[發明專利]一種漢字圖片匹配與變形方法

有效

• 申請號: 201410498666.4
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104268526B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 梁曉輝;劉敏;詹華年
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T13/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明屬于計算機虛擬現實技術領域，特別是漢字骨架匹配的模式識別領域以及漢字變形技術的多媒體領域。

背景技術

漢字是一種典型的表意語言，每一個字符都由一個象征性書寫符號來表示。在它漫長的發展歷史當中，漢字共經歷主要五個階段：甲骨文，金文，小篆，隸書，楷書。雖然形狀和拓撲發生了極大的改變，但是這些階段之間是相互關聯的。其中前三種統一稱作古文字，而后兩種稱作今文字。對語言文字研究可以分為共時與歷時兩個方向。共時是指研究語言在特定事件的情況，而歷時是指研究語言在較長歷史時期所經歷的變化。如果能夠理解演化的過程，將對漢字歷時研究起到重要的作用。漢字演化過程中的變化主要包括：1)筆畫形狀的改變；2)漢字拓撲結構的改變；3)部分增加或減少。在本文中我們主要工作在于利用漢字過程中保持不變的特征進行漢字的匹配對應，并用于生成盡可能平滑的變形結果，為漢字歷時研究提供技術基礎。

形狀變形是指在源形狀與目標形狀之間建立平滑的變化過程。他是計算機圖形學中的重要技術，并廣泛應用于電視、電影特效，卡通動畫和表面重構等工作。它主要包括兩個步驟：1)對應：建立源形狀與目標形狀之間的對應關系。2)路徑插值：計算中間形狀的位置。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種漢字圖片匹配與變形方法，能夠有效的提高匹配與變形效果。

本發明技術解決方案：一種漢字匹配與變形方法，該方法步驟如下：

步驟(1)、對源漢字和目標漢字進行結構拆分與匹配，獲得對應的部件；

步驟(2)、根據步驟(1)的漢字對應部件，對其進行骨架細化，提取特征點拆分筆段，然后構造圖模型，利用模型中的筆畫相似度進行模型匹配產生對應的筆段；

步驟(3)、根據步驟(2)中得到對應筆段，對筆段進行三角化，然后對三角面片進行插值形成漸變動畫。

所述步驟(1)中對漢字部件的拆分匹配描述的具體內容如下：

步驟(A1)、對已有的TTF字體文件中選取的文字進行處理，將其轉化為統一大小的漢字圖片；用包圍盒確定連通區域的相對位置，判定歸屬于哪一種漢字結構；

步驟(A2)、對于無法匹配的結構，將連通區域較多的漢字作為標準，根據豎直或水平方向像素點直方圖判斷分割位置，將目標漢字的相應位置作為初始位置，然后用變形模版尋找源漢字邊界和交叉位置作為分割邊界；

步驟(A3)、添加人工交互確認上一步中的結果，并糾正錯誤結果；在需要拆分文字上標注多個多邊形表示各個部件的位置，作為拆分結果；判斷漢字類型后，兩個漢字的相應部位即為匹配部件。

所述步驟(2)筆畫匹配的步驟具體如下：

步驟(B1)、將輸入漢字圖片進行圖像細化和骨架提取，檢測角點，角點是漢字筆畫中筆段與筆段間的轉折點；

步驟(B2)、將所有筆段分類為橫、豎、撇、捺四種類型，并且每種類型規定一個方向(0°，90°，135°和45°)，使用線性回歸計算筆段方向，判斷每個筆畫的類型與方向；

步驟(B3)、利用角點與筆段性質，將角點分為起始點、連接點、終止點三類，其中起始點和終止點作為圖模型的頂點，搜索從起始點到終止點的最短筆畫路徑作為兩個頂點之間的邊，構造圖模型；

步驟(B4)、對于圖的頂點采用歸一化后的歐氏距離度量相似度，而邊的相似度采用路徑相似度的方法作依據；通過以上兩個方法度量兩筆畫之間的路徑相似度，并計算兩個圖模型的匹配結果。

步驟(B5)、在產生匹配結果后，我們可以得到了筆畫路徑的對應關系，每個對應關系賦予它所經過的筆段一個屬性值，這樣所有的筆段都可以得到一個對應關系決定的屬性集合，一個字中具有相同屬性集合的筆段合并為同一個筆畫，兩個字中相同屬性的筆畫為對應的筆畫；為了方便進行下一步形狀插值，不匹配的邊將與相鄰的邊合并。

所述步驟(3)中漸變動畫生成可能解的步驟如下：

步驟(C1)、為了獲得同構三角形，先根據之前的筆畫對應結果產生輪廓的細對應，然后對應點構造同構三角形并進行優化，產生高質量的同構三角形；

步驟(C2)、對這些三角形進行插值，運用“最小形變”準則來對這些內部三角形進行插值；這其中的關鍵就是如何運用“最小形變”準則，由于初始漢字部件輪廓的每一個三角形到目標漢字部件輪廓每一個三角形之間都有一個仿射變換矩陣，而這個“最小形變”準則就是一個二次最優化問題，通過求解這個二次最優化問題，完成每一幀的漸變效果生成。

附圖說明

圖1為本發明的一種漢字圖片匹配與變形方法的整體過程示意圖；