一种基于力信息的钢笔书法表达方法

摘要

一种基于力信息的钢笔书法表达方法，采用三维力传感器来获取钢笔笔尖与签字平面接触产生的三维手写力矢量信息。当有钢笔手写过程发生时，三维力传感器可以实时的感知和输出作用在其上的三维手写动态力信息变化，通过采集和转换这些信息，计算钢笔笔尖与纸张平面接触产生的笔触区域，然后根据力信息实现对笔触区域的操作和处理，实现在力信息下的钢笔书法表达效果。方法步骤包括：初始化三维力传感器，获得三维手写力数据，获得三维手写力信息数值，预处理计算，计算笔触区域。本发明使书写者能够真实体验由于手写力的不同而引起钢笔书法的表达差异，为在计算机上进行钢笔字的创作和书法训练，或在钢笔书法矫正中，提供一种新的技术手段。

主权项

一种基于力信息的钢笔书法表达方法，其特征在于：采用三维力传感器获取钢笔笔尖与签字平面接触产生的三维手写力矢量信息，即当有钢笔手写过程发生时，三维力传感器实时的感知和输出作用在其上的三维手写动态力信息变化，通过采集和转换这些信息，计算钢笔笔尖与纸张平面接触产生笔触区域，根据力信息对笔触区域进行操作和处理，实现在力信息下的钢笔书法表达，方法步骤是：a、初始化三维力传感器：包括提供电源需求、内存需求、零点修正，温度补偿以及接口驱动需求，以保证三维力传感器能够正确而有效的输出数据；b、获得三维手写力数据：包括当书写者开始进行钢笔书法时，三维力传感器会实时感知并输出书写者在签字过程所产生的力信号，通过采集和转换这些力信号，获得三维手写力数据R_x(i)、R_y(i)、R_z(i)，其中R_x(i)为t=iT时刻采集三维力传感器x轴方向上的力数据，R_y(i)为t=iT时刻采集三维力传感器y轴方向上的力数据，R_z(i)为t=iT时刻采集三维力传感器z轴方向上的力数据，i表示力数值采集的点数，T为系统采样周期；c、获得三维手写力数值：包括对获得的三维手写力数据R_x(i)、R_y(i)、R_z(i)通过解耦矩阵进行解耦处理，使每一维的输出只反映一个变量的变化，以获得真实和准确的手写力数值V_x(i)、V_y(i)、V_z(i)，其中V_x(i)为t=iT时刻x轴方向上的手写力数值，V_y(i)为t=iT时刻y轴方向上的手写力数值，V_z(i)为t=iT时刻z轴方向上的手写力数值，i表示力数值采集的点数，T为系统采样周期；d、预处理计算：包括滤波计算和平滑计算，以降低噪声对数值的影响，根据c步骤经解耦运算得到的三维手写力数值V_x(i)、V_y(i)、V_z(i)，分别经过滤波计算和平滑计算得到F_x(i)、F_y(i)、F_z(i)，其中F_x(i)为t=iT时刻x轴方向上的预处理后手写力数值，F_y(i)为t=iT时刻y轴方向上的预处理后手写力数值，F_z(i)为t=iT时刻z轴方向上的预处理后手写力数值，i表示力数值采集的点数，T为系统采样周期；e、计算笔触区域：包括获取垂直纸面的书写力、计算纸张表面下陷深度和计算每个笔触区域的半径，在钢笔书法中，轨迹深度表现为钢笔笔尖对纸面的压力，轨迹宽度表现为钢笔与纸张平面接触所形成的圆面笔触区域的半径；f、钢笔笔迹优化处理：包括计算当前笔触区域的颜色值、书写轨迹绘制、计算每个笔触区域中心着色点的最终颜色值和在屏幕上显示钢笔轨迹，当屏幕上钢笔笔迹显示时，为减少或消除由笔触区域形成的钢笔笔迹边界呈现出一些锯齿状毛刺现象，对形成的钢笔笔迹进行优化处理，其中采用步骤d预处理后的三维手写力数值F_x(i)、F_y(i)、F_z(i)来计算当前笔触区域的颜色值，并采用步骤d预处理后的三维手写力数值F_x(i)、F_y(i)、F_z(i)来确定的任意两个相邻的笔触区域二次曲线方程形式完成书写轨迹绘制。