专利名称：电子毛笔书写笔形变形方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形处理技术领域，特别涉及一种电子毛笔书写笔形变形方法。
背景技术：
现有的基于图形模型的毛笔模拟方法，使用测试设备已经能够体会到毛笔书写的感觉，能够体现较多的毛笔书法特征，但是由于笔形单一且没有变化，与毛笔柔软、灵活多变的特性不符，在转弯处容易出现突起，因此，需要考虑增加基于物理力学模型，使笔形能够变化。根据对现有的毛笔模拟状态和成果的研究，一般对毛笔笔形变化的模拟均基于三维空间进行，有以圆锥笔形模拟笔头，有的研究每个笔毛的变形，有的将笔毛分成多簇，研究每一簇的中心骨架变形。在力学算法方面，有利用弹簧力量计算，也有通过能量最小化计算，都需要对受力进行细致的分析以及大量的积分运算。通过三维空间模拟笔头的变形，在模拟毛笔的真实感效果上比二维方式要好很多，但是三维模拟需要大量运算，对于常规的PC机来说都不能满足其流畅运行的需要，更不用说对于运算能力比较低的手持设备了，因此，虽然三维方式模拟更逼真，表现力更强， 但对于手持设备来说可用性不高。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何实现在计算量较低的情况下，对毛笔笔形进行流畅的变形，且能达到较高的笔画真实感。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，在绘制电子毛笔笔形过程中，若达到预设的变形条件，则按如下步骤对所述笔形进行变形Sl 以所述笔形的对称轴线上的质点根据预先设计的弹簧质点模型对所述质点进行迭代积分，得到所述变形后质点的坐标；S2 根据变形后质点的坐标计算笔形边缘的坐标；S3 根据笔形边缘坐标绘制变形后的笔形。其中，所述弹簧质点模型为所述对称轴线上连接的第i与第i+Ι的两个质点间为拉伸弹簧，连接第i个质点与第i+2个质点间的弹簧为弯曲弹簧。其中，所述对称轴线上的质点在靠近笔尖处相对密集，在靠近笔杆处相对稀疏，其质点间的间距按如下公式计算
权利要求
1.一种电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，在绘制电子毛笔笔形过程中，若达到预设的变形条件，则按如下步骤对所述笔形进行变形51以所述笔形的对称轴线上的质点根据预先设计的弹簧质点模型对所述质点进行迭代积分，得到所述变形后质点的坐标；52根据变形后质点的坐标计算笔形边缘的坐标；53根据笔形边缘坐标绘制变形后的笔形。
2.如权利要求1所述的电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，所述弹簧质点模型为所述对称轴线上连接的第i与第i+Ι的两个质点间为拉伸弹簧，连接第i个质点与第 i+2个质点间的弹簧为弯曲弹簧。
3.如权利要求2所述的电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，所述对称轴线上的质点在靠近笔尖处相对密集，在靠近笔杆处相对稀疏，其质点间的间距按如下公式计算Li = Lsx(—!—)2N-V其中，Li为第i个质点与前一质点的距离，i从0开始，Ls为笔形总的长度，i为当前是第几个点，从0开始，N为预设的质点总数。
4.如权利要求1所述的电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，Sl具体采用Verlet 积分算法进行迭代，公式如下r(t + At) = 2r(t) - r(t - At) + ^-At2Mr(t)为t时刻质点的坐标，开始变形时刻为t，At为时间增量，M为质点质量，f(t)为质点所受的合力，合力包括弹簧形变力Fk = ksX (ls-distancel)其中，仲为弹性力，ks为与质点连接弹簧的弹性系数，Is为弹簧的原长度(预设参数)，distancel为当前弹簧的长度；弹簧阻尼力Fd _Kdy - V2x) χ dx + (V\y - V2y) χ 办)dis tan eel其中，Fd为弹簧阻尼力，Kd为与弹簧的阻尼系数，Vlx为弹簧一端的质点在X方向上的速度，Vh为弹簧另一端的质点在X方向上的速度，dx为弹簧的两端质点间在X方向上的距离，Vly为弹簧一端的质点在Y方向上的速度，V2y为弹簧另一端的质点在Y方向上的速度，dy为弹簧的两端质点间在Y方向上的距离；阻力Fr = KrXVm/M其中，Fr表示阻力，Kr为阻尼系数，Vm为质点运动速度，M为质点质量。
5.如权利要求1所述的电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，所述预设的变形条件为在除顿笔和回锋的转弯笔迹处，笔形宽度大于预设的最小笔形宽度值和最短的质点间距离的较大值，且笔形角度和行进角度相差在60° 90°。
6.如权利要求1所述的电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，如果在绘制笔形时，已经开始变形，而判断的结果为不需要变形，则需要检查对称轴线上的质点是否在一条直线上，如果是，则变形结束，否则继续变形。
7.如权利要求1 6中任一项所述的电子毛笔书写笔形变形方法，其特征在于，以变形前笔形的对称轴线为笔形骨架，笔形形状的计算方式如下在对称轴线上靠近笔尖的一端，按以下公式计算笔形边缘的点 R =^lxlxrs-I2其中，R为笔形边缘点到对称轴线的距离，1为沿对称轴线从笔尖到当前点的距离，rs 为靠近笔尖的小圆的半径，所述小圆的圆心为对称轴线上靠近笔尖一端的点； 在对称轴线上靠近笔杆的一端，按以下公式计算笔形边缘的点 R =^rs2-(l-h-rbf其中，rb为靠近笔杆的大圆的半径，所述大圆的圆心为对称轴线上靠近笔杆一端的点， h为大圆圆心和小圆圆心之间的距离；在对称轴线对应长度为h的一段上，按以下公式计算笔形边缘的点 R={rb-rs)x{l-rs) | ,二.h ‘以所述边缘点为控制点采用贝塞尔曲线连接所述边缘点，大圆半径 rb = WXpressure根据如下公式确定笔尖方向的小圆半径和h rs = rb XkXpressure h = HXpressure其中，H表示预设的最大笔行长度，k为形状比例参数，取值为0 1的浮点数， pressure为触摸屏感应的压力值，该值为量化到0 1浮点数。
全文摘要
本发明公开了一种电子毛笔书写笔形变形方法，在绘制电子毛笔笔形过程中，若达到预设的变形条件，则按如下步骤对所述笔形进行变形S1以所述笔形的对称轴线上的质点根据预先设计的弹簧质点模型对所述质点进行迭代积分，得到所述变形后质点的坐标；S2根据变形后质点的坐标计算笔形边缘的坐标；S3根据笔形边缘坐标绘制变形后的笔形。本发明实现了对毛笔笔形流畅的变形，同时能达到较高的笔画真实感。
文档编号G06T11/80GK102521856SQ201110384390
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者刘炎, 谭韩成, 赵志强 申请人:北京盛世宣合信息科技有限公司