[发明专利]一种三维书法碑刻或牌匾自动生成方法

权利要求书

1.一种三维书法碑刻或牌匾自动生成方法，包括以下步骤：

1)用户交互输入书法碑刻或牌匾的拓片或者照片；

2)输入生成三维书法碑刻或牌匾的模型类型；

3)输入碑刻或牌匾雕刻模式：阴刻、阳刻或阴阳刻；

4)对输入的碑刻或牌匾的拓片或者照片进行轮廓检测，步骤如下：

使用基于局部区域尺度可变的活动轮廓模型对输入的拓片或者照片I进行轮廓检测，将图像分割成K-1个不连续的笔画区域SR_i和背景区域BR，其中笔画区域由单个孤立笔画或者有交叉的多个笔画组成，I表示成：

I=∪i=1K-1SRi+BR]]>

得到分割区域图；

5)对检测结果进行二维欧氏距离变换，生成距离场，作为文字表面初始高度估计；包括如下步骤：

a、对于每个笔画区域SR_i，其内部的点P＝{p∈SR_i}设置为非特征点，背景区域BR内的点P′＝{p′∈SR_i}设置为特征点。

b、采用斜切距离变换近似计算每一个非特征点p′到与其最近的特征点p的二维欧氏距离值，得到距离灰度图，即距离场D，将该距离场D作为三维书法碑刻或牌匾中的文字表面的初始高度估计；

6)若执行指令为碑刻时，则：

定义阴刻、阳刻和阴阳刻的调制函数分别为HM1、HM2和HM3，其中HM1＝-u×hmax，HM2＝u×hmax，HM3＝(u-1)×hmax，这里d_x，y表示像素(x，y)的距离值，d max为d_x，y，((x，y)∈P)集合中的最大值，hmax为文字最大高度，hmax＜1；

根据选择的碑刻雕刻模式，使用对应的调制函数HM1、HM2或HM3作用于距离场D的每一点，得到调整后的距离场D′；

7)若执行指令为牌匾时，则：

a、输入截断系数a，0＜a＜1；

b、定义阴刻、阳刻和阴阳刻的调制函数分别为HM1′、HM2′和HM3′，其中

HM1′=-ua×hmax,(u<a)-hmax,(u≥a),]]>

HM2′=ua×hmax,(u<a)hmax,(u≥a),]]>

HM3′=(ua-1)×hmax,(u<a)0,(u≥a),]]>这里d_x，y表示像素(x，y)的距离值，dmax为d_x，y，((x，y)∈P)集合中的最大值，hmax为文字最大高度，hmax＜1，当文字高度上升到截断系数a时进行截断；

根据选择的牌匾雕刻模式，使用对应的调制函数HM1′、HM2′或HM3′作用于距离场D的每一点，得到调整后的距离场D′；

8)生成文字表面高度估计GH；步骤如下：

a、对调制后的距离场D′采用高斯滤波进行平滑处理，高斯滤波的核取距离场D′中的最大像素值d′max；

b、将分割区域图中的笔画区域像素值设置为1，背景区域像素值设置为0，得到分割区域图的二值模板，将分割区域图的二值模板和高斯滤波后的图形做乘积运算，运算结果作为文字表面高度估计GH，对于碑刻GH＝G(HMi)(i＝1、2或3)，对于牌匾GH＝G(HMi′)(i＝1、2或3)，这里G表示高斯滤波及乘积复合函数；

9)根据选择的碑刻或牌匾的雕刻模式生成背景区域高度估计BH，将背景区域高度估计BH与文字表面高度估计GH叠加得到刻字表面的高度估计LH；步骤如下：

a、用L表示完整的书法碑刻或牌匾的刻字表面，LH表示L的高度估计，用BL表示背景区域BR对应的表平面，BH表示表平面BL的高度估计，用H_init表示雕刻前介质表面的初始高度，根据选择的文字雕刻模式生成背景区域表平面高度BH，用n表示雕刻方式，其由如下方程确定：

BH=Hinit,(n=1)Hinit-hmax,(Hinit>hmax,n=2)Hinit,(n=3)]]>

其中n＝1表示阴刻雕刻方式，n＝2表示阳刻雕刻方式，n＝3表示阴阳刻雕刻方式，

b、将背景区域高度BH与文字表面高度估计GH叠加得到刻字表面的高度估计LH，其由如下方程计算：

LH＝BH+GH  (n＝1或3时，BH＞hmax)

10)生成细节高度估计；步骤如下：

a、将输入的书法碑刻或牌匾的拓片或者照片转换成灰度图，得到的灰度图进行反相操作，对灰度图中每个笔画区域SR_i计算出该区域的平均灰度srg_i，对背景区域BR计算出该区域的平均灰度brg；

b、将碑刻或牌匾灰度图中的每个笔画区域SR_i内的像素值分别减去对应的平均灰度srg_i，背景区域BR减去灰度brg，得到细节高度估计Hd；

11)将刻字表面高度估计LH和细节高度估计Hd分别进行归一化，按照公式H＝(1-b)LH+bHd叠加刻字表面高度估计LH和细节高度估计Hd生成书法碑刻或牌匾的高度估计并输出，式中b为叠加比例，0＜b＜1。