[發(fā)明專利]一種基于力信息的毛筆書法表達方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110360097.3
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102436348A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳仲城;羅健飛;陳海強;申飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F3/048
• 分類號: G06F3/048;G06T11/80
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 趙曉薇

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。

現(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)，設(shè)R_x(i)為t＝iT時刻采集三維力傳感器x軸方向上的力數(shù)據(jù)，R_y(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)，R_z(i)為t＝iT時刻采集三維力傳感器z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)據(jù)R_x(i)、R_y(i)、R_z(i)。

獲得三維手寫力信息數(shù)值，具體包括：