[发明专利]一种手写汉字美化方法

权利要求书

1.一种手写汉字美化方法，通过电子设备对用户手写汉字进行识别及美化，其特征在于包括如下步骤：

(1)、基于速度的书法笔画模拟，在识别时根据手写汉字的速度快慢确定汉字笔画宽度变小或变大；

(2)、载入书法汉字模板，在用户手写汉字的同时，识别用户输入的汉字，并从模板库中自动调用与该汉字相应的汉字模板，包括标准汉字模板和用户选定风格的书法汉字模板；

(3)、手写汉字模型构建，将用户手写的汉字与标准汉字模板比较，确定手写的汉字是否出现连笔和/或拆笔，并建立三段式笔画模型来界定手写汉字的连笔头部、主体和尾部，以及界定拆笔的头部、主体和尾部；

所述手写汉字模型构建包括笔画匹配和三段式笔画模型生成两大过程；

其中笔画匹配以拆分和验证相结合，对用户手写汉字出现连笔的情况进行识别验证，使该汉字与标准汉字模板匹配；笔画匹配首先找出用户输入汉字轨迹中的所有拐点，按其曲度值由大到小排列，作为候选切分点，假设未被跟踪过的具有最大曲度值的拐点为相邻两个笔画的连接点，即笔画切分点，接下来使用验证单元来检验这些假设的可信度，如果验证成功，当前的笔画切分方案就被输出为笔画匹配方案，否则将被拒绝，并尝试下一最大曲度值拐点，直到找到一个可信的笔画匹配方案或所有拐点被跟踪完毕，没有找到合理的笔画分割；

使用矢量距离计量中的动态时间规整DTW方法作为验证单元，使用动态时间规整DTW来度量用户输入的笔画与模版笔画的特征向量间的距离，从而反映两者间的相似程度，如果用户输入笔画与模版笔画特征向量的距离在一个预定义的阈值范围内，说明两者之间相似度较高，验证单元输出肯定结果，认为用户输入笔画与模版是正确匹配的，否则将否定这一笔画匹配，并返回验证失败的信号；

三段式笔画模型生成把一个笔画表示为三个相连的部分：头部、主体和尾部，其中笔画的头部是这一笔画与前一笔画相连的部分，而尾部是这一笔画与下一笔画相连的部分，主体是除了头部、尾部以外的笔画结构本体，当笔画匹配后一个笔画被拆分为两笔且验证正确时，拆分出来的两个笔画就被标记为一对“连笔”笔画，在这些笔画上建立三段式笔画模型，具体界定其头部、主体和尾部的范围；

所述拆笔为将一个笔画拆为两笔而成；

(4)、模板融合，把书法汉字模板与用户手写汉字相融合，从而使用户手写汉字具有该书法汉字模板的书法风格，产生美化结果。

2.根据权利要求1所述的手写汉字美化方法，其特征在于所述步骤(1)基于速度的书法笔画模拟，确定手写速度快时笔画宽度变小，手写速度慢时笔画宽度变大，从而定义了基于书写速度的笔段宽度的方程如下：

其中w是指当前的笔段的宽度，last_w是指前一个笔段的宽度，thres是一个判定阀值，f(v)＝exp(-A(v-B))+C，常数A，B，C能够调整书法笔画模拟的效果，以适应用户书写的习惯以及喜好，A表示笔画宽度随书写速度的改变而改变的剧烈程度，A越大则笔画宽度变化越剧烈，B表示正常书写速度，可根据用户书写习惯进行调整，C表示基本笔画宽度，即用户以正常书写速度书写时对应的笔画宽度。

3.根据权利要求1所述的手写汉字美化方法，其特征在于所述步骤(2)在载入书法汉字模板时，使用改进的二次判别函数分类器MQDF识别用户输入的汉字，从汉字模板库中自动调用与之相应的书法汉字模板，通过指定汉字模板库路径控制调用模板的书法风格，或者通过图形用户界面手动调用所需要的模板。

4.根据权利要求1所述的手写汉字美化方法，其特征在于所述三段式笔画模型生成首先使用动态时间规整DTW计算出每一笔画与其相应模板的特征向量间的距离，记为D，然后找出一对连笔笔画间的连笔笔段，从它们的连接点出发，分别往前、往后寻找第一个拐点，假设这两个拐点间的部分就是连笔笔段，再将对其进行验证，在验证阶段，把假设的连笔笔段从笔画主体中去除，然后取主体与模板进行第二次比较，记它与模板的特征向量间的动态时间规整距离为D′，如果D＞D′，说明假设正确，找到的确实为这一笔画与相邻笔画的连接部分，反之说明假设错误，该假设的连笔笔段归为笔画主体部分。

5.根据权利要求1所述的手写汉字美化方法，其特征在于所述步骤(4)模板融合运用相似性融合SARP把书法汉字模板的书写风格融合到用户手写汉字中，从而使用户输入汉字具有一定的书法风格，产生美化结果，具体实现如下：

将用户手写汉字模型和书法模板汉字模型都以参数化矩阵形式进行表征，记用户输入笔画的参数化矩阵为P_usr，其相应的模板的参数化矩阵为P_std，P_usr和P_std称为融合样本，模板融合如下式所示：

其中ω_usr和ω_std称为融合强度，反映了融合结果与相应融合样本的相似程度，取ω_usr+ω_std≡1，把模板融合的思想推广到多种书写风格融合，扩展为：

其中，k是不同书写风格的融合样本的序号，k＝1，2，...，n，通过模板融合，得到参数化矩阵P_new，即经过美化的汉字模型，再通过绘图函数把这一模型对应的汉字图形显示到图形用户界面中。