一种手写汉字美化的骨架变换方法技术

本发明专利技术是一种手写汉字美化的骨架变换方法，利用骨架变换的轨迹分析方法来达到美化手写汉字的效果，其中骨架变换的轨迹分析方法主要利用三种变换来实现，分别是倾斜变换、笔画延伸及连笔变换和草书化变换。与已有的手写汉字美化方法相比，具有如下的优点和有益效果：（１）保留了手写人的个性化信息；（２）可以对手写人的字体进行行楷字体的转换；（３）手写汉字的美化过程运算复杂度低，但效果佳；（４）美化的强弱可以通过参数进行调节。

Skeleton transformation method for handwriting Chinese character beautification

The invention relates to a handwritten Chinese characters skeleton transform beautification, analysis methods to achieve the effect of beautifying handwritten Chinese characters using skeleton transform trajectory, the trajectory analysis method which mainly uses three kinds of skeleton transform to realize the transformation, respectively, and even extended strokes slant transform transform and transform cursive pen. Compared with the existing methods of beautifying handwritten Chinese characters, has the following advantages and advantages: (1) retained the personalized information of handwriting; (2) the opponent can convert font font written Xingkai; (3) the handwritten operation beautification process of low complexity Chinese characters, but the effect is good; (4) beautify the strength can be adjusted by the parameters.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于模式识别与人工智能
，特别是涉及一种对计算机用户自由手写输入计算机的文字图像进行美化处理，使得显示出书法美化效果的方法。
技术介绍
中国毛笔已经有数千年的历史，中国书法被认为是中国绘画的最高形式。手写体汉字比印刷体汉字更灵活、更有原创性，人们甚至认为手写字迹能反映一个人的性格、情绪和文化修养等个人特征。这使得手写体汉字成为这些亚洲国家生活和文化中不可分割、不可替代的艺术形式。近年来个性化的文字处理已开始受到关注，方正集团发布了徐静蕾字体，另外也有一些专利侧重与汉字美化方面。专利200810060767. 8号专利《一种汉字书写形态美观度的计算机评估方法》给出了一种计算机对汉字书写心态美观度的评估方法。这种方法只是对利用图像处理和人工智能对汉字书写进行一个评价，并没有对字体进行美化处理。专利200810121201. 1号专利《一种手写体汉字的计算机生成与美化方法》公开了一种手写体汉字的计算机生成与美化方法。该方法只是简单的利用线性插值，得到新的手写字体，所以美化效果方面还有待提高。专利200810028916. 2号专利《一种手写汉字美化方法》提出一种手写汉字美化方法，在保留书写者书写风格基础上，对其手写汉字进行美化的手写轨迹处理方法。本方法利用基于速度的书法笔画模拟、笔画匹配以及模版融合，达到美化书写轨迹的目的。此专利技术和本专利技术很类似，但是由于字体众多，并没有针对特定字体来进行美化，虽然保留了个人风格，但是美化的目标并没有达到特定字体的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用计算机处理的方法，提供，不仅保留手写者的手写风格，而且美化后的字体更贴近行楷风格。 本专利技术采用的技术方案为首先从输入设备捕捉到用户的输入轨迹；进行重采样处理；获得采样均匀的用户输入的笔画的骨架信息，然后利用基于骨架变换的轨迹分析进行美化调整，最终生成行草书法风格的笔画轮廓，其特征在于，所述基于骨架变换的轨迹分析包括如下步骤 (1)对输入样本进行倾斜变换，使得变换后的字体更靠近行楷字体的形状； (2)将倾斜变换后的样本进行笔画延伸及连笔变换，模拟真实书法中的拖笔效果； (3)利用B样条曲线实现轨迹拟合，进行草书变换，完成字体的美化处理。 上述步骤具体为所述步骤(1)中的倾斜变换是纵向拉伸轨迹长宽比例和向右上倾斜样本点轨迹；所述步骤(2)中的笔画延伸及连笔变换，先是根据笔画的类型、相对位置、角度信息以及用户的选择参数，确定笔画头尾延伸的端点；然后根据延伸规则进行头尾延伸处理，最后通过中点迭代方法将连线逼近于光滑弧线。所述步骤(3)中的草书变换，采用根据笔画复杂度大小选择不同的控制点数量的方法进行B样条曲线拟合，先计算适合的控制点个数，然后对样本点轨迹序列中每一笔画进行B样条拟合插值，得到相应的草书化变换结果。 所述步骤(1)的倾斜变换目的是通过调整用户输入的整体轨迹的长、宽、位置、角度等属性，使样本序列在整体比例和结构上符合目标风格的一般特性。行楷字体风格是长宽比较大，整体外部轮廓修长；且纵向笔画竖直，横向笔画微向右上倾斜。因此，倾斜变换的步骤具体为假设样本点为Qi = (Xi， y》，进行倾斜变换后的样本点 Q' i = fint(Qi) = (x' i， y'》=(Xi， (yi+(Xi-Xmid) tg 9 、》 A+y迈J 其中(Xniid，ymid)为输入区域的中心点，9和A分别是倾斜和纵向拉伸系数，fint是倾斜变换函数，将其写为矩阵形式，有 儿(a):Q^—K=(A,y,一 IX,凡l妙、J一l 最优实施方式中，所述倾斜变换中倾斜系数e范围为IO。 15° ;纵向拉伸系数A = 1. 0。 所述步骤(2)是笔画延伸及连笔变换，利用相邻笔画间的方向、位置信息，使笔画显得更自然、流畅，模拟真实书法中的拖笔效果。针对行楷书法风格笔画关联性的要求特点，需要模拟行楷书法中的拖笔现象，即对笔画的头部和尾部进行延伸，从而加强相邻笔画间的关联性。这一变换方法包括两个步骤笔画延伸端点的确定和延伸笔段的形成。 首先，根据笔画的类型、相对位置、角度信息以及用户的选择参数，确定笔画头尾延伸的端点。定义A、S2分别是第一笔和第二笔的基本笔画类型；ap ^第一笔和第二笔的连接角度；d是第一笔末端与第二笔起始点之间的连线长度；eXl是第一笔尾部延伸的最长距离；e^是第二笔头部延伸的最长距离。实验发现在某些情况下添加笔画的头尾延伸部分可能使笔画混淆或变形，反而破坏笔画美化的效果。因此，在进行笔画头尾延伸变换时，对笔画延伸部分的长度、是否进行延伸等进行总结，得到延伸端点计算规则，如下所示<table>table see original document page 5</column></row><table> 上表中前四列中的_ 表示对应参数可取任意值。 根据笔画延伸系数所给定的笔画延伸端点，在最简单的情况下，只需要在相邻笔画的头部和尾部添加一段直线使之相连，但这样的方法所生成的笔画线条是非常生硬和不美观的。设计了一种中点迭代的方法，步骤(2)的中点迭代方法先是将笔画延伸与相邻笔画相交，找寻中点，然后下次迭代时，以中点为起点，找其与相邻笔画相交线的中点，依次迭代，最终逼近于一条光滑的弧线。 所述步骤(3)是草书化变换，所述草书化变换的B样条曲线方程定义为<formula>formula see original document page 6</formula>其中，Pi(i 二o，L...，n)是控制多边形的顶点，Ni,k(t) (i =0，l，...，n)称为k阶B样条基函数，其中每一个称为B样条，它是一个称为节点矢量，即非递减的参数t序列T:t。《^《A《tn+k所决定的k阶分段多项式，也即为k阶多项式样条；然后采用根据笔画复杂度大小选择不同的控制点数量的方法，来进行B样条拟合，设笔画上拐点(不包括笔画起止点)数目为m，那么，B样条拟合所使用的控制点数量为<formula>formula see original document page 6</formula> ;其中，k是一个可调整的参量，k的取值范围是<formula>formula see original document page 6</formula> M为笔画轨迹的采样点数目，通过以上公式计算适合的控制点个数，对样本点轨迹序列中每一笔画进行B样条拟合插值，得到相应的草书化变换结果。 本专利技术利用骨架变换的轨迹分析方法来达到美化手写汉字的效果，其中骨架变换的轨迹分析方法主要利用三种变换来实现，分别是倾斜变换、笔画延伸及连笔变换和草书化变换。与已有的手写汉字美化方法相比，具有如下的优点和有益效果(1)、保留了手写人的个性化信息。(2)、可以对手写人的字体进行行楷字体的转换。(3)、手写汉字的美化过程运算复杂度低，但效果佳。(4)、美化的强弱可以通过参数进行调节。附图说明 图1是本专利技术的系统总体结构框 图2是本专利技术的系统实现功能框图； 图3是本专利技术步骤(2)中笔画头尾延伸规则所用参数示意 图4是本专利技术步骤(2)中中点迭代算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手写汉字美化的骨架变换方法，首先从输入设备捕捉到用户的输入轨迹；进行重采样处理；获得采样均匀的用户输入的笔画的骨架信息，然后利用基于骨架变换的轨迹分析进行美化调整，最终生成行草书法风格的笔画轮廓，其特征在于，所述基于骨架变换的轨迹分析包括如下步骤：　　　　（１）对输入样本进行倾斜变换，使得变换后的字体更靠近行楷字体的形状；　　　　（２）将倾斜变换后的样本进行笔画延伸及连笔变换，模拟真实书法中的拖笔效果；　　　　（３）利用Ｂ样条曲线实现轨迹拟合，进行草书变换，完成字体的美化处理。

【技术特征摘要】
一种手写汉字美化的骨架变换方法，首先从输入设备捕捉到用户的输入轨迹；进行重采样处理；获得采样均匀的用户输入的笔画的骨架信息，然后利用基于骨架变换的轨迹分析进行美化调整，最终生成行草书法风格的笔画轮廓，其特征在于，所述基于骨架变换的轨迹分析包括如下步骤(1)对输入样本进行倾斜变换，使得变换后的字体更靠近行楷字体的形状；(2)将倾斜变换后的样本进行笔画延伸及连笔变换，模拟真实书法中的拖笔效果；(3)利用B样条曲线实现轨迹拟合，进行草书变换，完成字体的美化处理。2. 根据权利要求1所述的手写汉字美化的骨架变换方法，其特征在于所述基于骨架变换的轨迹分析具体为所述步骤(1)中的倾斜变换是纵向拉伸轨迹长宽比例和向右上倾斜样本点轨迹；所述步骤(2)中的笔画延伸及连笔变换，先是根据笔画的类型、相对位置、角度信息以及用户的选择参数，确定笔画头尾延伸的端点；然后根据延伸端点规则进行头尾延伸处理，最后通过中点迭代方法将连线逼近于光滑弧线。所述步骤(3)中的草书变换，采用根据笔画复杂度大小选择不同的控制点数量的方法进行B样条曲线拟合，先计算适合的控制点个数，然后对样本点轨迹序列中每一笔画进行B样条拟合插值，得到相应的草书化变换结果。3. 根据权利要求2所述的手写汉字美化的骨架变换方法，其特征在于所述步骤(1)具体操作如下假设样本点为Qi = (Xi， y》，进行倾斜变换后的样本点Q' i = f旭(Qi) = (x' i， y'》=(Xi， (yi+(Xi-xmid) tg e -ymid) A+ymid)其中(xmid，ymid)为输入区域的中心点，e和A分别是倾斜和纵向拉伸系数，f旭是倾斜变换函数，将其写为矩阵形式，有<formula>formula see original document page 2</formula>4. 根据权利要求3所述的手写汉字美化的骨架变换方法，其特征在于所述倾斜变换中倾斜系数9范围为...

【专利技术属性】
技术研发人员：金连文，朱星华，毛慧芸，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]