Ubuntu+OpenCV学习汉字点阵

一、汉字点阵字库原理

1.1 汉字编码

区位码：

在国标 GD2312—80 中规定，所有的国标汉字及符号分配在一个 94 行、94 列的方 阵中，方阵的每一行称为一个“区”，编号为 01 区到 94 区，每一列称为一个“位”，编号为 01 位到 94 位，方阵中的每一个汉字和符号所在的区号和位号组合在一起形成的四个阿拉 伯数字就是它们的“区位码”。区位码的前两位是它的区号，后两位是它的位号。用区位码就 可以唯一地确定一个汉字或符号，反过来说，任何一个汉字或符号也都对应着一个唯一的 区位码。汉字“母”字的区位码是 3624，表明它在方阵的 36 区 24 位。

机内码：

汉字的机内码是指在计算机中表示一个汉字的编码。机内码与区位码稍有区别。如上所 述，汉字区位码的区码和位码的取值均在 1~94 之间，如直接用区位码作为机内码，就会 与基本 ASCII 码混淆。为了避免机内码与基本 ASCII 码的冲突，需要避开基本 ASCII 码 中的控制码(00H~1FH)，还需与基本 ASCII 码中的字符相区别。为了实现这两点，可以 先在区码和位码分别加上 20H，在此基础上再加 80H(此处“H”表示前两位数字为十六进制 数)。经过这些处理，用机内码表示一个汉字需要占两个字节，分别 称为高位字节和低位字 节，这两位字节的机内码按如下规则表示：
高位字节 = 区码 + 20H + 80H(或区码 + A0H)
低位字节 = 位码 + 20H + 80H(或位码 + AOH)

由于汉字的区码与位码的取值范围的十六进制数均为 01H~5EH(即十进制的 01~94)，所以汉字的高位字节与低位字节的取值范围则为 A1H~FEH(即十进制的 161~254)。 例如，汉字“啊”的区位码为 1601，区码和位码分别用十六进制表示即为 1001H，它 的机内码的高位字节为 B0H，低位字节为 A1H，机内码就是 B0A1H。

1.2 点阵字库结构

• 在汉字的点阵字库中，每个字节的每个位都代表一个汉字的一个点，每个汉字都是由一个矩形的点阵组成，0 代表没有，1 代表有点，将 0 和 1 分别用不同颜色画出，就形成了一个汉字。
• 字库根据字节所表示点的不同有分为横向矩阵和纵向矩阵，为了提高显示速度，于是便把字库矩阵做成纵向
• 常用的点阵矩阵有 12 ∗ 12 ,14 ∗ 14 , 16 ∗ 16 三 种字库

对于 1616 的矩阵来说，它所需要的位数共是 1616＝256 个位，每个字 节为 8 位，因此，每个汉字都需要用 256/8=32 个字节来表示。 即每两个字节代表一行的 16 个点，共需要 16 行，显示汉字时，只需一次 性读取 32 个字节，并将每两个字节为一行打印出来，即可形成一个汉字。 点阵结构如下图所示：

1.3 汉字点阵获取

利用区位码获取汉字

点阵起始位置 = ((区码- 1)*94 + (位码 – 1)) * 汉字点阵字节数

利用汉字机内码获取汉字

汉字的区位码和机内码的关系如下：
机内码高位字节 = 区码 + 20H + 80H(或区码 + A0H)
机内码低位字节 = 位码 + 20H + 80H(或位码 + AOH)
反过来说，我们也可以根据机内码来获得区位码：
区码 = 机内码高位字节 - A0H
位码 = 机内码低位字节 - AOH
将这个公式与获取汉字点阵的公式进行合并计就可以得到汉字的点阵位置。

二、汉字显示

2.1 项目

1.打开ubuntu新建文件夹用来存放代码、图片、24点阵.hz文件，ASCII码.zf文件

中文点阵字库及显示工具
提取码：2000

2.把图片、24点阵.hz文件，ASCII码.zf文件，logo.txt，粘贴到该路径下

3. 在testchinese下创建一个.cpp文件
   

2.2 代码

#include

#include

#include"opencv2/opencv.hpp"

#include

#include

#include

using namespace cv;

using namespace std;

void paint_chinese(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset);

void paint_ascii(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset);

void put_text_to_image(int x_offset,int y_offset,String image_path,char* logo_path);

int main(){

    String image_path="xjc.jpeg";//图片路径

    char* logo_path=(char*)"logo.txt";//学号姓名路径

    put_text_to_image(20,300,image_path,logo_path);

    return 0;

}



void paint_ascii(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset){

    //绘制的起点坐标

	Point p;

	p.x = x_offset;

	p.y = y_offset;

	 //存放ascii字膜

	char buff[16];           

	//打开ascii字库文件

	FILE *ASCII;

	if ((ASCII = fopen("Asci0816.zf", "rb")) == NULL){

		printf("Can't open ascii.zf,Please check the path!");

		//getch();

		exit(0);

	}

	fseek(ASCII, offset, SEEK_SET);

	fread(buff, 16, 1, ASCII);

	int i, j;

	Point p1 = p;

	for (i = 0; i<16; i++)                  //十六个char

	{

		p.x = x_offset;

		for (j = 0; j < 8; j++)              //一个char八个bit

		{

			p1 = p;

			if (buff[i] & (0x80 >> j))    /*测试当前位是否为1*/

			{

				/*

					由于原本ascii字膜是8*16的，不够大，

					所以原本的一个像素点用4个像素点替换，

					替换后就有16*32个像素点

					ps：感觉这样写代码多余了，但目前暂时只想到了这种方法

				*/

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				p1.x++;

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				p1.y++;

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				p1.x--;

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				

			}						

			p.x+=2;            //原来的一个像素点变为四个像素点，所以x和y都应该+2

		}

		p.y+=2;

	}

}



void paint_chinese(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset){//在图片上画汉字

    Point p;

    p.x=x_offset;

    p.y=y_offset;

    FILE *HZK;

    char buff[72];//72个字节，用来存放汉字的

    if((HZK=fopen("HZKs2424.hz","rb"))==NULL){

        printf("Can't open HZKf2424.hz,Please check the path!");

        exit(0);//退出

    }

    fseek(HZK, offset, SEEK_SET);/*将文件指针移动到偏移量的位置*/

    fread(buff, 72, 1, HZK);/*从偏移量的位置读取72个字节，每个汉字占72个字节*/

    bool mat[24][24];//定义一个新的矩阵存放转置后的文字字膜

    int i,j,k;

    for (i = 0; i<24; i++)                 /*24x24点阵汉字，一共有24行*/

	{

		for (j = 0; j<3; j++)                /*横向有3个字节，循环判断每个字节的*/

			for (k = 0; k<8; k++)              /*每个字节有8位，循环判断每位是否为1*/

				if (buff[i * 3 + j] & (0x80 >> k))    /*测试当前位是否为1*/

				{

					mat[j * 8 + k][i] = true;          /*为1的存入新的字膜中*/

				}

				else {

					mat[j * 8 + k][i] = false;

				}

	}

    for (i = 0; i < 24; i++)

	{

		p.x = x_offset;

		for (j = 0; j < 24; j++)

		{		

			if (mat[i][j])

				circle(image, p, 1, Scalar(255, 0, 0), -1);		  //写(替换)像素点

			p.x++;                                                //右移一个像素点

		}

		p.y++;                                                    //下移一个像素点

	}

}



void put_text_to_image(int x_offset,int y_offset,String image_path,char* logo_path){//将汉字弄上图片
//x和y就是第一个字在图片上的起始坐标
    //通过图片路径获取图片

    Mat image=imread(image_path);

    int length=18;//要打印的字符长度

    unsigned char qh,wh;//定义区号，位号

    unsigned long offset;//偏移量

    unsigned char hexcode[30];//用于存放记事本读取的十六进制,记得要用无符号

    FILE* file_logo;

    if ((file_logo = fopen(logo_path, "rb")) == NULL){

		printf("Can't open txtfile,Please check the path!");

		//getch();

		exit(0);

	}

    fseek(file_logo, 0, SEEK_SET);

    fread(hexcode, length, 1, file_logo);

    int x =130,y =290;//x,y:在图片上绘制文字的起始坐标

    for(int m=0;m<length;){

        if(hexcode[m]==0x23){

            break;//读到#号时结束

        }

        else if(hexcode[m]>0xaf){

            qh=hexcode[m]-0xaf;//使用的字库里是以汉字啊开头，而不是以汉字符号开头

            wh=hexcode[m+1] - 0xa0;//计算位码

            offset=(94*(qh-1)+(wh-1))*72L;

            paint_chinese(image,x,y,offset);

            /*

            计算在汉字库中的偏移量

            对于每个汉字，使用24*24的点阵来表示的

            一行有三个字节，一共24行，所以需要72个字节来表示

            如赵字

            区位码是5352

            十六进制位3534

            机内码就是d5d4

            d5-af=38（十进制），因为是从汉字啊开始的，所以减去的是af而不是a0，38+15等于53与区码相对应

            d4-a0=52

            */

            m=m+2;//一个汉字的机内码占两个字节，

            x+=24;//一个汉字为24*24个像素点，由于是水平放置，所以是向右移动24个像素点

        }

        else{//当读取的字符为ASCII码时

        wh=hexcode[m];

        offset=wh*16l;//计算英文字符的偏移量

        paint_ascii(image,x,y,offset);

        m++;//英文字符在文件里表示只占一个字节，所以往后移一位就行了

        x+=16;
 }



    }

    cv::imshow("image", image);

    cv::waitKey();

}

编译运行

g++ test.cpp -o test `pkg-config --cflags --libs opencv`

./test

2.3 结果

三、总结

通过这次练习，了解到了汉字点阵字库原理，知道如何去实现汉字的显示。初步学会使用，还不太熟练。

四、参考文献

点阵汉字的字模读取与显示
中文点阵字库及显示工具
提取码：2000