一种英文LOGO的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种英文LOGO的设计技术，包括如下步骤：给出一个英文单词L和一个2D轮廓形状；确定英文字母的锚定部分；检测出2D轮廓形状的突出部分；英文字母布局路径的生成；通过位置、类型和方向兼容性函数使英文字母锚定部分与2D轮廓形状突出部分相对应匹配；英文字母与2D轮廓形状的对齐以及字母的摆放；英文字母的细化优化和初步变形；保持可识别性的英文字母变形和后处理。本发明专利技术通过对英文字母进行变形，排名函数的可识别性度量，使字母变形符合输入形状的同时保证字母可识别性和艺术感染力，从而得到一种全自动并能保证字母可读性的英文LOGO的设计技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像诗的设计领域，具体涉及一种英文LOGO的设计技术。
技术介绍
图象诗(calligram)是指通过排版单词或字母来创造图案，用视觉表达单词或短语的意思的同时反映它们所代表的含义，具有极高的智能和艺术感染力。好的设计既要保证易读性又要有足够的艺术魅力。目前，将文本沿着用户指定的路径摆放，在许多商业软件中都可以实现，如Adobe Illustrator软件等；这些方法适用于长文本的布局设计，但并不能要求文字符合图像形状轮廓。Xu等人在2010年通过对线结构的细致的分析，提出的基于结构的ASCII（美国信息交换标准代码，是基于拉丁字母的一套电脑编码系统）艺术，只能用有限的符号在刚性原则下的对齐和定位来近似形状。因此，图象诗的生成是对这种方法的补充，它允许更自由的改变字母的形状和设置其摆放位置来符合输入的形状。目前常用的图象诗生成方法主要是针对长图象诗，如Adobe Illustrator 2010软件等，长文本图象诗是通过将文本行与形状轮廓对齐来表达输入的形状。所以长图像诗的生成方法不要求文字符合图像形状轮廓，而对由一个或几个单词生成的短图象诗，为了表达输入形状就要求布局和变形单个字母来符合形状轮廓，允许更大的艺术自由度，这也将直接影响到单词或单个字母的可读性；因此长图像诗的生成方法不适用于生成更高自由度的短图象诗艺术。Xu 和 Kaplan在2007年虽给出了一种短图象诗的生成方法，但由于其方法的半自动性和可识别性度量的说服力不足，还不能达到满意的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中短图像诗生成方法的不足，提供一种全自动并能保证字母可读性的英文LOGO的设计技术。本专利技术采用的技术方案如下：一种英文LOGO的设计技术，包括如下步骤：（1）给出一个英文单词L和一个2D轮廓形状；英文单词L含有N个字母，2D轮廓形状的面积为；（2）确定英文字母锚定部分；（3）检测出2D轮廓形状的突出部分；（4）英文字母布局路径的生成；（5）通过位置、类型和方向兼容性函数使英文字母锚定部分与2D轮廓形状突出部分相对应匹配；（6）英文字母与2D轮廓形状的对齐以及字母的摆放；（7）英文字母的细化优化和初步变形；（8）保持可识别性的英文字母变形和后处理。依据字母中各笔画的相对位置把英文字母锚定部分（anchors）手动分为上升部分（ascenders）和下降部分(descenders)；同时手动标注左向、直向和右向三种定位属性。字母锚定部分和字母其他部分相交的边界称为切割线（cutting edge）。因为只有26个小写拉丁字母，所以这些字母的锚定部分可以直接手动初始化在字母模板中。采用Luo等2015年发表的文章中的方法把2D轮廓形状分解为几部分，选取深的和相对窄的区域作为突出部分。检测2D轮廓形状突出部分的具体步骤如下：把2D轮廓形状的面积；分解为几个区域，预设的字母平均尺寸为 ，N表示字母数量；首先排除掉面积大于和面积小于的区域，以及过窄的区域(对每个突出部分，找到与之对应的包围盒，如果，H和W分别是盒子的高度和宽度，对于这样的部分也排除掉)，剩余区域部分则为2D轮廓形状的突出部分。采用Kovesi在 2006年文章中提供的开源的细化代码来提取2D轮廓形状骨架，取最长的没被突出部分覆盖的分支作为种子点，按照以下原则延拓该分支，使之成为字母布局路径：如果在交叉点与当前路径的切线方向的角度小于，并且没被突出部分覆盖就增加一个分支。2D轮廓形状的突出部分和其他部分相接触的边界称为分界线（separatrix）。把字母的锚定部分与之前检测到的2D轮廓形状的突出部分相对应匹配，通过这个对应形成一个初步的文本布局。在匹配的过程中，要求满足两方面的目标，一是最小化局部字母变形，二是最小化路径上的字母间距的改变，即代价函数取决于相对位置的兼容性和类型方向的兼容性这两个函数。位置兼容性：轮廓突出部分和字母锚定部分的相对位置的兼容性定义为第j个字母的位置（每个字母只有一个锚定部分，因此可以用符号来表示第j个字母的位置）和第i个轮廓突出部分的位置的函数，具体步骤如下：输入英文单词L有N个字母，把路径N等分，指定第j个字母的位置为第j份的中点位置。对于轮廓的突出部分，投影它的两个端点到字母布局路径上，然后把两个投影点的中点作为；通过以下公式计算位置兼容性：；其中W为字母布局路径长度。类型和方向的兼容性：用离散函数计算类型和方向的兼容性。根据相对布局路径的上下位置把2D轮廓形状的突出部分分为上升部分（ascending）和下降部分（descending）。用PCA的方法计算每个突出部分的主轴（PCA是机器学习和计算机视觉等诸多领域的最基本算法），依据主轴与布局路径的方向之间的角度，把突出部分定向分为右向、直向和左向：当，是右向；，是直向；是左向。当2D轮廓形状突出部分和字母锚定部分中一个为上升部分，另一个为下降部分时，，两者方向不匹配；当两者均为上升部分或均为下降部分，则方向匹配；方向匹配时，当和同时为左向、右向或直向时，，二者匹配度高；当和其中一个为直向，另一个为左向或右向的，；当和其中一个为左右，另一个为右向的，两者匹配度低。整体代价函数：计算突出部分和字母锚定部分的整体的兼容性代价函数为：。给定一组图像突出部分和一组字母的锚定部分，通过最小化无逆约束的联合代价函数，计算与每个突出部分对应匹配的锚定部分：；若，则；其中，是与突出部分对应的字母锚定部分，可以为空，允许突出部分没有对应的字母锚定部分。定义空的字母锚定部分与突出部分的位置兼容性与方向和类型兼容性都为0。最后，应用马尔可夫链优化来获得最优解。为了最小化字母的重叠，设置每个字母的初始尺寸为。首先摆放字母锚定部分与2D轮廓形状突出部分相对应匹配的字母：对于每一个有与突出部分对应锚定部分的字母，通过对齐锚定部分的切割线(cutting edge)和2D轮廓突出部分的分界线(separatrix)的中心和方向来摆放字母；对于余下的字母，以路径的法线方向，等间距的摆入，并设定字母间最小间距值。实现了初始的对齐后，由于字母边界与图像轮廓还相对较远，需要通过调整位置，方向，字母大小来提升符合度。细化过程包括三个关键性的标准，首先计算每个字母的变换优化符合程度，第二保持可读性和艺术性，寻找光滑的字母流。最后要求字母有相似的大小和方向，并且重叠最小。这些标准由以下公式实现：①保障字母长宽比：，和是英文字母L中第i个字母细化前后的长宽比；②保障符合度：，是输入的2D轮廓形状的面积；是两个区域的面积差，，B是英文单词L和2D轮廓形状面积相交集的面积，A是2D轮廓形状没被英文单词L覆盖住的面积； 用来最大化英文单词的字母和2D轮廓形状的交集，同时最小化2D轮廓形状没被覆盖的部分。③保障光滑流：，为英文单词L中所有字母面积的变化；是英文单词L中所有字母方向的变化；为两个相邻字母的重叠面积；和是组合权重，固定为1；④联合布局能量函数为：。采用爬山算法（一种标准的优化算法）来最小化这个能量函数，找到每个字母的位置，方向，水平竖直尺寸。对每个字母l，可得到一个排名函数。首先收集一组包含同一字母不同变形的训练图像。然后获取这些字母上的两组众包成对视觉比较：第一组里的图像第一个比第二个可读本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种英文LOGO的设计技术，其特征在于包括如下步骤：（1） 给出一个英文单词L和一个2D轮廓形状；英文单词L含有N个字母，2D轮廓形状的面积为；（2） 确定英文字母锚定部分；（3） 检测出2D轮廓形状的突出部分；（4） 英文字母布局路径的生成；（5） 通过位置、类型和方向兼容性函数使英文字母锚定部分与2D轮廓形状突出部分相对应匹配；（6） 英文字母与2D轮廓形状的对齐以及字母的摆放；（7） 英文字母的细化优化和初步变形；（8） 保持可识别性的英文字母变形和后处理。

【技术特征摘要】
1.一种英文LOGO的设计技术，其特征在于包括如下步骤：（1） 给出一个英文单词L和一个2D轮廓形状；英文单词L含有N个字母，2D轮廓形状的面积为；（2） 确定英文字母锚定部分；（3） 检测出2D轮廓形状的突出部分；（4） 英文字母布局路径的生成；（5） 通过位置、类型和方向兼容性函数使英文字母锚定部分与2D轮廓形状突出部分相对应匹配；（6） 英文字母与2D轮廓形状的对齐以及字母的摆放；（7） 英文字母的细化优化和初步变形；（8） 保持可识别性的英文字母变形和后处理。2.根据权利要求1所述的一种英文LOGO的设计技术，其特征在于，根据字母中各笔画的相对位置把所述英文字母锚定部分手动分为上升部分和下降部分；并手动把所述锚定部分分为右向、直向和左向；字母锚定部分和字母其他部分相交的边界为切割线。3.根据权利要求1所述的一种英文LOGO的设计技术，其特征在于，根据字母布局路径的上下位置把2D轮廓形状的突出部分分为上升部分和下降部分，用PCA的方法计算每个突出部分的主轴，依据主轴与字母布局路径的方向之间的角度θ把突出部分分为右向、直向和左向；当，为右向；，为直向；为左向。4.根据权利要求1所述的一种英文LOGO的设计技术，其特征在于，所述步骤（5）的具体步骤为：①确定2D轮廓形状突出部分和字母锚定部分的相对位置的兼容性：输入有N个字母的单词，把字母布局路径N等分，指定第j个字母的位置为第j份的中点位置；对于2D轮廓形状的突出部分，投影它的两个端点到字母布局路径上，把两个投影点的中点作为第i个轮廓突出部分的位置； 2D轮廓形状突出部分和字母锚定部分的相对位置的兼容性计算公式为：；W为字母布局路径长度；②用离散函数计算类型和方向的兼容性：当2D轮廓形状突出部分和字母锚定部分一个为上升部分，另一个为下降部分时，，两者方向不匹配；当两者同时为上升部分或同时为下降部分，则方向匹配；方向匹配时，和同时为左向、右向或直向时，；和其中一个为直向，另一个为左向或右向时，；和其中一个为左向，另一个为右向时，；③计算2D轮廓形状突出部分和字母锚定部分的整体的兼容性代价函数为：；④一组图像突出部分和一组字母的锚定部分，通过最小化无逆约束的联合代价函数，计算与每个突出部分对应匹配的锚定部分：；若，则；其中，是与突出部分对应的字母锚定部分。5.根据权利要求4所述的一种英文...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹常青，曹俊杰，王伟明，刘秀平，马宁，王杰，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43