应用于毛笔书写的行笔路线识别方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种应用于毛笔书写的行笔路线识别方法和装置。
【背景技术】
[0002]中国书法作为汉字的书写艺术，是一种古老和具有丰富内涵的艺术形式。它随着中华文明的发展而发展，以其独特的艺术形式和艺术语言展现了中国传统文化的内涵，在中国传统文化史上占有重要的地位。汉字一经产生，便呈现出了书法艺术的萌芽。从甲骨文、金文演变而为大篆、小篆、隶书，至定型于东汉、魏、晋的草书、楷书、行书诸体，书法一直散发着艺术的魅力。中国的书法艺术历史悠久，源远流长，影响深远。今天，在几乎所有的名胜古迹，我们都能看到从古至今无数文人墨客留下的书法作品。这些书法作品或是写于纸上、或是制成匾额、或是雕于石碑、或是刻于山崖，都是中华传统艺术文化的瑰宝。
[0003]随着现代科技的进步，计算机的普及和相关技术的飞速发展，人们拥有了新的书法创作方式。传统的笔、墨、纸、砚，也已不再是书写文字的必要工具。在多数情况下，人们是借助键盘和鼠标进行文字输入工作。因此，在汲取传统书法艺术的基础上，为了继承、弘扬和发展书法艺术，对其进行科学的仿真就成为当前艺术及科技领域最具挑战的课题之一。
[0004]同时，书法初学者要对很多优秀的书法作品进行大量的临摹训练以学习书法的用笔、结构、章法和意境等知识和技巧。对书法临摹与创作过程进行计算机模拟有利于人们更快速、简便、干净的练习书法，而且减少了笔墨纸砚的浪费，也激发了人们学习书法的热情。
[0005]因为不同的人书写的笔迹有所区别，形成了书写轨迹的多样性，现有毛笔模拟设备还不能有效准确的识别出书写轨迹。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种应用于毛笔书写的行笔路线识别方法和装置，以提高识别书写轨迹的准确性。
[0007]第一方面，本发明实施例提供了一种应用于毛笔书写的行笔路线识别方法，包括:采集手写输入设备按下书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；其中，该书写轨迹数据包括各个书写点的坐标和时间；按照各个书写点的时间先后顺序对书写轨迹数据进行平滑处理和插值处理；检测处理后的书写轨迹数据中的书写点对应的角度变化值，将角度变化值超过设定阈值的点确定为特征点；将相邻的特征点连接得到书写轨迹数据的多个笔画段，根据笔画段的长度将上述多个笔画段划分为主笔画段和辅笔画段；根据主笔画段和辅笔画段间的连接关系确定对应的笔画段的特征，该笔画段的特征包括:起笔藏锋、起笔顿笔、起笔转向、收笔回锋、收笔顿笔、收笔出尖和收笔转向；根据预先设定的笔画段八方向规则确定上述主笔画段的方向；将确定的上述主笔画段的方向和上述笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果识别书写轨迹数据对应的笔画。
[0008]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，按照各个书写点的时间先后顺序对书写轨迹数据进行平滑处理和插值处理包括:按照各个书写点的时间先后顺序对书写轨迹数据排序；对排序后的书写轨迹数据进行道格拉斯-普克平滑处理；在平滑处理后的书写轨迹数据中等间隔插入数据点。
[0009]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，检测处理后的书写轨迹数据中的书写点对应的角度变化值，将角度变化值超过设定阈值的点确定为特征点包括:遍历处理后的书写轨迹数据中的每一个点，计算当前数据点与前一数据点组成的直线和当前数据点与后一数据点组成直线之间的夹角；如果当前数据点的夹角小于预设的进入角阈值，标记第一段转折检测开始，记录后续遍历的数据点的夹角，直至记录的数据点的夹角大于预设的离开角阈值时，结束第一段转折检测；将记录的数据点的夹角中最小夹角对应的数据点确定为第一段转折检测出的特征点；继续遍历后续的数据点进行下一段转折点检测，直至书写轨迹数据中的每一个点遍历完毕。
[0010]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，根据笔画段的长度将多个笔画段划分为主笔画段和辅笔画段包括:检测当前笔画段的长度；判断当前笔画段的长度是否小于设定的长度阈值；其中，长度阈值是笔宽与设定系数相乘的值；如果小于，确定当前笔画段是辅助笔画段；如果不小于，确定当前笔画段是主笔画段。
[0011]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，根据主笔画段和辅笔画段间的连接关系确定对应的笔画段的特征包括:判断第一个主笔画段之前是否至少有两个辅笔画段，且与第一个主笔画段不相邻的辅笔画段中至少有一个与第一个主笔画段的方向反向，如果是，确定第一个主笔画段所在的笔画段为起笔藏锋；如果否，且第一个主笔画段前面有至少一个辅笔画段，确定第一个主笔画段所在的笔画段为起笔顿笔；计算第一个主笔画段与前一个辅笔画段之间的角度差，根据角度差确定第一个主笔画段所在的笔画段为顺时转向或逆时转向；当第一个主笔画段之前没有辅笔画段时，确定第一个主笔画段所在的笔画段为直向；判断最后一个主笔画段后面不相邻的辅笔画段的方向与最后一个主笔画段的方向是否反向，如果是，确定最后一个主笔画段所在笔画段为收笔回锋；如果否，且最后一个主笔画段后面有至少一个辅笔画段，确定最后一个主笔画段所在的笔画段为收笔顿笔；计算最后一个主笔画段与后一个辅笔画段之间的角度差，根据角度差确定最后一个主笔画段所在的笔画段为顺时转向或逆时转向；当最后一个主笔画段之后没有辅笔画段，确定最后一个主笔画段所在的笔画段为收笔出尖。
[0012]第二方面，本发明实施例还提供了一种应用于毛笔书写的行笔路线识别装置，包括:数据采集模块，用于采集手写输入设备按下书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；其中，书写轨迹数据包括各个书写点的坐标和时间；数据平滑与插值处理模块，用于按照各个书写点的时间先后顺序对书写轨迹数据进行平滑处理和插值处理；特征点检测模块，用于检测处理后的书写轨迹数据中的书写点对应的角度变化值，将角度变化值超过设定阈值的点确定为特征点；笔画段划分模块，用于将相邻的特征点连接得到书写轨迹数据的多个笔画段，根据笔画段的长度将多个笔画段划分为主笔画段和辅笔画段；笔画段特征确定模块，用于根据主笔画段和辅笔画段间的连接关系确定对应的笔画段的特征，该笔画段的特征包括:起笔藏锋、起笔顿笔、起笔转向、收笔回锋、收笔顿笔、收笔出尖和收笔转向；笔画段方向确定模块，用于根据预先设定的笔画段八方向规则确定所述主笔画段的方向；笔画识别模块，用于将确定的上述主笔画段的方向和上述笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果识别书写轨迹数据对应的笔画。
[0013]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，上述数据平滑与插值处理模块包括:数据排序单元，用于按照各个书写点的时间先后顺序对书写轨迹数据排序；平滑处理单元，用于对排序后的书写轨迹数据进行道格拉斯-普克平滑处理；插值处理单元，用于在平滑处理后的书写轨迹数据中等间隔插入数据点。
[0014]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，上述特征点检测模块包括:夹角计算单元，用于遍历处理后的书写轨迹数据中的每一个点，计算当前数据点与前一数据点组成的直线和当前数据点与后一数据点组成直线之间的夹角；特征点确定单元，用于当当前数据点的夹角小于预设的进入角阈值时，标记第一段转折检测开始，记录后续遍历的数据点的夹角，直至记录的数据点的夹角大于预设的离开角阈值时，结束第一段转折检测；将记录的数据点的夹角中最小夹角对应的数据点确定为第一段转折检测出的特征点；继续遍历后续的数据点进行下一段转折点检测，直至书写轨迹数据中的每一个点遍历完毕。
[0015]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，上述笔画段划分模块包括:长度检测单元，用于检测当前笔画段的长度；长度判断单元，用于判断当前笔画段的长度是否小于设定的长度阈值；其中，长度阈值是笔宽与设定系数相乘的值；第一确定单元，用于当长度判断单元的判断结果为当前笔画段的长度小于设定的长度阈值时，确定当前笔画段是辅助笔画段；第二确定单元，用于当长度判断单元的判断结果为当前笔画段的长度不小于设定的长度阈值时，确定当前笔