[发明专利]基于视频的虚拟毛笔建模方法

摘要

本发明公开了一种基于视频的虚拟毛笔建模方法，其实现过程是：(1)录制视频；(2)读取视频；(3)提取毛笔笔头；(4)获取毛笔笔头模型参数；(5)建立毛笔模型。本发明通过利用定制的特定颜色的毛笔笔头书写汉字的视频，利用图像处理技术从视频帧中提取毛笔建模参数进而实现毛笔建模，使得本方法建立的模型能够较好的模拟毛笔形变，并且计算速度更快，可用于三维虚拟绘制过程中，使创作者能够在电脑上进行书法创作。

主权项

1.一种基于视频的虚拟毛笔建模方法，其特征在于，录制特定毛笔书写汉字的过程，利用视频中毛笔笔头的颜色特征提取毛笔笔头图像，从视频帧中提取毛笔建模参数；该方法的步骤包括如下：(1)录制视频：录制特定毛笔书写单个汉字的过程，得到毛笔字书写视频；(2)从视频中未读过的帧图像中任意读取一帧图像；(3)获取毛笔笔头图像：(3a)从所选帧图像中随机选取一个未读过的像素点；(3b)选取像素点的红绿蓝RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，得到该像素点的色调值H、饱和度值S、亮度值V；(3c)将所选取像素点的色调值H值是否在毛笔笔头颜色对应的色调区间的取值范围内，若是，则执行步骤(3e)，否则，执行步骤(3d)；(3d)将所选取像素点的色调值H、饱和度值S及亮度值V设置为0，得到黑颜色的像素点；(3e)所选取帧图像中像素点是否选完，若是，则得到所选帧的毛笔笔头图像后执行步骤(4)，否则，执行步骤(3a)；(4)获取毛笔笔头模型参数：(4a)利用灰度值计算公式，计算所选帧的毛笔笔头图像中每个像素点的灰度值，将计算后所有像素点的灰度值，组成灰度化后的所选帧的毛笔笔头图像；(4b)使用最大类间方差法，计算灰度化后的所选帧的毛笔笔头图像的全局阈值；(4c)将灰度值大于等于全局阈值的像素点的灰度值设置为255，灰度值小于全局阈值的像素点的灰度值设置为0，所有像素点的二值组成二值化后的所选帧的毛笔笔头图像；(4d)采用图像边缘检测方法，对二值化后的所选帧的毛笔笔头图像进行边缘检测，得到所选帧的毛笔笔头的边缘图像；(4e)采用图像骨架提取方法，对二值化后的所选帧的毛笔笔头图像进行骨架提取，得到所选帧的毛笔笔头的骨架图像；(4f)在所选帧的毛笔笔头图像中建立以左上角为原点、水平方向向右为y轴、竖直方向向下为x轴的坐标系，得到对应的离散的边缘数据点(xk,yk)，k的取值范围为[1,M],M表示毛笔笔头骨架图像中灰度值为255像素点总数，利用三次贝塞尔曲线拟合离散的骨架数据点集中的数据点，得到所选帧的毛笔笔头的中轴线；(4g)将所选帧的毛笔笔头边缘图像上所有灰度值为255的每个像素点映射到毛笔笔头中轴线所在的坐标系中，得到对应的离散的边缘数据点(xj,yj)，j的取值范围为[1,N],N表示毛笔笔头边缘图像中灰度值为255像素点总数，利用三次贝塞尔曲线拟合所有离散的边缘数据点，得到所选帧的毛笔笔头的边缘曲线；(4h)将毛笔笔头的中轴线等分为K段，将每个等分点pn处的中轴线的垂线与毛笔笔头的边缘曲线的交线段的长度赋值给过等分点pn的毛笔笔头模型的椭圆的长轴直径Dn，0≤n≤K，K表示等分点个数；(4i)判断毛笔笔头中轴线是否为一条直线段，若是，则执行步骤(4j)，否则执行步骤(4k)；(4j)取经过等分点pn的毛笔笔头模型的椭圆的短轴直径Cn等于取经过等分点pn的椭圆长轴直径Dn；(4k)按照椭圆短轴直径计算公式，计算经过等分点pn的椭圆短轴直径Cn；(5)建立毛笔模型，当前的毛笔模型是由K个经过毛笔中轴线等分点pn的长轴直径为Dn、短轴直径为Bn的椭圆组成的，这些椭圆垂直于毛笔中轴线，K为毛笔中轴线等分点的个数；(6)判断是否读取完视频中所有帧图像，若是，则执行步骤(7)，否则，执行步骤(2)；(7)得到所有帧图像帧对应的毛笔模型。