基于光學原理的書法筆跡獲取系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于光學原理的書法筆跡獲取系統。該系統包括：手寫板、光源、采集手寫板上的書法筆觸圖像的光電圖像傳感器、顯示裝置，以及圖像處理裝置；該手寫板為透光板；該圖像處理裝置用于實時收集光電圖像傳感器采集的筆觸圖像，并對收集到的筆觸圖像進行處理，提取出筆觸形狀輪廓數據，將筆觸形狀輪廓數據繪制在畫布上，填充顏色，連續繪制并填充顏色的筆觸形狀輪廓形成書法筆跡，以及將畫布傳輸給顯示裝置；該顯示裝置用于呈現畫布；該系統還包括電源和支架。通過本發明專利技術，用戶依然可以使用傳統的毛筆，畫布上圖像與用戶真實書寫的圖像仿真效果比較接近，硬件要求較低。

【技術實現步驟摘要】
基于光學原理的書法筆跡獲取系統
本專利技術涉及數字影像處理領域，具體而言，涉及基于光學原理的書法筆跡獲取系統。
技術介紹
隨著現代科技的進步，計算機的普及和相關技術的飛速發展，人們擁有了新的書法創作方式。傳統的筆、墨、紙、硯，也已不再是書寫文字的必要工具。在多數情況下，人們是借助鍵盤和鼠標進行文字輸入工作。因此，在汲取傳統書法藝術的基礎上，為了繼承、弘揚和發展書法藝術，對其進行科學的仿真就成為當前藝術及科技領域最具挑戰的課題之一。同時，書法初學者要對很多優秀的書法作品進行大量的臨摹訓練以學習書法的用筆、結構、章法和意境等知識和技巧。對書法臨摹與創作過程進行計算機模擬有利于人們更快速、簡便、干凈的練習書法，而且減少了筆墨紙硯的浪費，也激發了人們學習書法的熱情。現有技術中對毛筆的模擬多種多樣，例如：根據筆下壓的力度和運筆的速度產生筆跡的粗細變化、筆跡形狀的變化等的軟件算法，給人一種使用毛筆書寫的感受；還有一種通過建立筆頭的三維模型，動態計算筆頭的形態而產生筆跡的算法。這些軟件方法的優點是可以利用現有的計算機輸入設備，比如鼠標、手寫筆等，易于推廣，研發和應用成本較低。但是一般軟件模擬算法，需要消耗的計算機資源較大，尤其是使用三維、動態變形等技術模擬毛筆的軟件算法需要大量迭代浮點運算，這就要求計算機有非常高的配置，且仿真效果不理想。專利技術人在研究中發現，現有技術中的軟件模擬書法的方式存在對硬件(如計算機)配置要求較高且仿真效果不理想的問題。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術實施例的目的在于提供基于光學原理的書法筆跡獲取系統，以降低書法筆跡獲取時硬件的配置要求并提升仿真效果。本專利技術實施例提供了一種基于光學原理的書法筆跡獲取系統，包括：手寫板、基于手寫板產生影像的方式設置的光源、用于采集手寫板上的書法筆觸圖像的光電圖像傳感器、顯示裝置，以及與光電圖像傳感器和顯示裝置均連接的圖像處理裝置；該手寫板為透光板；該圖像處理裝置用于實時收集光電圖像傳感器采集的筆觸圖像，并對收集到的筆觸圖像進行處理，提取出筆觸形狀輪廓數據，將筆觸形狀輪廓數據繪制在畫布上，并在繪制的筆觸形狀輪廓內填充顏色，連續繪制并填充顏色的筆觸形狀輪廓形成書法筆跡，以及將畫布傳輸給顯示裝置；該顯示裝置用于呈現畫布；該系統還包括：為光源、顯示裝置、圖像處理裝置和光電圖像傳感器供電的電源，以及支撐手寫板、光源和光電圖像傳感器的支架。上述系統還可以包括：在手寫板上書寫的毛筆，毛筆配置的書寫液為透明液體。上述圖像處理裝置為計算機，上述顯示裝置為計算機的顯示器。上述手寫板可以為亞克力板或玻璃板，該手寫板的厚度為5mm-10mm。上述光電圖像傳感器可以為能夠獲取平面光學影像的傳感器。上述手寫板產生影像的方式可以為投影方式，光源圍繞手寫板的上方四周均勻設置。上述手寫板產生影像的方式可以為全內反射方式，光源為條狀光源，對稱設置在手寫板的兩邊或四周。上述光源可以為紅外LED燈、可見光LED或者日光燈管。如果光源使用紅外LED光源，光電圖像傳感器設置有紅外過濾鏡。上述手寫板產生影像的方式為激光平面方式，光源至少為兩個一字線激光光源，激光光源對稱設置在手寫板的對角位置上方。本專利技術實施例提供的系統通過光電圖像傳感器采集手寫板上的筆觸圖像，并將該圖像傳輸給圖像處理裝置，經圖像處理裝置處理后得到筆觸輪廓數據，將該筆觸形狀輪廓數據繪制在畫布上，并在繪制的筆觸形狀輪廓內填充顏色，連續繪制并填充顏色的筆觸形狀輪廓形成書法筆跡，將該畫布呈現在顯示裝置上，即可以得到與用戶手寫一致的書法筆跡，實現過程中，用戶依然可以使用傳統的毛筆，不需要進行電子筆的學習過程，并且這種基于光學原理采集的圖像與用戶真實書寫的圖像仿真效果比較接近，硬件要求較低，適于推廣應用。為使本專利技術的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本專利技術的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。圖1示出了本專利技術實施例所提供的基于光學原理的書法筆跡獲取系統的結構框圖；圖2示出了本專利技術實施例所提供的基于光學原理的書法筆跡呈現方法流程圖；圖3示出了本專利技術實施例所提供的基于全內反射方式的書法筆跡獲取系統的結構框圖；圖4示出了本專利技術實施例所提供的基于激光平面方式的書法筆跡獲取系統的結構框圖；圖5示出了本專利技術實施例所提供的基于投影方式的書法筆跡獲取系統的結構框圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本專利技術實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本專利技術的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本專利技術的范圍，而是僅僅表示本專利技術的選定實施例。基于本專利技術的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖1所示的基于光學原理的書法筆跡獲取系統的結構框圖，該系統中包括：手寫板12，手寫板12為透光板；基于手寫板產生影像的方式設置的光源11；顯示裝置13可以是計算機的顯示器；用于采集手寫板12上的筆觸圖像的光電圖像傳感器14；與光電圖像傳感器14和顯示裝置13均連接的圖像處理裝置15，圖像處理裝置15用于實時收集光電圖像傳感器14采集的筆觸圖像，并對連續收集到的筆觸圖像進行處理，提取出筆觸形狀輪廓數據，將該筆觸形狀輪廓數據繪制在畫布上，并在繪制的筆觸形狀輪廓內填充顏色，連續繪制并填充顏色的筆觸形狀輪廓形成書法筆跡，以及將該畫布傳輸給顯示裝置13；顯示裝置13用于呈現上述畫布；上述系統還包括：為光源11、顯示裝置13、圖像處理裝置15和光電圖像傳感器14供電的電源(圖中未示意出，該電源可以是多個，每個電源與其被供電的部件匹配)，以及支撐手寫板12、光源11和上述光電圖像傳感器14的支架16。上述光電圖像傳感器14為能夠獲取平面光學影像的傳感器，例如：攝像頭、透明紅外圖形傳感器面板、柔性圖像傳感器、光電傳感器陣列等。上述光源11可以為紅外LED燈、可見光LED或者日光燈管。如果該光源11使用紅外LED光源，上述光電圖像傳感器還可以設置有紅外過濾鏡。上述手寫板12為亞克力板或玻璃板，手寫板12的厚度為5mm-10mm。本專利技術實施例中各個部件間的連接可以是直接連接，也可以是間接連接，具體連接方式可以是有線連接，也可以是無線連接。基于上述系統，參見圖2所示的基于光學原理的書法筆跡呈現方法流程圖，該方法包括以下步驟：步驟S202，光電圖像傳感器實時采集用戶使用毛筆在手寫板上的筆觸圖像；其中，該手寫板為透光板，基于該手寫板產生影像的方式在手寫板對應位置設置有光源，以使毛筆與手寫板接觸面形成影像，該影像可以是暗影或亮斑；此外，該手寫板也可以當作普通的觸摸屏使用，通過手指操作相應的系統和軟件。步驟S204，光電圖像傳感器將采集的筆觸圖像發送給圖像處理裝置。步驟S206，圖像處理裝置實時收集上述筆本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光學原理的書法筆跡獲取系統，其特征在于，包括：手寫板、基于手寫板產生影像的方式設置的光源、用于采集手寫板上的書法筆觸圖像的光電圖像傳感器、顯示裝置，以及與光電圖像傳感器和顯示裝置均連接的圖像處理裝置；所述手寫板為透光板；所述圖像處理裝置用于實時收集所述光電圖像傳感器采集的所述筆觸圖像，并對收集到的所述筆觸圖像進行處理，提取出筆觸形狀輪廓數據，將所述筆觸形狀輪廓數據繪制在畫布上，并在繪制的筆觸形狀輪廓內填充顏色，連續繪制并填充顏色的筆觸形狀輪廓形成書法筆跡，以及將所述畫布傳輸給顯示裝置；所述顯示裝置用于呈現所述畫布；所述系統還包括：為所述光源、所述顯示裝置、所述圖像處理裝置和所述光電圖像傳感器供電的電源，以及支撐所述手寫板、所述光源和所述光電圖像傳感器的支架。

【技術特征摘要】
1.一種基于光學原理的書法筆跡獲取系統，其特征在于，包括：手寫板、基于手寫板產生影像的方式設置的光源、用于采集手寫板上的書法筆觸圖像的光電圖像傳感器、顯示裝置，以及與光電圖像傳感器和顯示裝置均連接的圖像處理裝置；所述手寫板為透光板；所述圖像處理裝置用于根據光電圖像傳感器的安裝方向和液晶顯示面板的顯示方向確定是否對收集到的筆觸圖像進行鏡像處理，如果是，對筆觸圖像進行鏡像處理；然后依次對鏡像處理后的筆觸圖像進行背景減除處理、模糊處理、高通濾波處理、放大處理和二值化處理，提取出筆觸形狀輪廓數據；通過計算所述筆觸形狀輪廓數據對應不同幀的筆觸形狀之間的時間和位置關系進行狀態跟蹤，得到筆觸的抬起、按下狀態數據，從而判讀出一個筆畫的開始和結束；根據判讀的結果，對同一筆畫的相鄰兩個筆觸形狀輪廓數據依據疏密度進行基于形狀變形的輪廓插值操作，增加筆觸形狀，從而根據同一筆畫的相鄰兩個筆觸點的疏密程度，將所述筆觸形狀輪廓數據繪制在畫布上，并在繪制的筆觸形狀輪廓內填充顏色，連續繪制并填充顏色的筆觸形狀輪廓形成書法筆跡，以及將所述畫布傳輸給顯示裝置；所述顯示裝置用于呈現所述畫布；所述系統還包括：為所述光源、所述顯示裝置、所述圖像處理裝置和所述光電圖像傳感器供電的電源，以及支撐所述手寫板、所述光源和所述光電圖像傳感器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡艷輝，
申請(專利權)人：北京軒文文化發展有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11