[發(fā)明專利]一種漢字圖片匹配與變形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410498666.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104268526B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁曉輝;劉敏;詹華年
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06T13/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 楊學(xué)明,顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，特別是漢字骨架匹配的模式識(shí)別領(lǐng)域以及漢字變形技術(shù)的多媒體領(lǐng)域。

背景技術(shù)

漢字是一種典型的表意語(yǔ)言，每一個(gè)字符都由一個(gè)象征性書寫符號(hào)來(lái)表示。在它漫長(zhǎng)的發(fā)展歷史當(dāng)中，漢字共經(jīng)歷主要五個(gè)階段：甲骨文，金文，小篆，隸書，楷書。雖然形狀和拓?fù)浒l(fā)生了極大的改變，但是這些階段之間是相互關(guān)聯(lián)的。其中前三種統(tǒng)一稱作古文字，而后兩種稱作今文字。對(duì)語(yǔ)言文字研究可以分為共時(shí)與歷時(shí)兩個(gè)方向。共時(shí)是指研究語(yǔ)言在特定事件的情況，而歷時(shí)是指研究語(yǔ)言在較長(zhǎng)歷史時(shí)期所經(jīng)歷的變化。如果能夠理解演化的過(guò)程，將對(duì)漢字歷時(shí)研究起到重要的作用。漢字演化過(guò)程中的變化主要包括：1)筆畫形狀的改變；2)漢字拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(guò)程中保持不變的特征進(jìn)行漢字的匹配對(duì)應(yīng)，并用于生成盡可能平滑的變形結(jié)果，為漢字歷時(shí)研究提供技術(shù)基礎(chǔ)。

形狀變形是指在源形狀與目標(biāo)形狀之間建立平滑的變化過(guò)程。他是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的重要技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于電視、電影特效，卡通動(dòng)畫和表面重構(gòu)等工作。它主要包括兩個(gè)步驟：1)對(duì)應(yīng)：建立源形狀與目標(biāo)形狀之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2)路徑插值：計(jì)算中間形狀的位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題：克服現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明技術(shù)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(duì)源漢字和目標(biāo)漢字進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆分與匹配，獲得對(duì)應(yīng)的部件；

步驟(2)、根據(jù)步驟(1)的漢字對(duì)應(yīng)部件，對(duì)其進(jìn)行骨架細(xì)化，提取特征點(diǎn)拆分筆段，然后構(gòu)造圖模型，利用模型中的筆畫相似度進(jìn)行模型匹配產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的筆段；

步驟(3)、根據(jù)步驟(2)中得到對(duì)應(yīng)筆段，對(duì)筆段進(jìn)行三角化，然后對(duì)三角面片進(jìn)行插值形成漸變動(dòng)畫。

所述步驟(1)中對(duì)漢字部件的拆分匹配描述的具體內(nèi)容如下：

步驟(A1)、對(duì)已有的TTF字體文件中選取的文字進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一大小的漢字圖片；用包圍盒確定連通區(qū)域的相對(duì)位置，判定歸屬于哪一種漢字結(jié)構(gòu)；

步驟(A2)、對(duì)于無(wú)法匹配的結(jié)構(gòu)，將連通區(qū)域較多的漢字作為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)豎直或水平方向像素點(diǎn)直方圖判斷分割位置，將目標(biāo)漢字的相應(yīng)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(rèn)上一步中的結(jié)果，并糾正錯(cuò)誤結(jié)果；在需要拆分文字上標(biāo)注多個(gè)多邊形表示各個(gè)部件的位置，作為拆分結(jié)果；判斷漢字類型后，兩個(gè)漢字的相應(yīng)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(jìn)行圖像細(xì)化和骨架提取，檢測(cè)角點(diǎn)，角點(diǎn)是漢字筆畫中筆段與筆段間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；

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(guī)定一個(gè)方向(0°，90°，135°和45°)，使用線性回歸計(jì)算筆段方向，判斷每個(gè)筆畫的類型與方向；

步驟(B3)、利用角點(diǎn)與筆段性質(zhì)，將角點(diǎn)分為起始點(diǎn)、連接點(diǎn)、終止點(diǎn)三類，其中起始點(diǎn)和終止點(diǎn)作為圖模型的頂點(diǎn)，搜索從起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的最短筆畫路徑作為兩個(gè)頂點(diǎn)之間的邊，構(gòu)造圖模型；

步驟(B4)、對(duì)于圖的頂點(diǎn)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(jù)；通過(guò)以上兩個(gè)方法度量?jī)晒P畫之間的路徑相似度，并計(jì)算兩個(gè)圖模型的匹配結(jié)果。

步驟(B5)、在產(chǎn)生匹配結(jié)果后，我們可以得到了筆畫路徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系，每個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系賦予它所經(jīng)過(guò)的筆段一個(gè)屬性值，這樣所有的筆段都可以得到一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系決定的屬性集合，一個(gè)字中具有相同屬性集合的筆段合并為同一個(gè)筆畫，兩個(gè)字中相同屬性的筆畫為對(duì)應(yīng)的筆畫；為了方便進(jìn)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(dòng)畫生成可能解的步驟如下：

步驟(C1)、為了獲得同構(gòu)三角形，先根據(jù)之前的筆畫對(duì)應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生輪廓的細(xì)對(duì)應(yīng)，然后對(duì)應(yīng)點(diǎn)構(gòu)造同構(gòu)三角形并進(jìn)行優(yōu)化，產(chǎn)生高質(zhì)量的同構(gòu)三角形；

步驟(C2)、對(duì)這些三角形進(jìn)行插值，運(yùn)用“最小形變”準(zhǔn)則來(lái)對(duì)這些內(nèi)部三角形進(jìn)行插值；這其中的關(guān)鍵就是如何運(yùn)用“最小形變”準(zhǔn)則，由于初始漢字部件輪廓的每一個(gè)三角形到目標(biāo)漢字部件輪廓每一個(gè)三角形之間都有一個(gè)仿射變換矩陣，而這個(gè)“最小形變”準(zhǔn)則就是一個(gè)二次最優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)求解這個(gè)二次最優(yōu)化問(wèn)題，完成每一幀的漸變效果生成。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種漢字圖片匹配與變形方法的整體過(guò)程示意圖；