.14. Ejemplo del uso de contraste por tamaño.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.15. Variedad de grosores para la misma fuente.
3.16. Cambios de Valor y Saturación a un mismo Tono.
. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.17. Rueda de colores de Munsell
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.18. Esquemas de colores
3.19. La cara del gato se encuentra justo en uno de los tercios de la imagen.
. . . .
3.20. El horizonte está cerca del la linea horizontal superior, mientras que la silla
. . . . . . . . . . . .
3.21. Areas rectangulares usadas en los clasificadores. Imagen sacada de la docu-
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.22. Petición de página con un lenguaje del lado del servidor.
. . . . . . . . . . .
3.23. Modelo tradicional de peticiones al servidor y modelo Ajax.
. . . . . . . . .
3.24. La arquitectura Modelo-Vista-Controlador en Rails. . . . . . . . . . . . . . .

intenta colocarse cerca de uno de los tercios inferiores.

mentación de Intel sobre IPP.

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4.1. Visión general de la arquitectura del sistema.
. . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Ejemplos de detección de rostros.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Ejemplos de detección de objetos.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Clase Genes. .
.