文献综述

• 《数字化书法和绘画中虚拟画笔建模技术研究进展与展望》

作为文房四宝之首,书画艺术创作中使用的画笔在虚拟绘制中有至关重要作用。富有表现力的虚拟画笔模型能够反映真实画笔的行为特点,极大增强绘制过程和绘制效果的真实感。本文通过归纳和综述虚拟画笔建模国内外研究工作进展,总结了有代表性的画笔模型建模方法及其优点与存在的问题,重点论述了目前基于物理、经验建模方法的原理及其仿真效果,讨论了画笔与宣纸、宣纸与水墨、用户与绘制设备之间的交互行为对虚拟画笔建模的影响。最后,从虚拟现实角度分析了虚拟绘制领域目前面临的主要挑战及存在的问题,并展望虚拟画笔建模技术未来可能突破的方向。

• 《结合模糊支持向量机的曲线类比在书法风格仿真中的研究》

通过学习有限的输入字帖,实时全自动地独立创作出风格迥异的书法作品是计算机艺术仿真研究领域中的一个重要方向。提出了一种结合模糊支持向量机(FSVM)的曲线类比学习算法,能够根据用户设定的参数生成各种风格的书法作品。首先将字帖图像转换为层次化的笔画结构模型,通过FSVM检索骨架结构相似点的序列进而对其进行曲线类比与演化,最后经过处理选择得到新风格的字体。仿真实验结果表明,基于FSVM的曲线类比算法能根据输入的不同风格书法图像和用户的参数设定生成大量新颖的书法风格。

• 《基于力反馈技术三维模型表面书法仿真研究》

工业产品外观设计在现代工业产品开发过程中发挥着越来越重要的作用,产品外观包括产品外形和表面装饰,通常采取计算机辅助工业设计方法(Computer Aided Industrial Design,CAID)进行设计。在工业产品外观设计领域,虚拟产品装饰在开发过程中起着越来越重要的作用,设计师对带有中国书法元素的虚拟产品表面装饰要求越来越高,然而在实际的虚拟产品表面装饰的过程中,设计师难以通过虚拟绘制系统对书法中笔道的形状及风格进行精准的控制,因此本文做了以下研究:由于中国书法风格各有千秋,因此本文专门选取了中国书法中极为有代表性的行书作为研究对象,本文把力反馈技术引入虚拟绘制系统,提出一种基于力反馈技术三维模型表面书法仿真方法。首先分析毛笔在三维虚拟绘制中的受力和变形,构建基于力反馈技术的虚拟毛笔模型,分析了毛笔和3D模型表面发生碰撞时的特点,提出了一种三维产品表面与虚拟毛笔之间的碰撞检测方法,建立最小包围球并采用局部映射的方法将形成的二维笔触实时映射到三维产品表面,叠加形成三维笔道,然后对大量行书特征进行分析,构建行书笔划连接件及笔段模型的特征库,建立了一套行书笔划判别规则对特征库进行调用,并采用纹理映射技术对形成的笔划进行飞白处理,完成独具特色的三维物体模型表面书法仿真。最后详细地介绍了虚拟绘制系统,将Phantom Desktop力反馈设备与所搭建的软件系统结合,使用户在虚拟绘制过程中能够感受到真实的反馈力,从而调整后续书写施力大小,实现虚拟系统中人机交互的行书书法仿真。仿真结果表明,该方法能够获得较好的书法虚拟绘制效果。

• 《毛笔书法临帖的计算机评价》

针对书法初学者学习的特点,基于计算机辅助技术,根据适用于初学者的书法水平评价标准,提出相似度的算法。将初学者的临帖作品通过扫描或拍照后输入计算机,利用计算机图像处理技术进行临帖作品预处理。通过图像骨架、不变矩、灰度投影等方法,对临帖字体的结体特征、点画形态和章法布局的特征进行描述。对临帖字体与原碑帖字体进行相似度计算,实现对书法初学者临帖作品综合评价的辅学系统。

• 《书法临帖计算机评价的研究》

书法是我国地道纯粹的民族文化，从过去到现在，一直是传播知识、传承文明、弘扬思想的载体。近年随着国学热，书法教育受到重视，书法爱好者也不断增多。教育部先后出台了《关于中小学开展书法教育的意见》与《中小学书法教育指导纲要》，但我国中小学书法教育的发展仍举步维艰，书法教育在普及过程中出现了很多问题。临帖是步入书法圣殿的必由之路，自古功成名就的书法大家，无不是从临帖起步的。临帖要求初学者写得尽量与范本相似，通过细致入微的模仿，为形成独到的风格打下坚实的基础。由于临帖初期对“形似”的要求较高，故可将初学者的临帖作品通过扫描或拍摄输入计算机，利用计算机图像处理技术与原碑帖进行比较，来评价临帖的效果。这样不但减少了书法教师的工作量，还能暂时弥补部分书法教师在专业能力上的欠缺。另外，本课件的界面遵循娱乐化规则设计，能够寓学于乐，激起青少年学习书法艺术的热情。本研宄是为了开发一个书法学习辅助系统，让用户（书法初学者）通过计算机辅助，对自己的临帖作品进行评价。课题的研宄中，主要开展了以下几个方面的工作：(1)分析书法字图像的特点，找出预处理方法：首先切除原始图像中多余部分，实验两种自适应阈值算法，选择迭代法对图像进行二值化处理，最后将碑帖和临帖作品单个书法字的二值图像通过剪切、缩放，处理成同样大小；(2)结合书法学习步骤和各阶段要求，根据适用于初学者的书法水平评价标准，即结体特征、点画形态和章法布局，提出了相似度的算法；(3)使用形态学方法提取图像骨架、不变矩、灰度投影来描述书法字体的结体特征、点画形态和章法布局三方面的特征，并进行相似度计算；(4)按照章法布局，结体特征，点画形态这样的顺序设计实验程序界面，结合前面两点，实现了对书法初学者临帖效果进行评价的辅学系统。