[发明专利]一种书法浮雕建模方法

说明书

本发明公开了一种书法浮雕建模方法，属于书法浮雕建模方法领域，要解决的技术问题为现有浮雕模型中缺乏多样化、高度和截面形状调节受限；其方法包括：S1、将字体网格化：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：通过谐波传播计算该笔画区域的内部顶点法向，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：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：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。

技术领域

本发明涉及书法浮雕建模方法领域，具体地说是一种书法浮雕建模方法。

背景技术

汉字是中国历史文化的重要传承工具，而书法则是基于汉字的一种艺术表达形式，一般用毛笔书写而成。为了能长久保存，许多书法作品以浮雕的形式雕刻在石块或木板上，呈现出独特的艺术魅力。

常见的书法浮雕有扁平型和曲面型两种形式，扁平型浮雕的高度值均匀一致，结构相对简单；曲面型浮雕为光顺的流型曲面，具有更强的立体感。

传统书法浮雕由手艺匠人手工制作，费时、费力，效率不高。近年来，随着计算机辅助艺术设计和数控加工技术的不断发展，书法浮雕的多样性和可加工性得到了极大提高。利用ArtCAM、Zbrush等建模软件，用户可以设计多种类型浮雕作品，并输出到数控设备进行模型加工制作。

虽然现有软件能完成书法浮雕的常规设计工作，但对于复杂曲面形状并未提供完整的解决方案，建模流程往往需要较多的人机交互，已经出现的自动建模方法虽然满足一定的设计要求，但在字体截面形状、笔画一致性方面仍存在不足。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种书法浮雕建模方法，来解决现有浮雕模型中缺乏多样化、高度和截面形状调节受限的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：

一种书法浮雕建模方法，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。通过均匀高度场和非均匀高度场的叠加，可根据需要调节参数，生成不同风格的书法浮雕。

进一步的，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。对于分辨率不高或者字体模糊的图像，可采用图像处理方法或者专用软件进行预处理。

进一步的，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；