科创中国

该项目研发出一种面向书法汉字的计算机虚拟雕刻技术：首先，对二维的书法作品的原始图像二值化，提取书法汉字的字形特征信息，并为该书法作品中所有汉字构造点光源边界；然后，基于光照衰减模型，计算书法汉字的初始深度图；再根据书法汉字图像的灰度值大小，获取书法汉字笔力分布信息，计算深度权重矩阵；最后，利用深度权重矩阵，对书法汉字的初始深度图进行优化，进而构造三角面片，渲染生成三维的书法汉字虚拟雕刻作品。本发明可以生成深度变化自然、笔画交叉部位过渡平滑的书法汉字虚拟雕刻作品，并且在计算书法汉字像素点深度的过程中考虑了书写力度因素，增强了书法汉字虚拟雕刻作品的生动性。本发明可用于虚拟现实、计算机辅助制造等领域。

本发明与现有技术相比的有益特点是： 1. 所生成的三维书法汉字在自然美感方面，与现有的技术相比有很大的优越性，深度变化平滑且无明显规律； 2. 所生成的三维书法汉字在笔画交叉部位的处理上，与现有的技术相比有很大的优越性，笔画连接部位过渡平滑自然，完全没有“焊接”的现象； 3. 实现了一种由汉字书法图像灰度值变化情况获取书法汉字上的笔力分布信息并将其量化的方法。 4. 将书法汉字上的笔力分布信息体现在书法汉字虚拟雕刻的结果中，使得书法汉字虚拟雕刻结果更加生动，更加接近书法汉字雕刻家的实际作品。

一种面向书法汉字的计算机虚拟雕刻方法:首先,对二维的书法作品的原始图像二值化,提取书法汉字的字形特征信息,并为该书法作品中所有汉字构造点光源边界;然后,基于光照衰减模型,计算书法汉字的初始深度图;再根据书法汉字图像的灰度值大小,获取书法汉字笔力分布信息,计算深度权重矩阵;最后,利用深度权重矩阵,对书法汉字的初始深度图进行优化,进而构造三角面片,渲染生成三维的书法汉字虚拟雕刻作品.本发明可以生成深度变化自然,笔画交叉部位过渡平滑的书法汉字虚拟雕刻作品,并且在计算书法汉字像素点深度的过程中考虑了书写力度因素,增强了书法汉字虚拟雕刻作品的生动性.本发明可用于虚拟现实,计算机辅助制造等领域.

北航工研院相关研发团队

随着虚拟现实技术的逐步成熟和人们对它的逐步认识,人们在现实生活中越来越多地使用三维虚拟图像,来形象逼真地表现其效果.虚拟雕刻是在虚拟世界中对实际雕刻的模仿.由于仿真,修改和变形几乎无须材料和加工成本,因此可以作为真实雕刻产品的设计工具,也可独立进行艺术欣赏. 在对比了几种常用的图形技术后,采用了基于Java3D图形开发工具作为平台的交互式建模技术,以形成具有雕刻表面的形体,不需要集合运算的直接支持就可以实现虚拟雕刻功能. 采用表面建模技术,构建索引曲面建立原始物体,用鼠标代替虚拟凿子,通过改变构成原始物体表面的点的坐标的方法,从而使物体表面产生凹陷的效果,实现雕刻的功能.本文主要论述了在Java语言环境下利用Java3D图形开发工具实现虚拟雕刻效果的过程:包括虚拟雕刻技术涉及到的相关概念和开发环境Java3D的介绍;系统的设计目标和技术路线;利用Java3D创建雕刻场景的过程和方法;用户界面的创建及相应的操作;虚拟雕刻的执行步骤和涉及到的计算. 对于场景的存储,使用了数据持久化技术.具体应用了Java语言提供的对象序列化文件技术,将表示场景的相关对象依次存入到用户自定义的对象文件中.下次打开场景文件的时候,将文件中存储的对象依次取出并赋值给程序的相应对象,即可恢复场景。

本成果可支持技术转让，技术合作，技术咨询等方式合作。