一种中文字符缩放方法技术

本发明专利技术公布了一种中文字符缩放方法，包括中文字符拆分过程、笔画缩放重构过程和笔画拼接过程，使得中文字符缩放之后仍能维持中文字符结构信息；通过汉字骨架轮廓提取，将汉字拆分至笔画级别，然后对笔画分别进行缩放重构，将重构缩放后的笔画进行拼接，在对中文字符进行缩放的同时还能够维持中文字符结构信息，避免了非等比例缩放过程中笔画宽度不一致、笔画梯度变化以及笔画细节信息丢失带来的失真，有效提升中文字符领域相关算法的效果，用以解决中文字符在缩放过程中结构信息丢失的问题。

A Chinese character zooming method

The invention discloses a Chinese character zoom method, including Chinese characters split process, strokes and strokes zoom reconstruction process of stitching process, after the Chinese character zoom can be maintained Chinese character structure; Chinese characters through skeleton contour extraction, Chinese characters will split to pen draw level, and then zoom reconstruction respectively on the reconstruction of strokes, zoom after the strokes were spliced in zoom in and out of the Chinese character also can maintain Chinese character information, to avoid the non proportional zoom of strokes is inconsistent, stroke width gradient and stroke detail information loss caused by the distortion, effectively improve the algorithm Chinese character field effect, in order to solve the Chinese character in zoom in the process of structural information loss problem.

【技术实现步骤摘要】
一种中文字符缩放方法
本专利技术属于计算机图形学领域，涉及字符缩放方法，尤其涉及一种能够维持中文字符结构信息的缩放方法。
技术介绍
自然图像纹理特征较多，学术与工业界对于自然图像的缩放已经提出诸多优良算法。突出算法有SeamCarving(SeamCarvingforContent-AwareImageResizing)，但是这种方法并不适用于纹理特征较少且高度结构化的汉字图像。学者也提出相应改进算法来维持自然图中的直线等简单结构信息，但是对于汉字来说，这些方法仍然无法得到满意的缩放效果。传统学术界与工业界对汉字的缩放都采用普通的插值算法，插值算法在等比例缩放过程中不会产生结构信息的失真，但是当对图像进行非等比例缩放时，汉字不同方向上的笔画宽度会产生不同的变化形态，同时不同方向的笔画梯度方向也会有不同的变化。目前针对汉字的缩放算法研究较少，现有技术难以实现能够维持中文字符结构信息的中文字符的缩放，无法解决中文字符在缩放过程中结构信息丢失的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种中文字符缩放方法，该缩放方法通过汉字骨架轮廓提取，将汉字拆分至笔画级别，然后对笔画分别进行缩放重构，将重构缩放后的笔画进行拼接，在对中文字符进行缩放的同时还能够维持中文字符结构信息，用以解决中文字符在缩放过程中结构信息丢失的问题。为方便说明，本专利技术约定以下术语定义：笔画段——书写过程中笔画梯度方向未发生显著变化的连续区域，主要包括横、竖、撇、捺、点、勾、提七个类别；笔画子段——为了维持笔画的书写轨迹，将笔画段均匀分成若干个相邻子段；控制点——在骨架上选取的控制笔画缩放重构的关键点，主要为笔画端点及拐点；参考字——标注了中文字符的笔画、骨架点以及控制点关键信息的字体；本专利技术实施例采用的参考字为楷体；笔画结构信息——笔画宽度，笔画梯度及笔画细节信息；笔画宽度——笔画段对称轮廓点之间的距离；笔画梯度——特殊笔画段(横、竖)的方向；笔画细节信息——笔锋、笔画拐点等书写特性。本专利技术提供的技术方案是：一种中文字符缩放方法，设定需要缩放的目标中文字符为目标字，设定用于缩放参考的参考中文字符为参考字；所述参考字为标注了中文字符的笔画、骨架点和控制点关键信息的字体；所述中文字符缩放方法包括中文字符拆分过程、笔画缩放重构过程和笔画拼接过程，使得中文字符缩放之后仍能维持中文字符结构信息；具体包括如下步骤：A.将目标字拆分至笔画级别：提取得到所述目标字的骨架点，将所述目标字的骨架点与参考字的骨架点进行匹配，得到目标字的所有笔画图像；B.提取目标字的控制点，得到目标字笔画的轮廓点集合；C.对目标字的轮廓点进行三角剖分，计算得到目标字的轮廓点相对于目标字的控制点的能量值；D.对目标字的控制点进行仿射变换；E.通过蒙皮法对目标字的轮廓点进行重构，获得目标字的轮廓点；F.对于目标字的特殊笔画段，利用尽量刚性的重构方法得到了重构的目标字笔画图像，维持目标字的笔画书写轨迹；G.根据笔画之间的相对位置和拓扑关系，拼接得到目标字缩放结果。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤A中将目标字拆分至笔画级别，具体包括如下步骤：A1.通过细化方法，提取得到所述目标字的骨架点；A2.将A1中提取的所述目标字的骨架点与所述参考字的骨架点进行匹配，提取得到所述目标字的所有笔画图像。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤B所述提取目标字的控制点，得到目标字笔画的轮廓点集合；具体包括如下步骤：B1.将与所述参考字的控制点对应的所述目标字的骨架点，作为目标字的控制点；B2.对每个笔画进行边缘检测，提取得到每个笔画的轮廓点集合。更进一步地，步骤B2采用经典边缘检测算子进行边缘检测，所述经典边缘检测算子为Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Log算子和Canny算子中的一种。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤C所述计算轮廓点相对于控制点的能量值，具体根据轮廓点所在三角形的面积大小和轮廓点与控制点之间的距离进行计算，所述能量值的取值范围为[0,1]。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤C具体利用Delaunay三角化方法对轮廓点进行三角剖分，获得三角形集合。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤D具体根据汉字的书写结构特性，对控制点进行仿射变换；包括如下步骤：D1.根据汉字横纵方向的缩放比例，设定控制点的原始位置和目标位置，当笔画段为横或竖时，转步骤D2；否则转步骤D3；D2.进行平移，在笔画段为横或竖的平移过程中，要保持所述笔画段端部的两个控制点的梯度方向，维持笔画段梯度信息；D3.对于非横或竖笔画段，旋转所述笔画段包含的控制点；旋转角度为式中，(x1,y1),(x2,y2)为每个笔画段的包含两个控制点的原始位置；(x1′,y1′),(x2′,y2′)为经过平移后的目标位置；当控制点属于横或竖笔画段时，该控制点不旋转。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤E所述蒙皮法具体采用文献(Magnenat-ThalmannN,LaperrireR,ThalmannD.Joint-dependentlocaldeformationsforhandanimationandobjectgrasping[C]//InProceedingsonGraphicsinterface’88.1988.)记载的线性蒙皮法。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤F所述尽量刚性的重构方法具体采用文献(AlexaM,Cohen-OrD,LevinD.As-rigid-as-possibleshapeinterpolation[C]//Proceedingsofthe27thannualconferenceonComputergraphicsandinteractivetechniques.ACMPress/Addison-WesleyPublishingCo.,2000:157-164.)记载的重构方法。针对上述中文字符缩放方法，进一步地，步骤G所述根据所有笔画之间的相对位置和拓扑关系，拼接得到目标字最终的缩放结果；所述拼接包括如下步骤：G1.设目标字所有笔画图像构成一个Stroke序列，计算每个原始笔画图像Strokei的质心Centeri；设定缩放比例为(Scale_x,Scale_y)，根据缩放比例对质心进行平移，得到缩放后的质心Centeri′，将重构后的笔画图像的质心平移到Centeri′，得到平移后的笔画图像Strokei′；G2.遍历所有原始笔画图像对Strokei与Strokej，其中i≠j；当笔画对之间存在重合区域时，设定距离阈值，当Strokei或Strokej存在对应端部控制点到重合区域质心的距离小于距离阈值时，记录两个笔画图像中距离重合区域质心最近的轮廓点Ci、Cj和相关的控制点controler；G3.遍历重构并平移后的笔画图像对Strokei′与Strokej′，当原始笔画图像对存在重合关系且重构后笔画对不重合时，执行G4步骤；否则结束操作；G4.获取Ci和Cj对应重构后的轮廓点Ci‘和Cj’，根据Ci和Cj以及Ci‘和Cj’之间横纵位置的变化，将变化值平均分配到控制点controler上，对控制点进行平移变换，转步骤E进行重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中文字符缩放方法，设定需要缩放的目标中文字符为目标字，设定用于缩放参考的参考中文字符为参考字；所述参考字为标注了中文字符的笔画、骨架点和控制点关键信息的字体；其特征是，所述中文字符缩放方法包括中文字符拆分过程、笔画缩放重构过程和笔画拼接过程，使得中文字符缩放之后仍能维持中文字符结构信息；具体包括如下步骤：A.将目标字拆分至笔画级别：提取得到所述目标字的骨架点，将所述目标字的骨架点与参考字的骨架点进行匹配，得到目标字的所有笔画图像；B.提取目标字的控制点，得到目标字笔画的轮廓点集合；C.对目标字的轮廓点进行三角剖分，计算得到目标字的轮廓点相对于目标字的控制点的能量值；D.对目标字的控制点进行仿射变换；E.通过蒙皮法对目标字的轮廓点进行重构，获得目标字的轮廓点；F.对于目标字的特殊笔画段，利用尽量刚性的重构方法得到了重构的目标字笔画图像，维持目标字的笔画书写轨迹；G.根据笔画之间的相对位置和拓扑关系，拼接得到目标字缩放结果。

【技术特征摘要】
1.一种中文字符缩放方法，设定需要缩放的目标中文字符为目标字，设定用于缩放参考的参考中文字符为参考字；所述参考字为标注了中文字符的笔画、骨架点和控制点关键信息的字体；其特征是，所述中文字符缩放方法包括中文字符拆分过程、笔画缩放重构过程和笔画拼接过程，使得中文字符缩放之后仍能维持中文字符结构信息；具体包括如下步骤：A.将目标字拆分至笔画级别：提取得到所述目标字的骨架点，将所述目标字的骨架点与参考字的骨架点进行匹配，得到目标字的所有笔画图像；B.提取目标字的控制点，得到目标字笔画的轮廓点集合；C.对目标字的轮廓点进行三角剖分，计算得到目标字的轮廓点相对于目标字的控制点的能量值；D.对目标字的控制点进行仿射变换；E.通过蒙皮法对目标字的轮廓点进行重构，获得目标字的轮廓点；F.对于目标字的特殊笔画段，利用尽量刚性的重构方法得到了重构的目标字笔画图像，维持目标字的笔画书写轨迹；G.根据笔画之间的相对位置和拓扑关系，拼接得到目标字缩放结果。2.如权利要求1所述中文字符缩放方法，其特征是，步骤A中将目标字拆分至笔画级别，具体包括如下步骤：A1.通过细化方法，提取得到所述目标字的骨架点；A2.将A1中提取的所述目标字的骨架点与所述参考字的骨架点进行匹配，提取得到所述目标字的所有笔画图像。3.如权利要求1所述中文字符缩放方法，其特征是，步骤B所述提取目标字的控制点，得到目标字笔画的轮廓点集合；具体包括如下步骤：B1.将与所述参考字的控制点对应的所述目标字的骨架点，作为目标字的控制点；B2.对每个笔画进行边缘检测，提取得到每个笔画的轮廓点集合。4.如权利要求3所述中文字符缩放方法，其特征是，步骤B2采用经典边缘检测算子进行边缘检测，所述经典边缘检测算子为Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Log算子和Canny算子中的一种。5.如权利要求1所述中文字符缩放方法，其特征是，步骤C所述计算轮廓点相对于控制点的能量值，具体根据轮廓点所在三角形的面积大小和轮廓点与控制点之间的距离进行计算，所述能量值的取值范围为[0,1]。6.如权利要求1所述中文字符缩放方法，其特征是，步骤C具体利用Delaunay三角化方法对轮廓点进行三角剖分，获得三角形集合。7.如权利要求1所述中文字符缩放方法，其特征是，步骤D具体根据汉字的书写结构特性，对控制点进行仿射变换；包括如下步骤：D1.根据汉字横纵方向的缩放比例，设定控制点的原始位置和目标位置，当笔画段为横或竖时，转步骤D2；否则转步骤D3；D2.进行平移，在笔画段为横或竖的平移过程中，要保持所述笔画段端部的两个控制点的梯度方向，维持笔画段梯度信息；D3.对于非横或竖笔画段，旋转所述笔画段包含的控制点；旋转角度为：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成东，连宙辉，唐英敏，肖建国，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11