[发明专利]一种书法浮雕建模方法

权利要求书

1.一种书法浮雕建模方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、将字体网格化：以单幅书法图像为输入，将书法图像中的字体进行三角网格化处理，得到多个封闭的笔画区域，并对每个笔画区域的边界环进行优化；

S2、基于法向估计构建均匀高度场：根据笔画区域的边界顶点法向，通过求解拉普拉斯线性系统插值该笔画区域的内部顶点法向，并通过顶点法向的z分量计算该笔画区域的内部顶点的高度坐标值，从而将2D笔画区域转换为3D浮雕形式的均匀高度场；

S3、基于笔画宽度构建非均匀高度场：根据笔画区域的边界顶点的高度坐标值，通过拉普拉斯增量变换插值内部顶点的高度坐标值，生成非均匀高度场；

S4、合成并风格化高度场：将均匀高度场和非均匀高度场线性叠加为混合高度场后，非线性压缩混合高度场，生成可调节参数的高度场；

S5、通过参数调节，构建多样书法浮雕。

2.根据权利要求1所述的一种书法浮雕建模方法，其特征在于步骤S1中，输入的书法图像为灰度图像，且书法图像中笔画边缘清晰且连续。

3.根据权利要求1所述的一种书法浮雕建模方法，其特征在于步骤S1中，将书法图像中的字体进行三角网格化处理时，遵循三角网格面片的拓扑连接规则，根据像素灰度值将相邻像素拓扑连接为三角网格面片；

三角网格面片的拓扑连接规则包括：

规则1：四个相邻的像素分别为像素Ⅰ、像素Ⅱ、像素Ⅲ和像素Ⅳ，像素Ⅰ、像素Ⅱ、像素Ⅲ和像素Ⅳ按逆时针方向呈矩形矩阵排布，如果上述四个像素的灰度值均大于给定阈值，则像素Ⅰ、像素Ⅱ和像素Ⅲ连接为一个三角网格面片，像素Ⅲ、像素Ⅳ和像素Ⅰ连接为一个三角网格面片；

规则2：根据规则1，如果三角网格面片中一个像素的灰度值大于阈值，另外两个像素的灰度值在阈值范围之外，则该三角网格面片保留；

规则3：根据规则1，如果三角网格面片中两个像素的灰度值均大于阈值，第三个像素的灰度值在阈值范围之内，则该三角网格面片去除；

规则4：根据规则1，如果三角网格面片中三个像素的灰度值均大于阈值，则该三角网格面片去除。

4.根据权利要求1所述的一种书法浮雕建模方法，其特征在于步骤S1中，对每个笔画区域的边界环进行优化的方法为：采用分段样条函数对边界环进行参数拟合，具体为：

S101、以拟合前和拟合后边界顶点的位置变动量为狄利克雷边界条件，采用硬约束对笔画区域进行变形操作，通过求第一解线性系统计算该笔画区域中所有顶点的位置变动量，第一线性系统为：

其中，n为顶点的总数量，k为边界顶点的数量，n'为内部顶点的数量、且n'＝n-k，d_i为该笔画区域中所有顶点的位置变动量、且i＝0,1,......n，p_s为拟合前边界顶点位置、且s＝n'+1,......n，c_s为拟合后边界顶点位置、且s＝n'+1,......n，L为拉普拉斯-贝尔特拉米算子，L∈R^n'×n'，I_k为单位矩阵，L的矩阵元素如第一稀疏矩阵所示，第一稀疏矩阵为：

N(v_i)为顶点v_i的一环邻域，w_ij＝(cotα_ij+cotβ_ij)/2，α_ij和β_ij是网格边v_iv_j相对的三角形内角；

S102、将拟合前顶点的位置和顶点的位置变动量进行线性叠加，得到变形后顶点的位置v′_i，v′_i＝v_i+d_i，i＝0,1,……n。