在图案设计中,通常需要调整元素的个数、位置、大小和方向,以及元素与元素之间的距离、角度等关系,从而将元素排列、组合成结构协调、美观的一个整体。手工图案设计是一件耗时费力的事情,而且要求设计者有较高的美学基础。因此,高效的图案辅助生成浏览是计算机图形学领域的一个重要研究问题。现有方法大多以给定的样本为基础,对样本进行适当变化,得到相应的结果。然而,它们大多只能在元素个数和拓扑结构相同的图案之间进行新的图案的生成。不同于这些方法,本文以元素个数和拓扑结构不同的图案为基础,生成新的图案,并在生成的图案之间进行平滑的浏览。其难点体现在以下几个方面:(1)要在不同拓扑结构的图案之间建立良好的对应关系;(2)需要定义新的图案相似度量标准,使其既能融合样本图案不同的结构特点,又能引入新的变化;(3)提出优化方法快速地找到新图案。为解决上述问题,本文首先为图案构建关系图模型,该模型描述了图案的结构特征,包括元素的位置、大小、方向,元素与元素之间的关系,以及关系之间的关系等信息。然后,本文提出了一个离散优化模型,在图案与图案之间建立良好的对应关系。接下来,本文融合两个图案的特点并据此构建能量方程。为获得多样化的新图案,本文采用可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛算法从该能量方程中采样出所需要的结果。最后,为良好地展示所生成的新图案,本文将它们当做高维空间的点,并投影到二维流形上,通过控制流形,实现图案之间的插值和平滑浏览。大量实验表明,本文所提出的插值方法能够在多个不同拓扑结构的样本图案之间生成丰富的新图案;相应的浏览方法能有效地在所有图案之间进行平滑插值,让用户方便地选取所需的新图案。