[发明专利]一种个人风格化书法动态字库的实现方法及其应用

摘要

一种个人风格化书法动态字库的实现方法及其应用，涉及计算机及人工智能技术领域。步骤为：1、建立毛笔的三维计算机模型；2、对汉字进行编码；3、对书写者的书写过程进行采集，得到笔杆空间运动的时间函数；4、利用步骤2、3得到的内容进行统计机器学习，得到书写者的运笔习惯；5、利用步骤4中得到的书写者在写每一个字时笔杆的空间运动统计模型，通过对该统计模型的随机过程采样来实现具有个人风格化书法动态字库的功能。本发明能够通过计算机高效、客观地生成书写者的个人风格化书法动态字库，并且象真人写字一样在电子显示设备上或纸张上进行无数次地书写但每次字迹均有差异，比传统的静态字库更符合真人书写的过程，提高了字库的水平。

主权项

一种个人风格化书法动态字库的实现方法，其特征在于：该实现方法通过对任一书写者在写作过程中笔杆的空间运动轨迹进行多维建模，利用统计机器学习技术，让计算机达到对该书写者运笔习惯自动学习的目的，所学习得到的模型就是表征该书写者个人写作风格和多次书写同一汉字时的字迹多样性的数学描述，然后通过虚拟现实技术或机器人系统来实际生成该写作者个人风格化书法动态字库；具体步骤如下：一、 建立毛笔的三维计算机模型；毛笔由笔杆和笔刷构成；笔杆是刚体，可以用一个杆状刚体来建模；笔刷是软体，其顶端与所述笔杆末端为固定连接；笔刷采用弹簧‑质点模型来建模；二、对汉字进行编码；    对汉字进行编码时的汉字内码采用GB2312或GBK或UNICODE；使每个字形与通过内码唯一识别的编码字建立一一对应关系；三、 对书写者的书写过程进行采集，得到笔杆空间运动轨迹的时间函数；采用机器视觉技术对书写者在书写每一个字时笔杆的空间运动轨迹进行记录，得到笔杆空间运动轨迹的时间函数；具体利用多点视频合成三维运动轨迹；步骤如下：①、建立多点视频采集系统；采用若干相机环绕排列，相机连续拍摄笔杆的动作，并将图像序列保存下来；②、对①所记录的结果进行分析和处理，识别其中的动作，并计算得出其在每一瞬间的空间位置，进而分析得到毛笔的空间运动轨迹；四、利用步骤二和三得到的内容进行统计机器学习，得到书写者的运笔习惯，即书写者在写每一个字时运笔的空间统计模型；采用隐马尔科夫模型进行运动建模，让计算机根据步骤二和三得到的书写者的实际运笔轨迹来学习得到对应其书法风格的隐马尔科夫模型；具体：在隐马尔科夫模型状态的选择上，将汉字的每个基本笔画作为一个状态；对步骤三中得到的运笔空间轨迹进行主成分分解，得到一组笔杆运动轨迹的基函数，并将每一个字的运动轨迹用此组基函数近似描述；在此基础上，使用Baum‑Welch算法来确定使步骤三中得到的运笔的三维运动轨迹的概率最大化的模型参数值，即学习得到隐马尔科夫模型；五、 利用步骤四中得到的书写者在写每一个字时运笔的空间统计模型，通过对该统计模型的随机过程采样就完成了个人风格化书法动态字库的功能；如此实现的书法动态字库类似书写者的书法写作过程，每次生成的同一个字的字迹因随机性而不完全一样；而字库打印样张中的任一个字往往是最代表该书写者风格的那个字，这所谓最有代表性的字直接对应到隐马尔科夫模型中具有最大概率的字的写法，即书写者最有可能写出来的字迹；自然地，该字迹应该是字库中的反映该书写者个人风格的标准字；从学习得到的隐马尔科夫模型到写出具有个人风格化书法动态字库的过程：先由隐马尔科夫模型生成字的笔杆空间运动轨迹；若在电脑显示器上虚拟生成，就利用步骤一中所建的模型，采用前向仿真技术；若采用机械臂用真笔在纸上写，则利用机器人技术中的前向控制方法。