动态调整参数的汉字字形与布局设计方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种动态调整参数的汉字字形与布局设计方法和系统，包括：(1)针对每个汉字，确定字形图像与字形矢量轮廓对应关系，并提取字形图像中的字骨架，对字骨架剪枝后构建骨架点集，将字形轮廓上的轮廓节点与最近的骨架点匹配，被匹配的骨架点为骨架关键点；(2)构建矢量字形模型包括以下组成信息：骨架关键点集，轮廓节点相对于匹配骨架关键点的第一偏移向量，轮廓节点之间纵横对齐信息，轮廓节点所属闭合轮廓信息，字形面积占据字身框的比例；(3)通过可视化的实时输入参数，可以基于该矢量字形模型实现对汉字结构、笔形特点的调整以及汉字作品布局的设计，满足用户需求。

【技术实现步骤摘要】
动态调整参数的汉字字形与布局设计方法和系统
本专利技术属于人工智能艺术和计算机辅助设计
，具体涉及一种动态调整参数的汉字字形与布局设计方法和系统。
技术介绍
书法、篆刻等汉字艺术形式与汉字字体设计作品已广泛使用手机、电脑等呈现，或经过数字化处理呈现在广告、书籍等印刷品上。然而，汉字艺术与设计作品在数字化环境中的创作与修改受到极大制约，往往需要设计者具备操作专业设计软件的知识，具有较低的可调整性与可定制性。近年产生的可变字体技术，能够满足终端用户对动态、可调整字体的需求，但要求字库设计具有极高工程水准，故难以在中文字体普及。修改与个性化定制书法、篆刻等汉字艺术与汉字字体设计作品方法仍十分不成熟。公布号为CN107818544A的专利申请公开了一种字符缩放方法，公布号为CN105513006A的专利申请公开了一种TrueType字体轮廓粗细调整方法及装置。这两篇
技术实现思路
均是应用提取所得骨架信息实现字形形变方法，但是每个方法均是特定方式的改变，普适性不强，不能满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种动态调整参数的汉字字形与布局设计方法和系统，通过构建的矢量字形模型对汉字进行表示，方便用户对汉字字形和布局的设计。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种动态调整参数的汉字字形与布局设计方法，包括以下步骤：(1)预处理汉字字形，包括以矢量形式存储的字形矢量轮廓和以图像存储的字形图像，使每个汉字字形都具有相匹配的图像与矢量两种表示，并提取字形图像中的字骨架，对字骨架剪枝后构建骨架点集，将字形轮廓上的轮廓节点与最近的骨架点匹配，被匹配的骨架点为骨架关键点；(2)构建矢量字形模型，矢量字形模型包括以下组成信息：骨架关键点集，轮廓节点相对于匹配骨架关键点的第一偏移向量，轮廓节点之间纵横对齐信息，轮廓节点所属闭合轮廓信息，字形面积占据字身框的比例；(3)字形与布局设计，包括依据矢量字形模型，通过对骨架关键点做参数变换来改变汉字结构；对第一偏移向量及轮廓点排列方式与坐标进行参数变换来改变汉字笔形特点，轮廓节点纵横对齐关系和轮廓节点所属闭合轮廓信息将辅助字形模型向矢量字形的还原，以保持字形原有的轮廓间关系与轮廓节点对齐关系；依据字形面积占据字身框的比例设计汉字作品布局。优选地，所述字形矢量轮廓采用二阶或三阶贝塞尔样条表示时，预处理汉字过程还包括：确定手柄点与最邻近的轮廓节点的关联关系；矢量字形模型还包括以下组成信息：手柄点与轮廓节点的关联关系，手柄点相对关联轮廓节点的第二偏移向量，手柄点之间纵横对齐信息，手柄点与轮廓节点之间纵横对齐信息；字形与布局设计过程还包括：通过对第二偏移向量做参数变换来改变汉字结构，通过手柄点纵横对齐信息、手柄点与轮廓节点间纵横对齐关系，保持字形原有的手柄点与轮廓节点对齐关系，对第二偏移向量及轮廓点排列方式与坐标进行参数变换来改变汉字笔形特点。一种动态交互式调整参数的汉字字形与布局设计系统，包括：字形模型读取单元，用于读取上述动态调整参数的汉字字形与布局设计方法产生的矢量字形模型；字形与布局设计单元，用于接收用户实时输入的参数，依据该参数采用上述动态调整参数的汉字字形与布局设计方法中来实现改变汉字结构、改变汉字笔形特点和设计汉字布局；可视化单元，用于实时可视化字形与布局设计单元的设计结果；保存导出单元：保存或导出字形与布局设计单元的设计结果。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：本专利技术提供的一种动态调整参数的汉字字形与布局设计方法和系统，通过将汉字抽象成矢量字形模型进行表示，由于该矢量字形模型包含了全面的汉字字形信息，通过可视化的实时输入参数，可以基于该矢量字形模型实现对汉字结构、笔形特点的调整以及汉字作品布局的设计，满足用户需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1是实施例提供的动态调整参数的汉字字形与布局设计方法的流程图：图2是实施例提供的汉字“東”的术语解释示意图；图3(a)和图3(b)是实施例提供的汉字中宫改变前后的示意图；图4是实施例提供的汉字东重心改变示意图；图5(a)、图5(b)以及图5(c)是实施例提供的不同布局参数设计的汉字作品布局的示意图；图6是实施例提供的动态交互式调整参数的汉字字形与布局设计系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。术语说明：hit-or-miss：图像形态学中使用两种结构元(structuringelement)检测可以用第一个结构元完全覆盖以及用第二个结构元完全不覆盖的像素，常用于模式检测等应用。中宫：指汉字结构向中心收紧或放松程度。重心：指字体视觉中心点的高低。手柄点：(Bezierhandles,off-points)指贝塞尔曲线上不在曲线上，控制曲线弯曲的点。图2是实施例提供的汉字“東”的术语解释示意图。如图2所示，细线条为字形轮廓，粗线条为骨架线，细线条的方框为轮廓节点，细线条的三角为轮廓起始节点，粗线条上的星号为骨架关键点，细线条外的圆圈为手柄点。图1是实施例提供的动态调整参数的汉字字形与布局设计方法的流程图。如图1所示，该汉字字形与布局设计方法包括以下步骤：步骤1：预处理汉字字形本实施例中，汉字可以来自于字库，对于来自于字库的汉字，直接读取汉字的字形矢量轮廓，然后栅格化字形矢量轮廓将字形轮廓转换为字形图像，并确定字形图像与字形矢量轮廓对应关系；汉字还可以来自于书法与篆刻等字形图像，针对这类，直接读取汉字的字形图像并将字形图像转换为矢量轮廓，同时确定字形图像与字形矢量轮廓对应关系，也就是字形图像坐标与字形矢量坐标的换算关系，该换算关系被保留以保证二者的坐标关系可相互转化。其中，矢量轮廓可以采用二阶或三阶贝塞尔样条表示，或采用多边形表示。在获得字形图像的基础上，需要提取字形图像中的字骨架，并对字骨架剪枝后构建骨架点集，将字形轮廓上的轮廓节点与最近的骨架点匹配，被匹配的骨架点为骨架关键点。本实施例中，可以采用图像形态学的细化算法与中轴算法从栅格化后的字形图像中提取字骨架。由于提取的字骨架会存在一些杂乱信息，因此还需要对字骨架进行剪枝，以使得字骨架整洁，具体地，可以采用以下方式对字骨架剪枝：方式一：基于中轴变换获得的平面上各点到轮廓边缘距离，剪除骨架上距离字形轮廓边缘较近的骨架点；或，方式二：利用hit-or-miss方法查找骨架交点，腐蚀骨架交点，此时字骨架将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态调整参数的汉字字形与布局设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)预处理汉字字形，包括以矢量形式存储的字形矢量轮廓和以图像存储的字形图像，使每个汉字字形都具有相匹配的图像与矢量两种表示，并提取字形图像中的字骨架，对字骨架剪枝后构建骨架点集，将字形轮廓上的轮廓节点与最近的骨架点匹配，被匹配的骨架点为骨架关键点；/n(2)构建矢量字形模型，矢量字形模型包括以下组成信息：骨架关键点集，轮廓节点相对于匹配骨架关键点的第一偏移向量，轮廓节点之间纵横对齐信息，轮廓节点所属闭合轮廓信息，字形面积占据字身框的比例；/n(3)字形与布局设计，包括依据矢量字形模型，通过对骨架关键点做参数变换来改变汉字结构；对第一偏移向量及轮廓点排列方式与坐标进行参数变换来改变汉字笔形特点，轮廓节点纵横对齐关系和轮廓节点所属闭合轮廓信息将辅助字形模型向矢量字形的还原，以保持字形原有的轮廓间关系与轮廓节点对齐关系；依据字形面积占据字身框的比例设计汉字作品布局。/n

【技术特征摘要】
1.一种动态调整参数的汉字字形与布局设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理汉字字形，包括以矢量形式存储的字形矢量轮廓和以图像存储的字形图像，使每个汉字字形都具有相匹配的图像与矢量两种表示，并提取字形图像中的字骨架，对字骨架剪枝后构建骨架点集，将字形轮廓上的轮廓节点与最近的骨架点匹配，被匹配的骨架点为骨架关键点；
(2)构建矢量字形模型，矢量字形模型包括以下组成信息：骨架关键点集，轮廓节点相对于匹配骨架关键点的第一偏移向量，轮廓节点之间纵横对齐信息，轮廓节点所属闭合轮廓信息，字形面积占据字身框的比例；
(3)字形与布局设计，包括依据矢量字形模型，通过对骨架关键点做参数变换来改变汉字结构；对第一偏移向量及轮廓点排列方式与坐标进行参数变换来改变汉字笔形特点，轮廓节点纵横对齐关系和轮廓节点所属闭合轮廓信息将辅助字形模型向矢量字形的还原，以保持字形原有的轮廓间关系与轮廓节点对齐关系；依据字形面积占据字身框的比例设计汉字作品布局。


2.如权利要求1所述的动态调整参数的汉字字形与布局设计方法，其特征在于，所述字形矢量轮廓采用二阶或三阶贝塞尔样条表示时，预处理汉字过程还包括：确定手柄点与最邻近的轮廓节点的关联关系；
矢量字形模型还包括以下组成信息：手柄点与轮廓节点的关联关系，手柄点相对关联轮廓节点的第二偏移向量，手柄点之间纵横对齐信息，手柄点与轮廓节点之间纵横对齐信息；
字形与布局设计过程还包括：通过对第二偏移向量做参数变换来改变汉字结构，通过手柄点纵横对齐信息、手柄点与轮廓节点间纵横对齐关系，保持字形原有的手柄点与轮廓节点对齐关系，对第二偏移向量及轮廓点排列方式与坐标进行参数变换来改变汉字笔形特点。


3.如权利要求2所述的动态调整参数的汉字字形与布局设计方法，其特征在于，采用图像形态学的细化算法与中轴算法从栅格化后的字形图像中提取字骨架。


4.如权利要求2所述的动态调整参数的汉字字形与布局设计方法，其特征在于，采用以下方式对字骨架剪枝：
方式一：基于中轴变换获得的平面上各点到轮廓边缘距离，剪除骨架上距离字形轮廓边缘较近的骨架点；或，
方式二：利用hit-or-miss方法查找骨架交点，腐蚀骨架交点，此时字骨架将变为没有交叉点的离散线段。查找过短的线段并剔除，以实现字形骨架剪枝。


5.如权利要求2所述的动态调整参数的汉字字形与布局设计方法，其特征在于，在改变汉字结构时，通过设置调节比例参数对骨架关键点和第二偏移向量做线性变换实现对汉字大小和宽窄的调整；
通过对骨架关键点应用改变函数实现对汉字中宫和重心的调整。


6.如权利要求5所述的动态调整参数的汉字字形与布局设计方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷叶航，陈泽文，赵延吉，伍文棋，张瑞，张克俊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33