基于书法模拟的汉字美化办法概述

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1、基于书法模拟的汉字美化办法概述----书法论文-->第一章绪论1.1个性化手写汉字美化算法的研究意义现在,计算机的发展一日千里,但是中国书法艺术并没有借着现代科技发扬光大,相反,握着鼠标丢了笔墨成了普遍现象,现在的年轻人似乎越来越忽视字体的审美观,据调查有近9成中学生表示自己写字难看[2]。不仅是中学生,不少古文字专家也称,现在连研究生博士生也写字难看,当下的书法教育令人担忧[3]。书法艺术难以融入计算机系统,我觉得很大的原因是因为汉字对于计算机而言仅仅是一个编码,汉字在电脑中的表现都是千篇一律,无法

2、体现个性。计算机缺乏足够的智慧理解中国书法这一复杂多变、历史悠久的中国文化瑰宝,本文的书写目的就是用算法增添计算机的智慧,帮助计算机理解中国书法。1.2相关领域研究成果在开始进行算法研究之前,我们需要研读目前相关的科技文献,做相关的实验,从目前已有的科研成果中找到我们汉字美化算法可利用的知识点和研究成果,下面我们介绍一些现有相关领域的研究成果。1、虚拟毛笔模型建模1986年,S.Strassmann首次完成了二维笔刷模型建模[4],从真正意义上开启了虚拟毛笔模型的研究,在S.Strassmann提出的

3、方法中,毛笔被定义为一个阵列,每根笔毫都有独立的墨量信息,通过模拟毛笔与纸张的交互过程计算每根墨毫的墨量耗损,但由于该模型不但要虚拟每根笔毫,连纸张的模型都需要计算,模型十分复杂,计算量很大,每一笔画需要2~3分钟的时间才出现虚拟结果,难以在实际应用中使用。Wong和Ip考虑到毛笔和纸张的接触区域形状近似椭圆,所以使用2D椭圆笔刷模型加上墨水的沉淀模型合成中国书法[5],得到了较好的效果。1999年,J.Lee第一次把毛笔模型从二维拓展到三维[6]。徐宋华采用CAD中的广义扫成法生成笔刷“书写元”,并

4、引入自动机学习系统根据相关信息自动调整参数,在电子书画创作方面取得了较大的成果[7]。宓晓峰[8]等,摒弃了模拟毛笔的真实模型,采用参数化的“雨滴”法来模拟真实书法效果,大大地简化了运算。目前,国内也已经出现了虚拟毛笔模型研究方向的许多重要分析结论及研究成果[9-15]。2、数字墨水数字墨水技术的基本思想是对用户的输入轨迹进行曲线拟合,然后加上统一风格的粗细变换。数字墨水产生的初衷并不是体现书法风格,而是用统一的方式来描述用户输入轨迹,其设计理念是尽量简单,用最少的信息表达轨迹,这与中华书法文化复杂多

5、变的特性产生了很大的冲突,这也注定了数字墨水在美化的层面上难以满足用户的期望。本文介绍的算法,是以美化为主要目的,重视字体的审美观,希望给用户提供最好最丰富的书法体验。虽然数字墨水提出的初衷并不是美化而是方便用户输入轨迹的存储及表达[16,17],但是其处理过程中应用的许多技术细节我们其实是可以借鉴的,例如用贝塞尔曲线来描述曲线在我们提出的算法中就得到了大量的应用。3、书法生成技术目前计算机中的各种字体可以算是书法生成方法的一种,简单来讲,就是建立一个庞大的字库来表达每一个汉字,这种方法没有利用用户的

6、任何信息,所以根本没有个性化可言,而且建立字库所需要的工作量很大,需要很大的存储空间。虽然建立字库不是我们算法所需要的,但现有的字库可以为我们提供了大量的原始数据,通过对标准字库数据进行变换可以产生另外的书法生成技术。针对这种思想,徐宋华[18]等人提出了基于SARP变换思想的另一种书法生成技术,该思想是把若干种不同的字体风格进行混合,从而生成更丰富多变的书法风格,其特点是基于一定的数学模型,可通过参数控制融合效果。朱星华[19]在此基础上又进行了更进一步的改善,在上面提到书法生成技术其实在本质上并没

7、有体现用户的输入,进行汉字美化有两个基本的原则,一是忠于用户的输入,二是忠于书法字体特征,朱星华提出的基于模式分析的汉字美化算法在真正意义上满足上述两个原则。它先对用户输入轨迹进行汉字识别,识别后用SARP方法与标准字体相融合。这算法可以得到比较好的实验结果,但是由于该方法建立在汉字识别的基础之上,任何模式识别都不可能有百份之百的识别率,而该方法在汉字识别错误之后并没有做很好的处理,导致该算法在识别失败后可能会产生意想不到的美化结果。4、手绘草图手绘草图其实是用户通过鼠标或手写板等输入设备输入任意轨迹

8、,系统把用户输入轨迹用若干标准的直线或者曲线表示,对于输入手写的字符,就对输入轨迹进行识别,输出识别后的结果[20]。从本质上,其技术要点在于汉字识别领域,其实现方法包括如下:基于曲线方程的匹配方法[21],能识别直线、椭圆、弧线等;模糊类方法[22],通过对特征的模糊化来提高算法的稳定性;几何分析[23],对草图整体进行分析;神经网络方法[24]等。目前,这方面技术已经应用到实际的手写相关的软件当中[25,26]。正如上文所说,手绘草图的重点在于识别,