Der erste Schritt innerhalb einer geschlechtlichen Reproduktions-Operation besteht in der Auswahl der Elternmenge durch die Selektion zur Reproduktion, in der die Individuen aufgenommen werden, die ihre Struktur rekombinieren sollen. Wird eine zwei-geschlechtliche Rekombination durchgeführt, so enthält diese Menge genau zwei Elemente, von denen eines als Primärelternteil und das andere als Sekundärelternteil ausgewählt wird. Wie bei der geschlechtlichen Rekombination der Metamorphosenbilder bezeichnet das Primärelternteil das Individuum, in dessen Bildstruktur Elemente eingefügt werden, während aus dem Sekundärelternteil ein Teil seiner Struktur auswählt wird, das in die Struktur des Primärelternteils eingefügt wird.
Die Spezifizierung der Struktur des Sekundärelternteils erfolgt wie bei der Rekombination der Metamorphosenbilder durch eine Maske, die jedoch nicht scharfkantig, sodern unscharf definiert wird, sodaß weiche Übergänge erfolgen. Entsprechend der allgemeinen Interpretation von Rekombination durch Einfügen bleiben die Bildbereiche in einer Maske erhalten, sodaß die Definition einer Maske als eine Form der positiven Selektion durch den Künstler betrachtet werden kann.
Bei dem Primärelternteil muß die Region spezifiziert werden, in welche die Teilstruktur des Sekundärelternteils eingefügt wird, was beispielsweise durch Regions-Of-Interest (ROIs) geschehen kann. Da diese Bereiche jedoch durch die Einfüge-Operation verdeckt bzw. gelöscht werden, sollte es sich eigentlich um Bereiche handeln, die vom Künstler entsprechend seinen Selektionskriterien als uninteressant klassifiziert werden, sodaß man bei der Rekombination von Regions-Of-Uninterest (ROUs) sprechen könnte. Auf diese Weise wird durch die impliziten Selektionskriterien des Künstlers eine negative Selektion durchgeführt, da die ROUs durch die Rekombination ausgelöscht werden.
Besitzt ein Elternteil mehrere Masken bzw. ROUs, so wird nach der Elternauswahl eine Auswahl der Maske und der ROU getroffen, die bei der nachfolgenden Rekombination verwendet werden soll.
Es soll im weiteren der Basisfall betrachtet werden, daß die ausgewählte Maske sowie die ausgewählte ROU vom gleichen Bildrand ausgehen, was in nachfolgender Abbildung 1) jeweils der linke Rand ist. Bei einem genetischen Algorithmus entspricht dies einem Ein-Punkt-Crossover. Durch die Begrenzungskurve der Maske im Bild wird die Schnittstelle definiert, von der aus der linke Teil dem Sekundärelternteil und der rechte Teil dem Primärelternteil zugeordnet wird. Andere Maskenformen und -positionen werden unter den erweiterten Space-Rekombinationen beschrieben.
Abbildung 1) Elternteile mit ausgewählter Maske und ROU
Die Erzeugung eines Nachkommens beginnt im nächsten Schritt mit dem Ausschneiden bzw. mit der unscharfen Maskierung, bei der alle Bildelemente des Sekundärelternteils entfernt werden, die nicht innerhalb der ausgewählten Maske liegen. Durch die Verwendung einer unscharfen Maske werden Pixel, die im Übergangsbereich zwischen den beiden Bildteilen liegen, in ihrer Transparenz verändert, was sie bei einem weißen Hintergrund milchig erscheinen läßt.
Abbildung 2) Ausschneiden mit Hilfe der unscharfen Maske
Sollten beide Elternteile unterschiedliche Seitenverhältnisse besitzen, so können diese nach der unscharfen Maskierung angepaßt werden. Es handelt sich dabei um optionale Operationen, die den Zweck erfüllen, daß der rekombinierte Nachkomme eine rechteckige Bildstruktur besitzt.
Relevant ist dabei eine solche Skalierung bzw. Verzerrung der Seitenverhältnisse, daß der ausgewählte Teil des Sekundärelternteils in die ROU des Primärelternteils paßt.
Wird darauf verzichtet, so kann nach dessen Selektion ein rechteckiger Teilbereich des Nachkommens spezifiziert werden, der in weiteren Generationen der Evolution als Individuum verwendet wird, was ebenfalls im Rahmen den erweiterten Space-Rekombinationen beschrieben wird.
Abbildung 3) Anpassung der Seitenverhältnisse
Die Rekombination zwischen Primär- und Sekundärelternteil erfolgt, indem der freigestellte Bereich der unscharfen Maskierung des Sekundärelternteils in die ROU des Primärelternteils eingefügt wird, wodurch die darunterliegenden Pixel des Primärelternteils verdeckt bzw. überschrieben werden.
Abbildung 4) Rekombination durch Einfügen
Der so erzeugte Nachkomme wird in die Zwischenpopulation eingefügt, wobei in dem betrachteten Beispiel die Elternindividuen ebenfalls als Element der Zwischenpopulation verwendet werden, sodaß eine direkte Selektionskonkurrenz zwischen Eltern und Nachkommen erzeugt wird. Wird genau ein Nachkomme pro Generation erzeugt, wie es in der nachfolgenden Abbildung 5) dargestellt wird, so wird diese Reproduktions-Strategie im Rahmen der evolutionären Algorithmen als Steady-State-Verfahren bezeichnet. Skalierungen der Eltern und des Nachkommens sollen in der Abbildung 5) unberücksichtigt bleiben.
Abbildung 5) Einfügen in die Zwischenpopulation
Nachdem die Zwischenpopulation ihre Sollgröße erreicht hat, wird die Selektion zur Übernahme in die Nachfolgepopulation durchgeführt, bei der entsprechend der impliziten Selektionskriterien des Künstlers die besten Bilder ausgewählt werden (Positiv-Selektion), oder indem das oder die schlechtesten entfernt werden (Negativ-Selektion).
Ausgewählte Nachkommen werden in der Regel im Übergangsbereich der Bildstrukturen der Eltern nachbearbeitet, indem Einfüge-, Radier- und Klone-Operationen durchgeführt werden, um den Übergang möglichst wenig sichtbar zu gestalten. Möglich ist auch das Einfügen von einer freigestellten, fraktalen Struktur, um nicht kompatible Bereiche zu überdecken.
Im Rahmen eines übergeordneten Kunstprozesses, der konventionelle und evolutionäre Elemente integriert, spielen diese Nachbearbeitungs-Operationen eine große praktische Rolle. Durch diese lokalen Optimierungsprozesse können mit weniger Generationen Bilder erzeugt werden, die den Suffizienzkriterien der Präsentation des Künstlers entsprechen, und die für die Umsetzung in eine Präsentationsform, wie beispielsweise den Druck auf Leinwand, ausgewählt werden.
Abbildung 6) Nachbearbeitung
Soll der Nachkomme durch ungeschlechtliche Reproduktions-Operationen weiterentwickelt werden, so ist die Festlegung von rechteckigen ROIs und von Masken notwendig, je nachdem welche Art der ungeschlechtlichen Reproduktion durchgeführt werden soll. Können beide Formen parallel in einer Generation verwendet werden, so müssen ROIs und Masken spezifiziert werden.
