个性化手写汉字美化方法研究

摘要

中国书法被认为是中国绘画的最高形式。几千年以来，随着书法艺术在亚洲地区的传播，书法在许多亚洲国家，也占据十分重要的艺术地位。随着计算机视觉技术的发展，市场上种类繁多的图像处理工具已经能够为用户提供大量便捷、有效的工具，而能够保留用户书写特点的个性化文字艺术处理工具则相对稀缺。近年来个性化的字体处理已开始受到关注，但在历史文献中我们还没有找到一个有效的个性化文字处理方法。因此，我们提出了“个性化手写汉字美化”的概念。它的研究目的是研究并开发一个保留书写者个性的文字艺术处理工具。
　　 针对初级阶段和高级阶段的汉字书写质量评价标准，本文分别提出并分析比较了两种不同的手写汉字美化方法。
　　 基于模式分析的手写汉字美化方法使用模式分析和模板融合的思路，在SARP模型的基础上对手写汉字进行规范化的美化。本文提出了基于模式分析的手写汉字美化方法的系统框架和基本流程，以及笔画匹配、三段式笔画模型生成、特征点匹配等模式分析的算法，在原型系统中取得了较好的实验结果。基于模式分析的手写汉字美化方法具有较好的数学模型，便于扩展至不同目标风格的美化系统，输出结果的用户可控性强，适合应用于规范汉字的计算机辅助教学系统。
　　 基于轨迹分析的手写汉字美化方法使用骨架变换以及笔画渲染的规则集在轨迹层上对用户输入的手写汉字进行美化，改善了基于模式分析的手写汉字美化方法对于用户输入合法性的限制。本文提出了基于轨迹分析的手写汉字美化方法的系统框架和基本流程，并针对以行楷为目标风格的手写汉字美化规则集进行了设计和原型实现。实验表明，基于轨迹分析的手写汉字美化方法在适用范围和保留用户书写特征的性能上优于基于模式分析的手写汉字美化方法，可应用在辅助图形图像设计以及个性化签名设计等领域。
　　 在实验中，基于模式分析和轨迹分析的手写汉字美化方法都能在保留用户书写特点的基础上有效地对手写汉字美化轨迹进行美化。在本文所提出的两种美化方法的系统框架具有较高的通用性，为手写汉字美化的进一步研究提供了基本思路和研究方向。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

1.1 个性化手写汉字美化的定义及研究意义

1.2 研究背景及国内外研究现状

1.2.1 手绘草图美化(Sketch Beautification)

1.2.2 数字墨水归一化和美化(Digital Ink Normalization and Beautification)

1.2.3 书法生成(Calligraphy Generation)

1.2.4 手写字迹合成(Handwriting Synthesis)

1.2.5 基于轨迹的书法模拟(Trajectory—based Calligraphy Simulation)

1.3 关于汉字书写评价标准的讨论

1.4 本文完成的工作

1.5 本文结构

第二章 基于模式分析的手写汉字美化方法

2.1 系统框架

2.2 毛笔书写样式笔画生成

2.2.1 基于书写速度的书法笔画模拟

2.2.2 反走样处理

2.3 手写汉字的模式分析

2.3.1 笔画匹配

2.3.2 三段式笔画模型

2.4 汉字的参数化矩阵表示

2.5 用SARP算法生成美化的手写汉字

2.5.1 模板融合算法的数学表达式

2.5.2 特征对应

2.6 实验结果

2.7 本章小结

第三章 基于轨迹分析的手写汉字美化方法

3.1 基本思想和系统框架

3.2 用户书写轨迹的预处理

3.3 书写轨迹的骨架变换

3.3.1 整体结构倾斜变换

3.3.2 笔画延伸变换

3.3.3 连笔变换

3.3.4 草书化变换

3.4.毛笔书写风格的笔画渲染

3.4.1 笔锋模拟

3.4.2 笔画标记

3.4.3 笔画轮廓插值

3.4.4 反走样渲染

3.5 实验结果

3.6 本章小结

第四章 两种手写汉字美化方法的比较

4.1 系统框架比较

4.2 系统性能比较分析

4.3 系统应用范围

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢