專利名稱：一種基于力信息的毛筆書法表達方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機信息領(lǐng)域和計算機藝術(shù)仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于力信息的毛筆書法表達方法。
背景技術(shù)：
中國毛筆書法藝術(shù)已有幾千年的歷史，古往今來的文人墨客無不喜歡“揮毫潑墨”，借助毛筆來傳情達意，無數(shù)的書法家為我們留下了精美的藝術(shù)瑰寶。作為書法工具的毛筆，兼具操作簡便和表現(xiàn)力豐富的特性。隨著計算機技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注毛筆書法表達的研究。毛筆書法具有極強的表現(xiàn)力，能產(chǎn)生豐富的視覺效果，這主要依賴于毛筆筆毫形態(tài)的復(fù)雜多變，以及墨水在紙張上擴散的不確定性。所以，在仿真毛筆書法效果時，主要關(guān)注于毛筆的模型和墨水在紙張上擴散的模型。毛筆書法表達的實現(xiàn)，有助于在計算機中模擬毛筆練字系統(tǒng)，不僅完成了毛筆書法藝術(shù)的數(shù)字化，而且避免了現(xiàn)實中毛筆練字的筆紙墨的浪費?，F(xiàn)有專利中，專利號為CN101373539B的“毛筆筆跡的書寫方法及書寫裝置”提出一種毛筆雨點模型，通過應(yīng)用雨點模型，并依據(jù)預(yù)設(shè)的毛筆模型的各初始參數(shù)值，所捕捉的采樣點的位置坐標(biāo)和壓力值來確定采樣點的雨點模型的各參數(shù)，來模擬各種毛筆特效。專利號為CN100338612C的“基于毛筆和宣紙的水墨傳輸模型與仿真算法”構(gòu)造了毛筆模型和宣紙模型，實現(xiàn)墨水在毛筆和宣紙之間的交換及墨水在宣紙上傳輸，仿真中國水墨畫效果。在對上述現(xiàn)有技術(shù)進行分析后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中對毛筆書法效果的表達是通過計算機圖形學(xué)或計算機特定算法來實現(xiàn)的，如利用毛筆和紙張圖形學(xué)來模擬毛筆在紙張上書寫產(chǎn)生的效果，或利用毛筆雨點模型來達到各種毛筆書法特效，但現(xiàn)有的技術(shù)多是通過設(shè)置復(fù)雜的參數(shù)，或利用復(fù)雜的特定設(shè)備，實現(xiàn)毛筆書法或水墨畫渲染，對普通的用戶不實用，而且其計算復(fù)雜度較高，對計算機性能的要求較高，特別是這些算法都不是實際反映毛筆書法的物理過程，實際上毛筆書法過程是一個力作用和反饋過程，即毛筆書寫的形成是由人手的作用力帶動毛筆筆毫相對紙張的接觸運動而產(chǎn)生的，這一過程所形成的特殊毛筆書寫風(fēng)格，如形態(tài)、神情、風(fēng)韻、意境和氣勢之美，是由于書寫者書寫力作用形成的，并且這一過程是自然形成的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題即目的是避免上述現(xiàn)有技術(shù)中對毛筆書法表達的不足之處，提出一種基于力信息的毛筆書法表達方法，利用三維力傳感器獲取毛筆書寫過程產(chǎn)生的三維書寫力信息，并基于三維書寫力的大小和方向，模擬毛筆書法的創(chuàng)作效果。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于力信息的毛筆書法表達方法，特別是采用三維力傳感器來獲取毛筆筆毫與簽字平面接觸產(chǎn)生的三維手寫力矢量信息，即當(dāng)有毛筆手寫過程發(fā)生時，三維力傳感器可以實時的感知和輸出作用在其上的三維手寫動態(tài)力信息變化，通過采集和轉(zhuǎn)換這些信息，計算毛筆筆毫與紙張平面接觸產(chǎn)生的筆觸區(qū)域，然后根據(jù)力信息實現(xiàn)對筆觸區(qū)域的操作和處理以形成筆跡，并計算在筆跡邊緣的墨水?dāng)U散方式，特別是采用了墨水十字擴散方法來完成對筆跡邊緣墨水?dāng)U散的計算，最終實現(xiàn)在力信息下的毛筆書法表達效果，方法步驟包括初始化三維力傳感器；獲得三維手寫力數(shù)據(jù)；獲得三維手寫力信息數(shù)值；預(yù)處理計算；計算筆觸區(qū)域；墨水?dāng)U散計算。初始化三維力傳感器，具體包括為三維力傳感器正常工作提供符合要求的環(huán)境需求，如電源需求，內(nèi)存需求以及接口驅(qū)動需求等，以保證三維力傳感器能夠正確而有效的輸出數(shù)據(jù)。獲得三維手寫力數(shù)據(jù)，具體包括當(dāng)書寫者開始進行鋼筆書法時，三維力傳感器會實時感知并輸出書寫者在簽字過程所產(chǎn)生的力信號，通過采集和轉(zhuǎn)換這些力信號，可獲得三維手寫力數(shù)據(jù)，為t = iT時刻采集三維力傳感器χ軸方向上的力數(shù)據(jù)，Ry (i)為t = iT時刻采集三維力傳感器y 軸方向上的力數(shù)據(jù)，Rz(i)為t = iT時刻采集三維力傳感器ζ軸方向上的力數(shù)據(jù)，T為系統(tǒng)采樣周期；即采集t = iT時刻三維力傳感器輸出的力信號，獲得t = iT時刻三維手寫力數(shù) ig Rx (i) > Ry (i)> Rz(i)o獲得三維手寫力信息數(shù)值，具體包括原始獲得的三維手寫力數(shù)據(jù)由于三維力傳感器自身應(yīng)變片蠕變現(xiàn)象，會在三維輸出上存在相互耦合關(guān)系，這種耦合關(guān)系會影響數(shù)據(jù)的正確性，因此需要對于獲得的三維手寫力數(shù)據(jù)通過解耦矩陣進行解耦處理，使每一維的輸出只反映一個變量的變化，以獲得更加真實和準確的手寫力信息數(shù)值，設(shè)Rx (i)為t = iT時刻采集三維力傳感器χ軸方向上的力數(shù)據(jù)，Ry (i)為t = iT時刻采集三維力傳感器y軸方向上的力數(shù)據(jù)，Rz(i)為t = iT時刻采集三維力傳感器ζ軸方向上的力數(shù)據(jù)，Vx(i)為t = iT時刻χ軸方向上的手寫力信息數(shù)值，Vy(i)為t = iT時刻y軸方向上的手寫力信息數(shù)值，Vz(i)為t = iT時刻ζ軸方向上的手寫力信息數(shù)值，T為系統(tǒng)采樣周期；對三維手寫力數(shù)據(jù)Rx(i)、Ry(i)、Rz(i)進行解耦運算得到t = iT時刻χ軸方向上的手寫力信息數(shù)值Vx (i)；對三維手寫力數(shù)據(jù)Rx(i)、Ry(i)、Rz(i)進行解耦運算得到t = iT時刻y方向上的手寫力信息數(shù)值Vy (i)；對三維手寫力數(shù)據(jù)Rx(i)、Ry(i)、Rz(i)進行解耦運算得到t = iT時刻ζ軸方向上的手寫力信息數(shù)值Vz (i)；即根據(jù)t = iT時刻三維手寫力數(shù)據(jù)Rx (i)、Ry (i)、Rz (i)，通過解耦運算得到t = iT時刻三維手寫力信息數(shù)值Vx(i)、Vy(i)、Vz (i)。預(yù)處理計算，具體包括三維力傳感器輸出的數(shù)據(jù)在傳輸過程中會受到噪聲的影響，特別是數(shù)據(jù)在采樣和量化的時候會產(chǎn)生量化噪聲，這些噪聲反映在筆跡繪制上，會表現(xiàn)出筆畫的不光滑，即產(chǎn)生毛刺現(xiàn)象，為了得到飽滿的鋼筆書寫字跡，必須降低誤差的影響， 這就需要對解耦后的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，具體通過濾波計算和平滑計算來實現(xiàn)預(yù)處理計算， mvx(i)為t = iT時刻χ軸方向上的手寫力信息數(shù)值，V^i)為t = iT時刻y軸方向上的手寫力信息數(shù)值，Vz(i)為t = iT時刻ζ軸方向上的手寫力信息數(shù)值，F(xiàn)x(i)為t = iT時刻χ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值，F(xiàn)y (i)為t = iT時刻y軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值，F(xiàn)z(i)為t = iT時刻ζ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值，T為系統(tǒng)采樣周期；對t = iT時刻χ軸方向上的手寫力信息數(shù)值VJi)進行預(yù)處理后得到t = iT時刻χ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值&(土)；對t = iT時刻y軸方向上的手寫力信息數(shù)值VJi)進行預(yù)處理后得到t = iT時刻y軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值Fy (i)；對t = iT時刻ζ軸方向上的手寫力信息數(shù)值VJi)進行預(yù)處理后得到t = iT時刻ζ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值&(土)；即根據(jù)t = iT時刻三維手寫力信息數(shù)值Vx⑴、Vy⑴、Vz⑴，通過濾波計算和平滑計算得到t = iT時刻預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值Fx (i)、Fy (i)、Fz (i)。計算筆觸區(qū)域，具體包括在毛筆書法中，毛筆筆毫在三維手寫力作用下與紙張接觸運動形成的區(qū)域即筆觸區(qū)域分為兩種一種是濕筆情況，即毛筆筆毫上的墨水分配充足的情況，筆毫抱成一團，此時筆毫在三維手寫力的作用下形成的筆觸區(qū)域收縮在一起，形成“團”狀；另一種是枯筆情況，即毛筆筆毫上的墨水分配不夠的情況，筆毫較為松散，筆毫在三維手寫力的作用下出現(xiàn)了分叉的現(xiàn)象，此時形成的筆觸區(qū)域呈分散狀。另外，不同的書寫者由于自身的書法特點， 或者為了達到一個具有個性化的毛筆書法風(fēng)格，會在運筆過程中，對毛筆筆毫進行旋轉(zhuǎn)，例如在繪制“橫”時，書寫者會有意在起筆處進行旋轉(zhuǎn)，以形成特有的筆風(fēng)。當(dāng)毛筆在書法過程中被旋轉(zhuǎn)時，筆毫?xí)庸P觸區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)發(fā)生變化，即產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，根據(jù)對人手握毛筆進行書法的過程進行分析，上述筆毫旋轉(zhuǎn)過程，是在三維手寫力控制下完成的，即筆毫旋轉(zhuǎn)則是由于三維手寫力的方向引起的，并且筆毫旋轉(zhuǎn)的角度可通過三維手寫力信息數(shù)值計算獲得。設(shè)Ss⑴為t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)，^⑴為t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)，“⑴、ysCI(i)為t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)，xsl⑴、ysl(i) 為t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)并縮放后的坐標(biāo)，xM(i)、yM(i)為 t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)，xkl (i)、ykl(i)為t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)并縮放后的坐標(biāo)，θ (i)為t = iT時刻毛筆筆毫旋轉(zhuǎn)的角度， Fx (i)為t = iT時刻χ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值，F(xiàn)y (i)為t = iT時刻y軸方向上的處理后手寫力信息數(shù)值，F(xiàn)z(i)為t = iT時刻ζ軸方向上的處理后手寫力信息數(shù)值， T為系統(tǒng)采樣周期；即根據(jù)t = iT時刻χ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值&(1)和t = iT時刻 y軸方向上的處理后手寫力信息數(shù)值Fy(i)，通過運算得到t = iT時刻毛筆筆毫旋轉(zhuǎn)的角度θ⑴。根據(jù)t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)^1G)、ys0(i)，t = iT時刻濕
6筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)S (i)和t = iT時刻毛筆筆毫旋轉(zhuǎn)的角度θ (i)，通過運算得到t =iT時刻濕筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)并縮放后的坐標(biāo)xsl(i)、ysl(i)；根據(jù)t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)Xktl (i)、yk0(i)，t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)％(1)和t = iT時刻毛筆筆毫旋轉(zhuǎn)的角度θ (i)，通過運算得到t =iT時刻枯筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)并縮放后的坐標(biāo) (i)、ykl (i)。墨水?dāng)U散計算，具體包括在毛筆書法中，毛筆筆毫運動所留下的附在紙張上的墨水在手寫力的作用下會發(fā)生擴散現(xiàn)象，且這種擴散現(xiàn)象是具有隨機性的，正是這種隨機的墨水?dāng)U散，使得毛筆書法藝術(shù)具有無窮的魅力和鑒賞力。為了實現(xiàn)對墨水?dāng)U散的模擬，采用墨水十字擴散方法，來實現(xiàn)對筆觸區(qū)域形成的筆跡邊緣進行墨水?dāng)U散計算，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)一種毛筆書法的暈化效果，以形成具有個性化和美觀的毛筆書法。作為對現(xiàn)有技術(shù)的進一步改進，本發(fā)明的有益效果是相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的方法步驟為初始化三維力傳感器、獲得三維手寫力數(shù)據(jù)、獲得三維手寫力信息數(shù)值、預(yù)處理計算、計算筆觸區(qū)域、墨水?dāng)U散計算。毛筆書法過程是一個力作用和反饋過程，即毛筆書寫的形成是由人手的作用力帶動毛筆筆毫相對紙張的接觸運動而產(chǎn)生的，這一過程所形成的特殊毛筆書寫風(fēng)格，如形態(tài)、神情、風(fēng)韻、意境和氣勢之美，是由于書寫者書寫力作用形成的，并且這一過程是自然形成的。本發(fā)明提供的毛筆書法表達方法，有效的解決了現(xiàn)有毛筆書法表達中對無法真實體現(xiàn)手寫力信息的作用過程，當(dāng)有毛筆手寫過程發(fā)生時，三維力傳感器可以實時的感知和輸出作用在其上的三維手寫動態(tài)力信息變化，通過采集和轉(zhuǎn)換這些信息，計算毛筆筆毫與紙張平面接觸產(chǎn)生的筆觸區(qū)域，然后根據(jù)力信息實現(xiàn)對筆觸區(qū)域的操作和處理以形成筆跡，并計算在筆跡邊緣的墨水?dāng)U散方式，特別是采用了墨水十字擴散方法來完成對筆跡邊緣墨水?dāng)U散的計算，能夠?qū)崿F(xiàn)一種毛筆書法的暈化效果，以形成具有個性化和美觀的毛筆書法，最終實現(xiàn)在力信息下的毛筆書法表達效果；本發(fā)明提供的毛筆書法表達方法為目前毛筆書法培訓(xùn)和毛筆書法訓(xùn)練提供了一種新的解決方案，特別是通過利用三維力傳感器來實現(xiàn)對毛筆書法過程中產(chǎn)生的三維手寫力信息進行獲取，使得書寫者能夠真實體驗由于手寫力的不同而引起毛筆書法的表達差異，從而為解決目前毛筆書法培訓(xùn)和毛筆書法訓(xùn)練，特別是在毛筆書法矯正中，提供了一種新的技術(shù)手段。


圖1為本發(fā)明毛筆書法表達方法流程圖；圖2為本發(fā)明解耦矩陣排列示意圖；圖3為本發(fā)明預(yù)處理計算流程圖；圖4為本發(fā)明計算筆觸區(qū)域流程圖；圖5為本發(fā)明濕筆筆觸區(qū)域示意圖；圖6為本發(fā)明枯筆筆觸區(qū)域示意圖；圖7為本發(fā)明毛筆筆毫在手寫力作用下的運動控制示意圖；圖8為本發(fā)明墨水?dāng)U散計算方法流程7
圖9為本發(fā)明毛筆書法實施例表達示意圖；其中圖9中a為本發(fā)明實施例濕筆毛筆書法表達示意圖；圖9中b為本發(fā)明枯筆毛筆書法實施例表達示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。圖1為本發(fā)明毛筆書法表達方法流程圖，圖2為本發(fā)明解耦矩陣排列示意圖；圖1 的步驟具體包括步驟100 開始；具體的，表示開始執(zhí)行毛筆書法表達操作流程。步驟200 初始化三維力傳感器；具體的，當(dāng)進行傳感器數(shù)據(jù)采集和信息獲取時， 需要相應(yīng)的資源支持，如內(nèi)存資源、能量資源、設(shè)備資源以及端口資源等，為了能使這些資源得到滿足，以使傳感器能夠有效和實時的輸出，需要對三維力傳感器進行初始化操作，這些操作內(nèi)容包括電源供應(yīng)、零點修正，以及溫度補償?shù)?。步驟300 獲得三維手寫力數(shù)據(jù)；具體的，當(dāng)書寫者開始進行毛筆書法時，三維力傳感器會實時感知并輸出書寫者在簽字過程所產(chǎn)生的力信號，通過采集和轉(zhuǎn)換這些力信號，可獲得三維手寫力數(shù)據(jù)。^Rx(I)為t = iT時刻采集三維力傳感器χ軸方向上的力數(shù)據(jù)，Ry(i)為t = iT 時刻采集三維力傳感器y軸方向上的力數(shù)據(jù)，Rz(i)為t = iT時刻采集三維力傳感器ζ軸方向上的力數(shù)據(jù)，T為系統(tǒng)采樣周期；即采集t = iT時刻三維力傳感器輸出的力信號，獲得t = iT時刻三維手寫力數(shù) ig Rx (i) > Ry (i)> Rz(i)o步驟400 獲得三維手寫力信息數(shù)值；具體的，原始獲得的三維手寫力數(shù)據(jù)由于三維力傳感器自身應(yīng)變片蠕變現(xiàn)象，會在三維輸出上存在相互耦合關(guān)系，這種耦合關(guān)系會影響數(shù)據(jù)的正確性，因此需要對于獲得的三維手寫力數(shù)據(jù)通過解耦矩陣進行解耦處理，使每一維的輸出只反映一個變量的變化，以獲得更加真實和準確的手寫力信息數(shù)值。本步驟以ζ軸為例，介紹如何根據(jù)獲得的三維手寫力數(shù)據(jù)進行解耦運算得到手寫力信息數(shù)值的方法，參見圖2，圖2為本發(fā)明解耦矩陣排列示意圖；設(shè)Rx⑴為t = iT時刻采集三維力傳感器χ軸方向上的力數(shù)據(jù)，Ry(i)為t = iT 時刻采集三維力傳感器y軸方向上的力數(shù)據(jù)，Rz(i)為t = iT時刻采集三維力傳感器ζ軸方向上的力數(shù)據(jù)，Vz WSt = iT時刻χ軸方向上的手寫力信息數(shù)值，T為系統(tǒng)采樣周期， C為解耦矩陣，其排列形式參見圖2解耦矩陣排列示意圖，通過解耦計算即可得到在t = iT 時刻χ軸方向上的手寫力信息數(shù)值Vz (i)，即
權(quán)利要求
1.一種基于力信息的毛筆書法表達方法，其特征在于通過采集和轉(zhuǎn)換三維力傳感器獲取毛筆筆毫與簽字平面接觸產(chǎn)生的三維手寫力矢量信息，計算毛筆筆毫與紙張平面接觸產(chǎn)生的筆觸區(qū)域，根據(jù)力信息對筆觸區(qū)域操作和處理形成筆跡，用墨水十字擴散方法計算在筆跡邊緣的墨水?dāng)U散方式，實現(xiàn)力信息下的毛筆書法表達，方法步驟是a、初始化三維力傳感器包括提供電源需求、內(nèi)存需求、零點修正，溫度補償以及接口驅(qū)動需求，以保證三維力傳感器能夠正確而有效的輸出數(shù)據(jù)；b、獲得三維手寫力數(shù)據(jù)包括當(dāng)書寫者開始進行鋼筆書法時，三維力傳感器會實時感知并輸出書寫者在簽字過程所產(chǎn)生的力信號，通過采集和轉(zhuǎn)換這些力信號，獲得三維手寫力數(shù)據(jù)Rx(i)、Ry(i)、Rz(i)，其中Rx(i)為t = iT時刻采集三維力傳感器χ軸方向上的力數(shù)值，Ry (i)為t = iT時刻采集三維力傳感器y軸方向上的力數(shù)值據(jù)，Rz (i)為t = iT時刻采集三維力傳感器ζ軸方向上的力數(shù)值，T為系統(tǒng)采樣周期；c、獲得三維手寫力信息數(shù)值包括對獲得的三維手寫力數(shù)據(jù)Rx⑴、Ry⑴、Rz⑴通過解耦矩陣進行解耦處理，使每一維的輸出只反映一個變量的變化，以獲得真實和準確的手寫力信息數(shù)值Vx(i)、Vy(i)、Vz⑴，其中Vx(i)為t = iT時刻χ軸方向上的手寫力信息數(shù)值，Vy(i)為t = iT時刻y軸方向上的手寫力信息數(shù)值，Vz(i)為t = iT時刻ζ軸方向上的手寫力信息數(shù)值，T為系統(tǒng)采樣周期；d、預(yù)處理計算包括濾波計算和平滑計算，以降低噪聲對數(shù)值的影響，根據(jù)c步驟經(jīng)解耦運算得到的三維手寫力信息數(shù)值Vx (i)、Vy(i)、Vz (i)，分別經(jīng)過濾波計算和平滑計算得到 Fx(i)，F(xiàn)y(i)、Fz(i))，其中Fx(i)為t = iT時刻χ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值， Fy (i)為t = iT時刻y軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值，F(xiàn)z (i)為t = iT時刻ζ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值，T為系統(tǒng)采樣周期；e、計算筆觸區(qū)域包括填充和形成毛筆書法軌跡、計算筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)、計算筆觸區(qū)域內(nèi)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)和前后筆觸區(qū)域之間利用線性插值完成連線填充，其中采用步驟d預(yù)處理后的三維手寫力信息數(shù)值&(1)、&(1)、&(1)計算筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)，并采用步驟d預(yù)處理后的三維手寫力信息數(shù)值Fx (i)、Fy (i)、Fz (i)計算計算筆觸區(qū)域內(nèi)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)；f、墨水?dāng)U散計算采用十字擴散法計算，包括以當(dāng)前點為擴散中心，墨水在當(dāng)前點處以 “十字”形式即向當(dāng)前點的上下左右4個鄰域點進行擴散并凝聚，同時將這4個點加入“擴散隊列”，且每個點的墨水量為所在點的墨水量減去所在點的吸墨量；步驟將筆跡邊緣上所有的點加入“擴散隊列”中，并為每個點賦上墨水量的值；判斷“擴散隊列”是否為空，如果不為空，取出“擴散隊列”第一個元素為當(dāng)前點F，并為 F著色；F的墨水量大于F的吸墨量？如果是，墨水以F點為中心，進行“十字”擴散計算；如果否，則返回到判斷“擴散隊列”為空；如果“擴散隊列”為空，結(jié)束完成墨水?dāng)U散計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于力信息的鋼筆書法表達方法，其特征是所述d、預(yù)處理計算；包括卡爾曼濾波計算和高斯平滑濾波計算，其中卡爾曼濾波計算是實現(xiàn)濾波處理， 使期望的輸出數(shù)據(jù)和實際輸出數(shù)據(jù)的均方根誤差??；高斯平滑濾波計算是為了得到飽滿的鋼毛筆書寫字跡，采用對數(shù)字化后信號的平滑處理，降低誤差的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于力信息的毛筆書法表達方法，其特征是所述e、計算筆觸區(qū)域包括填充和形成毛筆書法軌跡，是包括濕筆筆觸區(qū)域和枯筆筆觸區(qū)域，當(dāng)毛筆筆毫中墨水的含量足夠時，采用濕筆筆觸區(qū)域來填充和形成毛筆書法軌跡，當(dāng)毛筆筆毫中墨水的含量不足時，采用枯筆筆觸區(qū)域來填充和形成毛筆書法軌跡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于力信息的毛筆書法表達方法，其特征是所述e、計算筆觸區(qū)域包括計算筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)，是指分別使用濕筆筆毫和枯筆筆毫進行書法時， 其在紙張表面形成的筆觸區(qū)域具有不同的縮放程度，設(shè)Cs表示濕筆筆毫的彈性系數(shù)，Ck表示枯筆筆毫的彈性系數(shù)，ss (i)為t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)，^⑴為t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)，F(xiàn)z(i)為t = iT時刻ζ軸方向上的處理后手寫力信息數(shù)值，T 為系統(tǒng)采樣周期，當(dāng)采用濕筆筆毫進行書法時，其形成的t = Τ時刻濕筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)^⑴為參ψ當(dāng)采用枯筆筆毫進行書法時，其形成的t = Τ時刻枯筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)為sk(0 = ψ即根據(jù)濕筆筆毫的彈性系數(shù)cs，枯筆筆毫的彈性系數(shù)Ck和t = iT時刻Z軸方向上的處理后手寫力信息數(shù)值Fz⑴，通過運算得到t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)Ss⑴和t =iT時刻枯筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于力信息的毛筆書法表達方法，其特征是所述e、計算筆觸區(qū)域包括計算筆觸區(qū)域內(nèi)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，是根據(jù)步驟d預(yù)處理后的三維手寫力信息數(shù)值Fx(i)、Fy(i)、Fz(i)計算分別得到濕筆和枯筆筆觸區(qū)域內(nèi)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，即根據(jù)t = iT時刻χ軸方向上的預(yù)處理后手寫力信息數(shù)值&(1)和t = iT時刻y軸方向上的處理后手寫力信息數(shù)值Fy (i)，通過運算得到筆毫旋轉(zhuǎn)角度θ (i)；根據(jù)t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)^1G)、ys0(i)，t = iT時刻毛筆筆毫旋轉(zhuǎn)的角度θ⑴和t = iT時刻濕筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)s (i)，通過運算得到t = iT 時刻濕筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)并縮放后的坐標(biāo)xsl⑴、ysl⑴；根據(jù)t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)xM(i)、yk0(i)，t = iT時刻毛筆筆毫旋轉(zhuǎn)的角度θ⑴和t = iT時刻枯筆筆觸區(qū)域的縮放系數(shù)，通過運算得到t = iT 時刻枯筆筆觸區(qū)域中的點的原始坐標(biāo)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)并縮放后的坐標(biāo)&⑴、ykl⑴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于力信息的毛筆書法表達方法，其特征是所述e、計算筆觸區(qū)域包括前后筆觸區(qū)域之間利用線性插值完成連線填充，是毛筆書法過程是一個連續(xù)的過程，根據(jù)書寫過程中所形成的筆觸區(qū)域大小，因人而異的筆毫旋轉(zhuǎn)角度，采用線性插值的方法來完成對前后筆觸區(qū)域之間連線的繪制，即在前后形成的兩個相鄰筆觸區(qū)域之間，利用線性插值完成連線填充操作，形成毛筆書法筆跡。
全文摘要
一種基于力信息的毛筆書法表達方法，采用三維力傳感器來獲取毛筆筆毫與紙張平面接觸產(chǎn)生的三維手寫力矢量信息，即當(dāng)有毛筆手寫過程發(fā)生時，三維力傳感器可以實時的感知和輸出作用在其上的三維手寫動態(tài)力信息變化。通過采集和轉(zhuǎn)換這些信息，計算毛筆筆毫與紙張平面接觸產(chǎn)生的筆觸區(qū)域，然后根據(jù)力信息實現(xiàn)對筆觸區(qū)域的操作和處理以形成筆跡，并計算在筆跡邊緣的墨水?dāng)U散方式。特別是采用了墨水十字擴散方法來完成對筆跡邊緣墨水?dāng)U散的計算，最終實現(xiàn)在力信息下的毛筆書法表達效果。本發(fā)明使書寫者真實體驗由于手寫力的不同而引起毛筆書法的表達差異，為在計算機上進行毛筆字的創(chuàng)作和書法訓(xùn)練，或在毛筆書法矯正中，提供了一種新的技術(shù)手段。
文檔編號G06F3/048GK102436348SQ20111036009
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者吳仲城, 申飛, 羅健飛, 陳海強 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院