專利名稱：描述漢字輪廓的混合樣條函數(shù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種描述信息處理用漢字輪廓的混合樣條函數(shù)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的硬件技術(shù)。
隨著漢字信息業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種漢字技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中至關(guān)重要的一項(xiàng)技術(shù)就是漢字字形的描述。
漢字字形的描述經(jīng)歷了從全點(diǎn)陣到矢量描述輪廓的各個(gè)階段，目前國內(nèi)外最先進(jìn)的技術(shù)已進(jìn)入函數(shù)描述輪廓的階段，即選用某種函數(shù)描述漢字輪廓。這種方法具有描述逼真、生動(dòng)，信息壓縮比大，字體變形不失真等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，但這些優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮在很大程度上取決于采用什么樣的函數(shù)來描述漢字輪廓。目前多數(shù)方法都是照搬國外一種描述西文字形輪廓的成功方法，即采用Bezier函數(shù)來描述漢字字形輪廓。
Bezier曲線上各點(diǎn)的方程式為
其中n為Bezier曲線控制多邊形的個(gè)數(shù)減1，Pi為各控制多邊形各頂點(diǎn)的位置向量，而Bi，n(u)＝ (n！)/(i！(1-u)！) (1-u)n-iui(i＝0，1，...，n)Bezier曲線雖然有很多優(yōu)點(diǎn)且成功地描述了西文字形，但將其用于漢字字形描述時(shí)，則由于漢字的復(fù)雜性(字體十分豐富、字形結(jié)構(gòu)復(fù)雜、筆形變化多端)，就表現(xiàn)出許多不足之處。比如，當(dāng)一條光滑線條的一端曲率變化很大而另一端曲率變化很小時(shí)，用Bezier曲線就難以描述;又如，當(dāng)兩條相切的光滑線條分別用Bezier曲線描述時(shí)，就不能保證還原后依然相切或在相切處有較大的冗余信息，等待。
所以，能否創(chuàng)造出一種符合漢字特點(diǎn)的新的函數(shù)方法，從而能夠較完美地描述漢字字形，就成為一個(gè)亟待解決的問題。
〔發(fā)明目的〕本發(fā)明的宗旨在于解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種漢字輪廓描述方法及實(shí)現(xiàn)該方法的硬件還原技術(shù)。該方法包括以下步驟
a)把每個(gè)漢字拆成多個(gè)筆劃。
b)把每個(gè)筆劃的邊緣分成若干個(gè)光滑段。劃分原則是直線與曲線分開，曲率大與曲率小的線段分開.
c)對于每個(gè)光滑段，用下列函數(shù)加以描述A+BU+CU2(0≤U≤1)P(U)= D+EU+FU2+GU3(1≤U≤2)H+IU+JU2(2≤U≤3)其中，P表示曲線上各點(diǎn)的位置向量，U為實(shí)參變量，A、B、C、D為系數(shù)向量，蘊(yùn)涵三個(gè)分段函數(shù)之間的特殊關(guān)系。
d)在上述方法的基礎(chǔ)上，將得到的曲線描述信息放在ROM中，用硬件電路(如ASIC芯片)實(shí)現(xiàn)從輪廓信息到點(diǎn)陣信息的還原。即CPU根據(jù)軟件的要求從ROM中取出字形的輪廓信息并進(jìn)行解釋，然后用命令方式將其送入ASIC芯片，芯片高速還原出所需字形的點(diǎn)陣信息，并將其置于SRAM中由CPU取用。上述過程的示意圖見圖4。
本發(fā)明的目的是提供一種漢字輪廓描述方法及實(shí)現(xiàn)該方法的硬件還原技術(shù)。該方法包括以下步驟a)把每個(gè)漢字拆成多個(gè)筆劃。
b)把每個(gè)筆劃的邊緣分成若干個(gè)光滑段。劃分原則是直線與曲線分開，曲率大與曲率小的線段分開.
c)對于每個(gè)光滑段，用下列形式的混合樣條函數(shù)描述曲線上各點(diǎn)A+BU+CU2(0≤U≤1)P(U)= D+EU+FU2+GU3(1≤U≤2)H+IU+JU2(2≤U≤3)其中P表示曲線上各點(diǎn)的位置向量;U為實(shí)參變量;A，B，...，J為系數(shù)向量，可從曲線上的三個(gè)采樣點(diǎn)坐標(biāo)值及導(dǎo)數(shù)值算得。
為使各段光滑連接，按以下方法確定兩段曲線連接點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)值即取從其中一段首點(diǎn)到另一段末點(diǎn)連成直線的斜率。
d)用硬件線路(如專用集成電路芯片ASIC)實(shí)現(xiàn)從輪廓信息到點(diǎn)陣信息的還原。還原工作包括按上述算式計(jì)算筆劃邊緣曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)，勾化筆劃邊緣的閉合曲線，填充該筆劃。該電路與其它電路的關(guān)系如圖4所示，其工作過程為CPU根據(jù)軟件的要求從ROM中取出字形的輪廓信息并進(jìn)行解釋，然后用命令方式將其送入ASIC芯片，芯片高速還原出所需字形的點(diǎn)陣信息，并將其置于SRAM中由CPU取用。


圖1及圖2表示本發(fā)明的漢字輪廓描述方法的示意圖。
圖3表示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的硬件線路示意圖。
本發(fā)明的漢字輪廓方法包括以下步驟a)把每個(gè)漢字拆成多個(gè)筆劃。
b)把每個(gè)筆劃的邊緣分成若干個(gè)光滑段。劃分原則是直線與曲線分開，曲率大與曲率小的線段分開.
c)對于每個(gè)光滑段AB，構(gòu)造下列函數(shù)描述其邊緣A+BU+CU2(0≤U≤1)P(U)= D+EU+FU2+GU3(1≤U≤2)H+IU+JU2(2≤U≤3)其中，P表示曲線上各點(diǎn)的位置向量，分量為X，Y;U為實(shí)參變量，A，B，...，J為待定系數(shù)向量，分量為Ax，Ay;Bx，By;...;Jx，Jy。
對于Y分量，參見圖1，有方程Ay+ByU+CyU2(0≤U≤1)Y(U)= Dy+EyU+FyU2+GyU3(1≤U≤2)Hy+IyU+JyU2(2≤U≤3)記Y(0)＝Y(jié)0，Y(1)＝Y(jié)1，Y(2)＝Y(jié)2，Y(3)＝Y(jié)3，Y在第1點(diǎn)對U的左導(dǎo)數(shù)為Dy1，Y在第1點(diǎn)對U的右導(dǎo)數(shù)為Dy2，Y在第2點(diǎn)對U的左導(dǎo)數(shù)為Dy3，Y在第2點(diǎn)對U的右導(dǎo)數(shù)為Dy4，則代入方程后可解出Ay＝Y(jié)0By＝-4Y1+5Y2-4Dy2-2Dy3Cy＝-3Y2+4Y3-6Dy4Dy＝-2Y0+2Y1-Dy1Ey＝12Y1-12Y2+8Dy2+5Dy3Fy＝4Y2-4Y3+5Dy4Gy＝Y(jié)0-Y1+Dy1Hy＝-9Y1+9Y2-5Dy2-4Dy3Iy＝-Y2+Y3-Dy4Jy＝2Y1-2Y2+Dy2+Dy3對于X分量，參見圖2，有方程Ax+BxU+CxU2(0≤U≤1)X(U)= Dx+ExU+FxU2+GxU3(1≤U≤2)Hx+IxU+JxU2(2≤U≤3)記X(0)＝X0，X(1)＝X1，X(2)＝X2，X(3)＝X3，
X在第1點(diǎn)對U的左導(dǎo)數(shù)為Dx1，X在第1點(diǎn)對U的右導(dǎo)數(shù)為Dx2，X在第2點(diǎn)對U的左導(dǎo)數(shù)為Dx3，X在第2點(diǎn)對U的右導(dǎo)數(shù)為Dx4，則代入方程后可解出Ax＝X0Bx＝-4X1+5X2-4Dx2-2Dx3Cx＝-3X2+4X3-6Dx4Dx＝-2X0+2X1-Dx1Ex＝12X1-12X2+8Dx2+5Dx3Fx＝4X2-4X3+5Dx4Gx＝X0-X1+Dx1Hx＝-9X1+9X2-5Dx2-4Dx3Ix＝-X2+X3-Dx4Jx＝2X1-2X2+Dx2+Dx3這樣就得到了描述該光滑曲線變化的參變量方程。令參量U在
區(qū)間中連續(xù)變化，即可得到該曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)(X(U)，Y(U))。
通常，一個(gè)漢字筆劃的邊緣是由多條光滑曲線相接而成的。在描述筆劃的整體輪廓時(shí)如何在離散計(jì)算的條件下處理各曲線的相接點(diǎn)從而保證筆劃邊緣的光滑，則是漢字曲線輪廓字技術(shù)中的又一關(guān)鍵技術(shù)。參見圖3，AB、BC、CD三條曲線相接。由于離散化和極限的原因，B點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)無法在計(jì)算過程中精確求出。但為保證相接點(diǎn)的光滑又必須得到B點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值。為了解決這個(gè)矛盾，本專利作者經(jīng)過大量實(shí)踐找到了一種十分有效的近似方法，即用直線AC的斜率作為B點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值，用直線BD的斜率作為C點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值(見圖3)。這種方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。
d)用硬件線路(如專用集成電路芯片ASIC)完成字形的還原。還原工作包括按上述算式計(jì)算筆劃邊緣曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)，勾化筆劃邊緣的閉合曲線，填充該筆劃。該電路與其它電路的關(guān)系如圖4所示。字形輪廓信息存于只讀存儲(chǔ)器ROM(如MASKROM)中，CPU根據(jù)軟件的要求從ROM中取出字形的輪廓信息并進(jìn)行解釋，然后用命令方式將其送入ASIC芯片，芯片高速還原出所需字形的點(diǎn)陣信息，并將其置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(如SRAM)中由CPU取用。
用本專利給出的方法描述漢字，能保證很高的信息壓縮比，便于實(shí)現(xiàn)全整數(shù)運(yùn)算。更重要的是，該方法具有極強(qiáng)的漢字描述能力，無論何種字體、何種字號(hào)，還原效果均十分完美。該函數(shù)的動(dòng)態(tài)性能很好，便于字形的構(gòu)造?？傊?，該方法使得輪廓漢字描述技術(shù)進(jìn)入了大小統(tǒng)一、字形生動(dòng)逼真、信息壓縮比高、還原高效的新境界。使用這種方法已制作了宋、仿宋、楷、黑四種字體的曲線輪廓字字形產(chǎn)品，可廣泛用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等許多應(yīng)用場合。
權(quán)利要求
1.一種描述信息處理用漢字輪廓的混合樣條函數(shù)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的硬件技術(shù)，該方法包括如下步驟a)把每個(gè)漢字拆成多個(gè)筆劃，其特征在于b)把每個(gè)筆劃的邊緣分成若干個(gè)光滑段，c)對于每個(gè)光滑段，用下列形式的混合樣條函數(shù)描述曲線上各點(diǎn)A+BU+CU2(0≤U≤1)P(U)= D+EU+FU2+GU3(1≤U≤2)H+IU+JU2(2≤U≤2)其中P表示曲線上各點(diǎn)的位置向量；U為實(shí)參變量；A，B，…，J為系數(shù)向量，可從曲線上的三個(gè)采樣點(diǎn)坐標(biāo)值及導(dǎo)數(shù)值算得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于按以下方法確定兩段曲線連接點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)值即取從其中一段首點(diǎn)到另一段末點(diǎn)連成直線的斜率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于用硬件線路(如專用集成電路芯片ASIC)實(shí)現(xiàn)從輪廓信息到點(diǎn)陣信息的還原。還原工作包括按上述算式計(jì)算筆劃邊緣曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)，勾化筆劃邊緣的閉合曲線，填充該筆劃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種描述信息處理用漢字輪廓的混合樣條函數(shù)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的硬件技術(shù)。該方法包括如下步驟a)把每個(gè)漢字拆成多個(gè)筆劃，其特征在于b)把每個(gè)筆劃的邊緣分成若干個(gè)光滑段，c)對于每個(gè)光滑段，用下列形式的混合樣條函數(shù)描述曲線上各點(diǎn) A+BU+CUP(U)＝D+EU+FU H+IU+JU其中P表示曲線上各點(diǎn)的位置向量；U為實(shí)參變量；A，B，…，J為系數(shù)向量，可從曲線上的三個(gè)采樣點(diǎn)坐標(biāo)值及導(dǎo)數(shù)值算得。
文檔編號(hào)G06K9/46GK1076042SQ9310257
公開日1993年9月8日 申請日期1993年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月15日
發(fā)明者陳中欣, 張翔鈞, 張建偉, 黃建新 申請人:北京市海淀區(qū)先鋒電子技術(shù)公司