[发明专利]基于CT-GSA的手写汉字书写路径生成方法及装置

说明书

本发明公开了基于CT‑GSA的手写汉字书写路径生成方法及装置，通过手写汉字笔画轮廓采样与约束字典建立，基于约束三角剖分CT的笔画骨架拓补点集求解，完成保留笔画风格的书写路径拓补特征点集求解；对手写汉字几何笔画轮廓进行边界退化，以实现优化，得到可用于笔画路径搜索的骨架拓补点集；对点集中的路径点进行最邻近点排序，在路径搜索过程中建立对应的边界碰撞约束，完成在路径搜索前对笔画骨架拓补点集的预处理；基于图搜索算法GSA对拓补点集进行笔画路径生成，得到最终的保留笔画风格以及拓补特征的适用于机械臂的手写汉字笔画书写路径。本发明能够得到适用于机械臂的保留手写汉字笔画拓补特征的相对平顺的书写路径。

技术领域

本发明属于书法数字化领域，具体涉及基于CT-GSA的手写汉字书写路径生成方法及装置。

背景技术

手写汉字的书写路径生成方法是书法数字化的核心技术之一，目前已有的研究方法主要聚焦于基于形态学的方法、基于图形学的方法以及基于学习的方法。然而在机械臂书写系统中，为了尽可能地得到保留笔画风格以及拓补特征的书写路径，将基于图形学构建手写汉字机械臂书写路径生成方法。但是在构建该方法的过程中，存在如下问题：

(1)传统的基于三角剖分的书写路径生成方法，往往是对原始的字符图像进行像素级的处理，且对无序的轮廓点进行直接剖分。此方法容易受到图像轮廓宽度以及边缘噪声的影响，容易得到“畸变”的骨架点集，且对于轮廓笔画宽度变化不定的软笔字符图像会产生大量冗余三角形。

(2)传统的基于三角剖分的书写路径生成方法，由于剖分后的三角形为无序存储，且难以过滤手写汉字笔画复杂轮廓产生的影响。此方法在无约束的条件下容易产生“交叉”和“跨越”的书写路径，且直接对路径点集进行搜索会损失笔画的拓补特征。

因此，需要提出一种基于CT-GSA的手写汉字机械臂书写路径生成方法，用于解决传统的基于三角剖分方法会产生骨架“畸变”以及容易受到边缘噪声的影响问题以及传统的基于三角剖分的书写路径生成方法，在无约束的条件下容易产生“畸变”的书写路径的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现避免产生骨架“畸变”，降低边缘噪声影响的目的，本发明采用如下的技术方案：

基于CT-GSA的手写汉字书写路径生成方法，包括以下步骤：

步骤1：基于笔画几何轮廓并进行三角剖分，通过剖分的三角形增加端点，并补入点集，得到保留笔画风格的书写路径拓补特征点集；

步骤2：基于面积阈值，对作为边界的三角形进行边界退化，优化骨架拓补点集；

步骤3：将拓补特征点作为路径点进行排序，基于路径点间形成的路径段与轮廓边界点集中相邻两点之间的连线，建立边界碰撞约束；

步骤4：结合边界碰撞约束，基于图搜索算法GSA生成笔画书写路径。

进一步地，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：通过迭代适应点法，将排列好的像素点坐标进行两两连线，按照一定的步长t_step进行分段，通过遍历当前分段的每个像素点P，得到该分段曲线距离弦最大的像素点P_mid和最大距离d_max，如果d_max小于预先给定的距离阈值，则采样两个端点所连直线代替原本的多段折线，如果d_max大于预先给定的距离阈值，则将分段的头尾两点分别与P_mid相连获得两个新的分段，重复上述连线分段操作，最终实现对单个笔画轮廓点集数据进行采样；

步骤1.2：对待剖分图形建立约束字典Dic，基于约束字典Dic求解得到了经过采样后笔画的几何轮廓，约束字典Dic如下：