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针对标准遗传算法在插画艺术设计的应用中还存在搜索效率低下、复杂度过高等问题。本文提出了一种基于算子及聚类优化遗传算法的插画艺术设计模型。首先在遗传算法运行中依据种群的特点来动态调整交叉概率和变异概率的数值，以提高算法的搜索效率，然后引入K-medoids算法对遗传算法进行聚类优化，并采用一个成本函数来进行评估聚类质量的好坏，以优化原算法的复杂度，最后采用改进遗传算法对随机插画艺术设计。通过实例仿真表明，本文提出的改进算法对插画艺术设计的实现，艺术性和创新性更高。