女书曲线轮廓字形自动生成方法研究与实现

摘要

女书是世界上唯一存在的尚不属于某个民族、不依托某种宗教的女性文字。目前女书主要通过手写的方式进行传承,随着女书传人的相继去世,女书已经处于濒临灭绝的状态。数字化女书,使女书可以方便地在计算机中存储、显示和处理,对女书的传承和发展具有重大的意义。
　　本文在对国内外相关技术进行分析的基础上,针对女书自身的字形特点,从规范化女书字形,到生成高精度女书曲线轮廓字形等方面进行研究,设计并实现了一种女书曲线轮廓字形自动生成方案。论文的主要研究内容如下:
　　(1)针对手写女书笔画宽度不一致以及边缘有毛刺的现象,本文设计并实现了一种基于骨架的女书规范字体生成方法。首先引入模板对ZS细化算法进行改进,得到了严格意义上单像素宽的文字骨架;然后采用分级去毛刺算法去除骨架中影响字形拓扑结构的毛刺;接着在骨架畸变点校正阶段引入二次Bezier曲线,形成光滑连续的骨架;最后对骨架进行形态学膨胀操作。实验结果表明,对于部分女书样本,该方案能得到笔画宽度完全一致且与原字形拓扑结构一致的女书规范字体。
　　(2)针对点阵字形存储量大、缩放字形质量难以得到保证的缺点,本文结合女书自身的字形特点,设计并实现了一种基于直线和三次Bezier曲线的女书曲线轮廓字形自动生成方法。首先在女书轮廓数据提取阶段,引入三个方向跟踪模板使轮廓数据有序化;然后提出了一种基于关键点保留的特征点提取方法以准确划分轮廓段;最后用直线和三次Bezier曲线拟合轮廓段并生成女书曲线轮廓字形。实验结果表明,该方法拟合出来的曲线能正确反映原字形轮廓,同时消除了因手写而造成的毛刺现象,且能大大节省女书字形在计算机中的存储空间。
　　(3)针对三次Bezier曲线必须改变控制点才能改变曲线形状的缺陷,本文引入带双形状参数的三次λμ-Bezier曲线,设计并实现了一种基于遗传算法参数优化的Bezier曲线字形拟合方法。首先建立了三次λμ-Bezier曲线的最小二乘拟合模型;然后利用遗传算法自适应求解最佳参数值,从而得到高精度拟合字形轮廓的曲线。实验结果表明,利用该方法得到的女书字形拟合精度得到了提高,更加精确地保留了字形特征;而且利用形状参数的特性,可以在三次Bezier曲线字库的基础上建立动态女书字库,为进一步实现女书字形的自动化变形奠定了基础。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及组织结构

第2章 相关理论技术

2.1 字形描述

2.2 细化

2.3 Bezier曲线构造

2.4 遗传算法

2.5 本章小结

第3章 女书样本预处理

3.1 平滑去噪

3.2 二值化

3.3 规一化

3.4 本章小结

第4章 基于骨架的女书规范字体生成

4.1 改进的ZS细化算法

4.2 去除毛刺

4.3 畸变点校正

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小结

第5章 基于三次Bezier曲线的女书字形拟合

5.1 女书轮廓数据提取

5.2 轮廓特征点提取

5.3 女书轮廓曲线拟合

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

第6章 基于遗传算法参数优化的Bezier曲线字形拟合

6.1 三次Bezier曲线的双参数扩展

6.2 基于遗传算法的三次λμ-Bezier曲线拟合

6.3 实验结果及分析

6.4 本章小结

第7章 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文和参与的项目