CN105046730A - 应用于毛笔的书写笔迹呈现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于毛笔的书写笔迹呈现方法和装置。其中，该方法包括：读取用户按下手写输入设备书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；将读取的书写轨迹数据分为多个笔画段，从多个笔画段中确定主笔画段和辅笔画段，进而确定对应的笔画段的特征和主笔画段的方向，通过预先建立的笔画样本库确定用户书写的笔画对应的样本，按照该样本的采样数据和书写笔画的轨迹路径将用户书写的笔画绘制到屏幕上，使得近似于真实毛笔笔画的笔迹呈现在用户眼前，提升了用户的体验度。

Description

应用于毛笔的书写笔迹呈现方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种应用于毛笔的书写笔迹呈现方法和装置。

背景技术

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。

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。

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。

毛笔书法中各个笔画有多种形式，粗细不一，风格各异，现有计算机模拟方式模拟的效果比较粗糙，无法真实体现用户的书写风格，用户体验较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种应用于毛笔的书写笔迹呈现方法和装置，以提升笔画模拟的真实性。

第一方面，本发明实施例提供了一种应用于毛笔的书写笔迹呈现方法，包括：

读取用户按下手写输入设备书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；其中，所述书写轨迹数据包括所述用户书写的笔画中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和书写点的坐标将所述用户书写的笔画分为多个笔画段，根据笔画段的长度将所述多个笔画段划分为主笔画段和辅笔画段；

根据所述主笔画段和所述辅笔画段间的连接关系确定对应的笔画段的特征，所述笔画段的特征包括：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所述主笔画段的方向；

根据确定的所述主笔画段的方向和所述笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果确定所述书写轨迹数据对应的样本；其中，所述笔画样本库保存有各个笔画对应的样本和所述样本对应各个笔画段的采样数据；所述采样数据包括：所述当前采样点对应所述笔画段的位置、所述笔画段的垂直线的角度、所述采样点距所述样本轮廓边界的距离；

将所述书写轨迹数据转换为贝塞尔曲线，以所述贝赛尔曲线作为所述用户书写的笔画的路径；

根据所述样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿所述路径将所述用户书写的笔画绘制到屏幕上。

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，根据所述样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿所述路径将所述用户书写的笔画绘制到屏幕上包括：分别对所述样本的各个笔画段和所述用户书写的笔画对应的各个笔画段以主笔画段为基础划分笔画段群，所述笔画段群的划分规则包括：第一个主笔画段之前的辅笔画段连同所述第一个主笔画段作为第一个笔画段群，第一个主笔画段之后到第二个主笔画段之间的笔画段作为第二个笔画段群，如此直至最后一个主笔画段，最后一个主笔画段之后的辅笔画段合并到最后一个笔画段群；沿所述路径分别将所述用户书写的笔画的第一个笔画段群对应所述样本的第一个笔画段群，以及将所述用户书写的笔画段的最后一个笔画段群对应所述样本的最后一个笔画段群开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个笔画段群或者所述样本的笔画仅剩余一个笔画段群时，将笔画段群剩余个数超过一个的笔画段群合并为一个，继续对应绘制。

结合第一方面的第一种实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，上述方法还包括：在绘制每一个笔画段群时，先绘制所述笔画段群中的主笔画段，对于所述笔画段群中的辅笔画段，从所述笔画段群中的第一个辅笔画段和最后一个辅笔画段开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个辅笔画段或者所述样本的笔画仅剩余一个辅笔画段时，将辅笔画段剩余个数超过一个的辅笔画段合并为一个，继续对应绘制。

结合第一方面的第二种实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，上述方法还包括：绘制一个笔画段时，按照所述样本中记录的采样数据逐个提取采样点；对于每一个采样点，根据所述采样点对应所述笔画段的位置计算出所述采样点在对应的所述贝赛尔曲线中的位置；根据所述采样点的距所述样本轮廓边界的距离和所述垂直线的角度设置切片椭圆的倾斜角、长轴尺寸和中心点，以设定的切片厚度作为所述切片椭圆的短轴尺寸，使用所述切片椭圆沿所述路径绘制所述笔画段。

结合第一方面的第三种实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，上述方法还包括：判断沿所述路径上的两个采样点之间的距离是否大于设定的距离阈值，如果是，在所述两个采样点之间插入新的采样点，设置所述新的采样点的个数等于所述两个采样点之间的距离除以所述距离阈值的整数值，以所述两个采样点的采样数据为依据设置所述新的采样点的采样数据；按照所述新的采样点的位置和对应的采样数据插入新的切片椭圆绘制笔画段。

第二方面，本发明实施例还提供了一种应用于毛笔的书写笔迹呈现装置，包括：

轨迹数据读取模块，用于读取用户按下手写输入设备书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；其中，所述书写轨迹数据包括所述用户书写的笔画中各个书写点的坐标和时间；

笔画段划分模块，用于按照各个书写点的时间先后顺序和书写点的坐标将所述用户书写的笔画分为多个笔画段，根据笔画段的长度将所述多个笔画段划分为主笔画段和辅笔画段；

笔画特征确定模块，用于根据所述主笔画段和所述辅笔画段间的连接关系确定对应的笔画段的特征，所述笔画段的特征包括：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；

主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；

样本确定模块，用于根据确定的所述主笔画段的方向和所述笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果确定所述书写轨迹数据对应的样本；其中，所述笔画样本库保存有各个笔画对应的样本和所述样本对应各个笔画段的采样数据；所述采样数据包括：所述当前采样点对应所述笔画段的位置、所述笔画段的垂直线的角度、所述采样点距所述样本轮廓边界的距离；

笔画路径确定模块，用于将所述书写轨迹数据转换为贝塞尔曲线，以所述贝赛尔曲线作为所述用户书写的笔画的路径；

笔画展示模块，用于根据所述样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿所述路径将所述用户书写的笔画绘制到屏幕上。

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，上述笔画展示模块包括：笔画段群划分单元，用于分别对所述样本的各个笔画段和所述用户书写的笔画对应的各个笔画段以主笔画段为基础划分笔画段群，所述笔画段群的划分规则包括：第一个主笔画段之前的辅笔画段连同所述第一个主笔画段作为第一个笔画段群，第一个主笔画段之后到第二个主笔画段之间的笔画段作为第二个笔画段群，如此直至最后一个主笔画段，最后一个主笔画段之后的辅笔画段合并到最后一个笔画段群；笔画段绘制单元，用于沿所述路径分别将所述用户书写的笔画的第一个笔画段群对应所述样本的第一个笔画段群，以及将所述用户书写的笔画段的最后一个笔画段群对应所述样本的最后一个笔画段群开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个笔画段群或者所述样本的笔画仅剩余一个笔画段群时，将笔画段群剩余个数超过一个的笔画段群合并为一个，继续对应绘制。

结合第二方面的第一种实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，所述笔画段绘制单元包括：主笔画绘制子单元，用于在绘制每一个笔画段群时，先绘制所述笔画段群中的主笔画段；辅笔画段绘制子单元，用于对于所述笔画段群中的辅笔画段，从所述笔画段群中的第一个辅笔画段和最后一个辅笔画段开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个辅笔画段或者所述样本的笔画仅剩余一个辅笔画段时，将辅笔画段剩余个数超过一个的辅笔画段合并为一个，继续对应绘制。

结合第二方面的第二种实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，所述笔画段绘制单元包括：采样点提取子单元，用于绘制一个笔画段时，按照所述样本中记录的采样数据逐个提取采样点；笔画段绘制子单元，用于对于每一个采样点，根据所述采样点对应所述笔画段的位置计算出所述采样点在对应的所述贝赛尔曲线中的位置；根据所述采样点的距所述样本轮廓边界的距离和所述垂直线的角度设置切片椭圆的倾斜角、长轴尺寸和中心点，以设定的切片厚度作为所述切片椭圆的短轴尺寸，使用所述切片椭圆沿所述路径绘制所述笔画段。

结合第二方面的第三种实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，所述笔画段绘制单元还包括：距离判断子单元，用于判断沿所述路径上的两个采样点之间的距离是否大于设定的距离阈值；数据设置子单元，用于当所述距离判断子单元的判断结果为是时，在所述两个采样点之间插入新的采样点，设置所述新的采样点的个数等于所述两个采样点之间的距离除以所述距离阈值的整数值，以所述两个采样点的采样数据为依据设置所述新的采样点的采样数据；插值绘制子单元，用于按照所述新的采样点的位置和对应的采样数据插入新的切片椭圆绘制笔画段。

本发明实施例提供的方法和装置，将读取的书写轨迹数据分为多个笔画段，从多个笔画段中确定主笔画段和辅笔画段，进而确定对应的笔画段的特征和主笔画段的方向，通过预先建立的笔画样本库确定用户书写的笔画对应的样本，按照该样本的采样数据和书写笔画的轨迹路径将样本库中对应的笔画绘制到屏幕上，使得近似于真实毛笔笔画的笔迹呈现在用户眼前，提升了用户的体验度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的应用于毛笔的书写笔迹呈现方法流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的笔画段角度示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的应用于毛笔的书写笔迹呈现装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于在无压感手写设备上书写毛笔字，只能够获取到某一时刻的平面坐标信息，为了能够根据这些二维点坐标信息产生毛笔书写效果，本发明实施例提供了一种应用于毛笔的书写笔迹呈现方法和装置，下面通过实施例进行描述。

参见图1所示的应用于毛笔的书写笔迹呈现方法的流程图，该方法包括以下步骤S102-S114：

步骤S102，读取用户按下手写输入设备书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；其中，书写轨迹数据包括用户书写的笔画中各个书写点的坐标和时间；

通常，汉字的笔画包括31种左右笔画，每一种笔画根据行笔路线的不同分为多种具体形式，用户在手写设备(相当于上述手写输入设备)上书写时，当手写笔落下时开始记录书写轨迹数据(也可以称为笔画数据)，当手写笔抬起时，笔画记录结束，并开始对笔画数据进行处理。

为了获取书写一个笔画的轨迹，当手写输入设备(比如鼠标或者手写笔)按下时，开始记录设备运动经过的点信息，这包括：X、Y坐标和时间，当手写输入设备抬起时停止记录信息，此时一个笔画书写结束，然后开始对这个笔画的行笔路线进行分析、处理、绘画。

如果将当前获取到的笔画路径点信息的X、Y坐标按照时间顺序连接起来就是这个笔画的行笔路线轨迹，考虑到用户手写时会产生抖动，这条轨迹会有很多锯齿，在数据处理时会产生误差，因此优选地，读取上述书写轨迹数据之后，还可以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。例如采用道格拉斯-普克数据减除算法进行平滑，通过去掉偏移量比较大的点来平滑曲线，这种算法简单、速度快、对原轨迹曲线失真较小，比较适合手写轨迹的处理。由于采用数据减除算法进行平滑，平滑后书写轨迹的点坐标会减少，并且间隔距离长短不一，这不利于后期的数据处理，因此本实施例在平滑后沿轨迹等间隔插入数据点，使得轨迹上的点分布均匀。基于此，上述平滑处理和插值处理具体包括：(1)按照各个书写点的时间先后顺序对书写轨迹数据排序；(2)对排序后的书写轨迹数据进行道格拉斯-普克平滑处理；(3)在平滑处理后的书写轨迹数据中等间隔插入数据点。

上述采用道格拉斯-普克数据减除算法进行平滑的方法只是一个优选的实施方式，在实际应用中，可以根据计算速度与精度要求选取其它平滑算法，本实施例上述具体方式并不限制本发明的范围。

步骤S104，按照各个书写点的时间先后顺序和书写点的坐标将用户书写的笔画分为多个笔画段，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；

在进行笔画段划分时，可以检测上述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(也可以称为转折点)。过判断角度变化比较大的点确定为特征点，也就是笔段(或笔画段)之间的转折点。该检测的过程是：遍历笔画轨迹上的每一个点，计算此点与前一点组成的直线和与后一点组成直线之间的夹角，轨迹的第一个点和最后一个点的角度设为180度。可以设置两个角度阈值：进入角阈值、离开角阈值，假设这两个值均设置为160度。再次遍历轨迹上的所有点，判断当前点的角度，如果小于进入角阈值，则标记转折检测开始，并比较和记录最小夹角的点，当点的夹角大于离开角阈值时当前转折检测结束，最小夹角点即为特征点。基于此，上述特征点检测具体包括如下步骤(1)-(3)：

(1)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；

(2)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；

(3)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。

这种特征点的检测方式可以比较准确的查找到书写轨迹中每个转折点，可靠性较强。

上述特征点检测方式仅是举例，在实际应用中，可以根据计算速度与精度要求对其进行变换或者选取其它检测方式，本实施例上述具体方式并不限制本发明的范围。

一个笔画有多个笔画段组成，比如横折包括横和竖两个笔画，另外，毛笔在书写时需要藏锋、顿笔等动作，这也会产生笔画段。将相邻的特征点连接就形成了笔画段。获得笔画段以后，可以对笔画段的参数进行计算，比如笔画段的角度(笔画段两个端点形成的直线的角度)和笔画段的长度；为了简化计算和逻辑复杂性，本实施例按照笔画段的角度将笔画段划分为8个方向，分为：右、右下、下、左下、左、左上、上、右上8个方向，为简便起见，参见图2所示的笔画段角度示意图，本实施例将上述8个方向依次编号为0、1、2、3、4、5、6、7。这8个方向之间的角度并不完全相同，根据经验把上、下、左、右的夹角范围定为30°，而左上、左下、右上、右下的夹角范围是60°。根据笔画段的方向角将其分类为如上的8个方向。

在特征点识别时，有时由于行笔路线的起伏或者弯曲，可能会识别出多余的特征点，又由于方向简化为8个方向，这样就会出现相邻的方向一致的笔画段，为了后面的笔画识别的简便，实际应用中可以将这种相同方向的笔画段合并。

上述笔画段既包括标识笔画类型的主笔画段(也可以称为主要笔画段)，也包括为了写出美观的字体而进行藏锋、顿笔等运笔的辅笔画段(也可以称为辅助笔画段)。可以通过笔画段长度来区分辅助笔画段与主要笔画段，本实施例设定笔宽与一个系数相乘作为识别主要笔画段和辅助笔画段的界限，如果长度小于这个界限则认为是辅助笔画段，否则认为是主要笔画段，这个系数可以取值为1.2。基于此，上述步骤S104中的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的步骤具体包括：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，该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。这种笔画段的区分方式符合实际行笔风格，为后续笔画的识别提供了可靠的数据。

步骤S106，根据上述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“中国书法的运笔特点”，可以得知通过检测笔画头部和笔画尾部的运笔细节可以判断此笔画的形态特点，比如藏锋起笔或者露峰起笔等。本实施例将笔画段的特征分为：起笔藏锋、起笔顿笔、起笔转向、收笔回锋、收笔顿笔、收笔出尖、收笔转向这7种特征。

一、起笔藏锋：这是一个布尔型参数，值为真表示藏锋起笔，藏锋起笔需要在起笔时先反方向运笔，然后顿笔，再正向前进。在判断这个标志时，首先找到一个主要笔段，如果这个主要笔段前面有至少两个辅助笔段，且与主要笔段不相邻的辅助笔段中至少有一个与主要笔段的方向接近相反，则认为这个笔画是起笔藏锋。

二、起笔顿笔：这是一个布尔型参数，值为真表示顿笔，这里所称的顿笔是在书写时沿笔画前进路径纵向的一个很小的笔画。判读这个标志的方法是：如果不是起笔藏锋，且第一个主要笔段前面有至少一个辅助笔段，则认为是起笔顿笔。

三、起笔转向：这里的转向为旋转方向，既顺时针、逆时针和直向，由于毛笔在书写笔画时，藏锋或者顿笔并不一定沿固定方向转向，逆峰起笔的横中，起笔是按照逆时针转向的，而回峰收笔的竖中起笔是按照顺时针走向的。本实施例可以通过计算第一个主要笔段与前一个辅助笔段之间的角度差判断出是顺时针还是逆时针，对于起笔只有第一个主要笔段前没有辅助笔段这种情况，才会标记为直向。

四、收笔回锋：同起笔藏锋类似，收笔回峰是收笔时向反方向运笔的方法。判断这个标志时是根据最后一个主要笔段后面不相邻的笔段方向与最后主要笔段是否反向。

五、收笔顿笔：同起笔顿笔类似，所不同的是判断最后一个主要笔段与其后面的辅助笔段。

六、收笔出尖：这种情况发生在撇、钩等出尖的结尾笔画，实际上收笔如果既没有回峰也没有顿笔则表示出尖，单独增加此标志是为了简化判断逻辑。

七、收笔转向：同起笔转向，只不过记录的是收笔的旋转方向。

基于上述各种笔锋的特点，上述步骤S106具体包括以下步骤(1)-(4)：

(1)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；

(2)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；

(3)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；

(4)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。

步骤S108，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。

这里的预先设定的笔画段八方向规则可以是图2所示的方向设置规则，通过该规则，可以确定出上述各个主笔画段的方向，而各个主笔画段的方向决定了用户当前书写的笔画具体为哪种笔画，进而为后续笔画的识别提供了可靠的数据。

步骤S110，根据确定的上述主笔画段的方向和笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果确定书写轨迹数据对应的样本；其中，该笔画样本库保存有各个笔画对应的样本和样本对应各个笔画段的采样数据；该采样数据包括：当前采样点对应笔画段的位置、笔画段的垂直线的角度、采样点距所述样本轮廓边界的距离。

由于中国书法有多种风格笔体，比如欧体、颜体、柳体、赵体等，不同的风格笔画会有不同，因此可以建立多个笔画样本库。首先要求准确识别出笔画，但由于用户书写的随意性，笔画识别的难度非常高，很难保证所有笔画被识别出，因此在笔画库中建立了一个默认样本，对于无法识别的笔画使用此默认样本来绘画。

笔画样本库可以预先获取标准笔画对应的各个书体的笔画碑帖；对于每一个笔画碑帖，从该笔画碑帖中提取笔画，并对提取的笔画进行图像处理，得到符合预先规定样式的笔画的样本，例如对提取的笔画进行修饰、反白和缩放等处理；将处理后的笔画转换为，尺寸大小要求、笔画粗细要求，字迹与背景颜色要求均统一的笔画本；分别获取每一个笔画碑帖的样本的采样数据，将样本和采样数据对应保存在笔画样本库中。

笔画识别的过程是当用户书写完一个笔画后，首先进行上述笔画的分析计算，然后和笔画样本库中的样本进行比对，确定笔画的类型，如横、竖、撇、横折钩等，然后再根据笔画的特征，比如藏锋、露峰等从笔画样本库中选择适合的笔画样本，对于无法识别出笔画的使用默认样本，对于识别出笔画，但是不能确定笔画样本的选择该笔画的默认样本。具体地，用户书写的笔画的类型具体为哪一种，主要是根据笔画段的8方向顺序，在前面描述了笔画段的8方向计算，识别时将主笔画段的方向按先后顺序排列，与笔画样本库中的笔画类型逐一对比，如果相互匹配则判断为此笔画类型。如果笔画样本库中找不到适合的笔画类型(例如：横、竖、撇、捺等笔画)，则按默认笔画处理。当识别出笔画类型(即上述主笔画段的方向)后，还需要选择该笔画类型的具体样本，这主要是依据前面计算的笔画段特征：起笔藏锋、起笔顿笔、起笔转向、收笔回锋、收笔顿笔、收笔出尖、收笔转向来确定的，如果这些特征与笔画样本库中的某个样本一致则使用此样本，否则使用此笔画类型的默认样本。

步骤S112，将书写轨迹数据转换为贝塞尔曲线，以贝赛尔曲线作为用户书写的笔画的路径；在将书写轨迹数据转换为贝塞尔曲线时，可以按照笔画段分别处理，也就是上面提到的每个笔画段转化为一个贝赛尔曲线。

步骤S114，根据上述样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿上述路径将用户书写的笔画绘制到屏幕上。

由于中国书法有多种风格笔体，比如欧体、颜体、柳体、赵体等，不同的风格笔画会有不同，因此可以预先建立多个笔画样本库，用户在进行书写时，可以根据书写意愿选取对应的笔画样本库。

本实施例的上述方法，将读取的书写轨迹数据分为多个笔画段，从多个笔画段中确定主笔画段和辅笔画段，进而确定对应的笔画段的特征和主笔画段的方向，通过预先建立的笔画样本库确定用户书写的笔画对应的样本，按照该样本的采样数据和书写笔画的轨迹路径将样本库中对应的笔画绘制到屏幕上，使得近似于真实毛笔笔画的笔迹呈现在用户眼前，提升了用户的体验度。

上述方法中，可以根据已有的碑帖提取笔画样本，根据这些样本预先建立一套基本笔画样本库，笔画库中包括标准的31种笔画，每一种笔画又根据行笔路线的不同分为几个样本，笔画样本库的建立过程中，需要对碑帖中样本的笔画进行模仿，具体模仿过程同上述笔画书写过程类似，用户在手写设备上书写，读取模仿的笔画的书写轨迹数据，并对该模仿笔画的数据进行处理，例如：对模仿笔画的数据进行特征分析，标记出模仿笔画的每个特征点、划分出笔段、计算出需要的参数数据，如笔段长度，笔段之间的角度，分辨出关键路径笔段，并判断出笔画特征，如起笔藏锋、露峰，收笔回峰、出尖等信息，之后在上述书写轨迹数据中加载上述碑帖中的样本；对于上述划分出的笔段中的每一个笔画段，按照设定的采样间隔沿当前笔画段的书写轨迹确定当前采样点，在该当前采样点做垂直线；将上述垂直线与上述样本的轮廓边界重合的点作为采样的起始点和终点；根据起始点和终点在样本中的位置获取当前采样点对应的采样数据，按照设定的采样间隔确定当前笔画段的下一个采样点，直至当前笔画段采样结束；其中，该采样数据包括：当前采样点的位置、上述垂直线的角度、采样点距起始点的长度和采样点距终点的长度；采样点距起始点的长度和采样点距终点的长度相当于上述采样点距所述样本轮廓边界的距离。

考虑到笔画的首尾通常体现出整个笔画的风格，因此笔画的首尾信息的处理比较重要，基于此，上述根据样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿上述路径将用户书写的笔画绘制到屏幕上可以包括：

(1)分别对样本的各个笔画段和用户书写的笔画对应的各个笔画段以主笔画段为基础划分笔画段群，笔画段群的划分规则包括：第一个主笔画段之前的辅笔画段连同第一个主笔画段作为第一个笔画段群，第一个主笔画段之后到第二个主笔画段之间的笔画段作为第二个笔画段群，如此直至最后一个主笔画段，最后一个主笔画段之后的辅笔画段合并到最后一个笔画段群；

(2)沿路径分别将用户书写的笔画的第一个笔画段群对应样本的第一个笔画段群，以及将用户书写的笔画段的最后一个笔画段群对应样本的最后一个笔画段群开始绘制，直至用户书写的笔画仅剩余一个笔画段群或者样本的笔画仅剩余一个笔画段群时，将笔画段群剩余个数超过一个的笔画段群合并为一个，继续对应绘制。

具体地，在绘制每一个笔画段群时，先绘制笔画段群中的主笔画段，对于笔画段群中的辅笔画段，从笔画段群中的第一个辅笔画段和最后一个辅笔画段开始绘制，直至用户书写的笔画仅剩余一个辅笔画段或者样本的笔画仅剩余一个辅笔画段时，将辅笔画段剩余个数超过一个的辅笔画段合并为一个，继续对应绘制。

而在绘制一个笔画段时，按照样本中记录的采样数据逐个提取采样点；对于每一个采样点，根据采样点对应笔画段的位置计算出采样点在对应的贝赛尔曲线中的位置；根据采样点的距所述样本轮廓边界的距离和垂直线的角度设置切片椭圆的倾斜角(该倾斜角等于垂直线的角度)、长轴尺寸和中心点，以设定的切片厚度作为切片椭圆的短轴尺寸，使用切片椭圆沿路径绘制笔画段。

由于笔画样本库中的笔画段长度可能与用户书写的笔画段长度不同，如果用户笔画段比样本短则绘制的椭圆(上述切片椭圆)比较密集，对显示没有影响，但如果用户笔画段比样本笔画段长很多时，由于椭圆之间空隙较大，则显示的笔迹看起来就不连续平滑了，为了解决这一问题，采用插值的方法在空隙较大的地方增加椭圆，目前插值的方法比较简单，通过计算两个连续采样点间同一半轴之间的距离，如果这个距离超过某个阈值则插入N个椭圆，N＝距离/阈值。插入的椭圆参数逐渐从前一采样点变化到后一采样点。基于此，上述方法还包括：判断沿上述路径上的两个采样点之间的距离是否大于设定的距离阈值，如果是，在两个采样点之间插入新的采样点，设置新的采样点的个数等于这两个采样点之间的距离除以上述距离阈值的整数值，以这两个采样点的采样数据为依据设置所的采样点的采样数据；按照新的采样点的位置和对应的采样数据插入新的切片椭圆绘制笔画段。这种方式保证了显示的笔迹看起来连续平滑。

对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种应用于毛笔的书写笔迹呈现装置，参见图3所示的应用于毛笔的书写笔迹呈现装置的结构框图，该装置包括以下模块：

轨迹数据读取模块31，用于读取用户按下手写输入设备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用户书写的笔画中各个书写点的坐标和时间；

笔画段划分模块32，用于按照各个书写点的时间先后顺序和书写点的坐标将用户书写的笔画分为多个笔画段，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；

笔画特征确定模块33，用于根据上述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；

主笔画段方向确定模块34，用于根据预先设定的笔画段八方向规则确定主笔画段的方向；

样本确定模块35，用于根据确定的主笔画段的方向和笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果确定上述书写轨迹数据对应的样本；其中，该笔画样本库保存有各个笔画对应的样本和样本对应各个笔画段的采样数据；该采样数据包括：当前采样点对应笔画段的位置、笔画段的垂直线的角度、采样点距上述样本轮廓边界的距离；

笔画路径确定模块36，用于将上述书写轨迹数据转换为贝塞尔曲线，以贝赛尔曲线作为上述用户书写的笔画的路径；

笔画展示模块37，用于根据样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿上述路径将用户书写的笔画绘制到屏幕上。

本实施例的上述装置，将读取的书写轨迹数据分为多个笔画段，从多个笔画段中确定主笔画段和辅笔画段，进而确定对应的笔画段的特征和主笔画段的方向，通过预先建立的笔画样本库确定用户书写的笔画对应的样本，按照该样本的采样数据和书写笔画的轨迹路径将样本库中对应的笔画绘制到屏幕上，使得近似于真实毛笔笔画的笔迹呈现在用户眼前，提升了用户的体验度。

上述笔画展示模块包括：笔画段群划分单元，用于分别对样本的各个笔画段和用户书写的笔画对应的各个笔画段以主笔画段为基础划分笔画段群，笔画段群的划分规则包括：第一个主笔画段之前的辅笔画段连同第一个主笔画段作为第一个笔画段群，第一个主笔画段之后到第二个主笔画段之间的笔画段作为第二个笔画段群，如此直至最后一个主笔画段，最后一个主笔画段之后的辅笔画段合并到最后一个笔画段群；笔画段绘制单元，用于沿路径分别将用户书写的笔画的第一个笔画段群对应样本的第一个笔画段群，以及将用户书写的笔画段的最后一个笔画段群对应样本的最后一个笔画段群开始绘制，直至用户书写的笔画仅剩余一个笔画段群或者样本的笔画仅剩余一个笔画段群时，将笔画段群剩余个数超过一个的笔画段群合并为一个，继续对应绘制。

上述笔画段绘制单元包括：主笔画绘制子单元，用于在绘制每一个笔画段群时，先绘制笔画段群中的主笔画段；辅笔画段绘制子单元，用于对于笔画段群中的辅笔画段，从笔画段群中的第一个辅笔画段和最后一个辅笔画段开始绘制，直至用户书写的笔画仅剩余一个辅笔画段或者样本的笔画仅剩余一个辅笔画段时，将辅笔画段剩余个数超过一个的辅笔画段合并为一个，继续对应绘制。

上述笔画段绘制单元还可以包括：采样点提取子单元，用于绘制一个笔画段时，按照样本中记录的采样数据逐个提取采样点；笔画段绘制子单元，用于对于每一个采样点，根据采样点对应笔画段的位置计算出采样点在对应的贝赛尔曲线中的位置；根据采样点的距所述样本轮廓边界的距离和垂直线的角度设置切片椭圆的倾斜角、长轴尺寸和中心点，以设定的切片厚度作为切片椭圆的短轴尺寸，使用切片椭圆沿路径绘制笔画段。

考虑到用户笔画段比样本笔画段长很多时，由于切片椭圆之间空隙较大，绘制的笔画可能不连续平滑，为了避免这种情况，上述笔画段绘制单元还包括：距离判断子单元，用于判断沿路径上的两个采样点之间的距离是否大于设定的距离阈值；数据设置子单元，用于当距离判断子单元的判断结果为是时，在两个采样点之间插入新的采样点，设置新的采样点的个数等于两个采样点之间的距离除以距离阈值的整数值，以两个采样点的采样数据为依据设置新的采样点的采样数据；插值绘制子单元，用于按照新的采样点的位置和对应的采样数据插入新的切片椭圆绘制笔画段。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例还提供了一种应用于毛笔的书写笔迹呈现的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于毛笔的书写笔迹呈现方法，其特征在于，包括：

读取用户按下手写输入设备书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；其中，所述书写轨迹数据包括所述用户书写的笔画中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和书写点的坐标将所述用户书写的笔画分为多个笔画段，根据笔画段的长度将所述多个笔画段划分为主笔画段和辅笔画段；

根据所述主笔画段和所述辅笔画段间的连接关系确定对应的笔画段的特征，所述笔画段的特征包括：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所述主笔画段的方向；

根据确定的所述主笔画段的方向和所述笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果确定所述书写轨迹数据对应的样本；其中，所述笔画样本库保存有各个笔画对应的样本和所述样本对应各个笔画段的采样数据；所述采样数据包括：所述当前采样点对应所述笔画段的位置、所述笔画段的垂直线的角度、所述采样点距所述样本轮廓边界的距离；

将所述书写轨迹数据转换为贝塞尔曲线，以所述贝赛尔曲线作为所述用户书写的笔画的路径；

根据所述样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿所述路径将所述用户书写的笔画绘制到屏幕上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿所述路径将所述用户书写的笔画绘制到屏幕上包括：

分别对所述样本的各个笔画段和所述用户书写的笔画对应的各个笔画段以主笔画段为基础划分笔画段群，所述笔画段群的划分规则包括：第一个主笔画段之前的辅笔画段连同所述第一个主笔画段作为第一个笔画段群，第一个主笔画段之后到第二个主笔画段之间的笔画段作为第二个笔画段群，如此直至最后一个主笔画段，最后一个主笔画段之后的辅笔画段合并到最后一个笔画段群；

沿所述路径分别将所述用户书写的笔画的第一个笔画段群对应所述样本的第一个笔画段群，以及将所述用户书写的笔画段的最后一个笔画段群对应所述样本的最后一个笔画段群开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个笔画段群或者所述样本的笔画仅剩余一个笔画段群时，将笔画段群剩余个数超过一个的笔画段群合并为一个，继续对应绘制。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在绘制每一个笔画段群时，先绘制所述笔画段群中的主笔画段，对于所述笔画段群中的辅笔画段，从所述笔画段群中的第一个辅笔画段和最后一个辅笔画段开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个辅笔画段或者所述样本的笔画仅剩余一个辅笔画段时，将辅笔画段剩余个数超过一个的辅笔画段合并为一个，继续对应绘制。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

绘制一个笔画段时，按照所述样本中记录的采样数据逐个提取采样点；

对于每一个采样点，根据所述采样点对应所述笔画段的位置计算出所述采样点在对应的所述贝赛尔曲线中的位置；根据所述采样点的距所述样本轮廓边界的距离和所述垂直线的角度设置切片椭圆的倾斜角、长轴尺寸和中心点，以设定的切片厚度作为所述切片椭圆的短轴尺寸，使用所述切片椭圆沿所述路径绘制所述笔画段。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断沿所述路径上的两个采样点之间的距离是否大于设定的距离阈值，如果是，在所述两个采样点之间插入新的采样点，设置所述新的采样点的个数等于所述两个采样点之间的距离除以所述距离阈值的整数值，以所述两个采样点的采样数据为依据设置所述新的采样点的采样数据；

按照所述新的采样点的位置和对应的采样数据插入新的切片椭圆绘制笔画段。

6.一种应用于毛笔的书写笔迹呈现装置，其特征在于，包括：

轨迹数据读取模块，用于读取用户按下手写输入设备书写至抬起停止书写过程中的书写轨迹数据；其中，所述书写轨迹数据包括所述用户书写的笔画中各个书写点的坐标和时间；

笔画段划分模块，用于按照各个书写点的时间先后顺序和书写点的坐标将所述用户书写的笔画分为多个笔画段，根据笔画段的长度将所述多个笔画段划分为主笔画段和辅笔画段；

笔画特征确定模块，用于根据所述主笔画段和所述辅笔画段间的连接关系确定对应的笔画段的特征，所述笔画段的特征包括：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；

主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；

样本确定模块，用于根据确定的所述主笔画段的方向和所述笔画段的特征与预先建立的笔画样本库比对，根据比对的结果确定所述书写轨迹数据对应的样本；其中，所述笔画样本库保存有各个笔画对应的样本和所述样本对应各个笔画段的采样数据；所述采样数据包括：所述当前采样点对应所述笔画段的位置、所述笔画段的垂直线的角度、所述采样点距所述样本轮廓边界的距离；

笔画路径确定模块，用于将所述书写轨迹数据转换为贝塞尔曲线，以所述贝赛尔曲线作为所述用户书写的笔画的路径；

笔画展示模块，用于根据所述样本对应各个笔画段的采样点对应的采样数据，沿所述路径将所述用户书写的笔画绘制到屏幕上。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述笔画展示模块包括：

笔画段群划分单元，用于分别对所述样本的各个笔画段和所述用户书写的笔画对应的各个笔画段以主笔画段为基础划分笔画段群，所述笔画段群的划分规则包括：第一个主笔画段之前的辅笔画段连同所述第一个主笔画段作为第一个笔画段群，第一个主笔画段之后到第二个主笔画段之间的笔画段作为第二个笔画段群，如此直至最后一个主笔画段，最后一个主笔画段之后的辅笔画段合并到最后一个笔画段群；

笔画段绘制单元，用于沿所述路径分别将所述用户书写的笔画的第一个笔画段群对应所述样本的第一个笔画段群，以及将所述用户书写的笔画段的最后一个笔画段群对应所述样本的最后一个笔画段群开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个笔画段群或者所述样本的笔画仅剩余一个笔画段群时，将笔画段群剩余个数超过一个的笔画段群合并为一个，继续对应绘制。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述笔画段绘制单元包括：

主笔画绘制子单元，用于在绘制每一个笔画段群时，先绘制所述笔画段群中的主笔画段；

辅笔画段绘制子单元，用于对于所述笔画段群中的辅笔画段，从所述笔画段群中的第一个辅笔画段和最后一个辅笔画段开始绘制，直至所述用户书写的笔画仅剩余一个辅笔画段或者所述样本的笔画仅剩余一个辅笔画段时，将辅笔画段剩余个数超过一个的辅笔画段合并为一个，继续对应绘制。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述笔画段绘制单元包括：

采样点提取子单元，用于绘制一个笔画段时，按照所述样本中记录的采样数据逐个提取采样点；

笔画段绘制子单元，用于对于每一个采样点，根据所述采样点对应所述笔画段的位置计算出所述采样点在对应的所述贝塞尔曲线中的位置；根据所述采样点的距所述样本轮廓边界的距离和所述垂直线的角度设置切片椭圆的倾斜角、长轴尺寸和中心点，以设定的切片厚度作为所述切片椭圆的短轴尺寸，使用所述切片椭圆沿所述路径绘制所述笔画段。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述笔画段绘制单元还包括：

距离判断子单元，用于判断沿所述路径上的两个采样点之间的距离是否大于设定的距离阈值；

数据设置子单元，用于当所述距离判断子单元的判断结果为是时，在所述两个采样点之间插入新的采样点，设置所述新的采样点的个数等于所述两个采样点之间的距离除以所述距离阈值的整数值，以所述两个采样点的采样数据为依据设置所述新的采样点的采样数据；

插值绘制子单元，用于按照所述新的采样点的位置和对应的采样数据插入新的切片椭圆绘制笔画段。