[发明专利]汉字字形的生成方法及系统

说明书

本发明涉及一种汉字字形的生成方法及系统，用于汉字信息处理系统中高质量汉字字形的生成，特别适合于电脑精密照排系统等需要较高的字形质量及字形生成速度的应用领域。具体地说，本发明利用Post    script（简称ps）语言描述汉字的笔划轮廓，利用堆栈技术及独创的算法完成对汉字笔划的填充，从而生成整字字形。本发明独创的几种堆栈式的填充方法还可用于计算机图形处理领域中对任意闭合图形的填充。

目前在计算机汉字字形的生成方面主要有两类方法：一类是点阵法，一类是非点阵法。

点阵法的特点是，字库中直接存放字形的点阵描述或者某种直接压缩形式的点阵描述。生成字形时，直接从字库中取出点阵，或者依据某种逆压缩算法从压缩字库中还原出字形的点阵描述信息。点阵法存在一些难以避免的缺点，首先，它不适于进行缩放处理，特别是放大的字形，难以保证字形质量，如图1所示，放大后的字形有明显的锯齿状台阶;其次是字库存储量大，特别是，当为了得到大的字形并要求保证字形质量时，只能增加点阵的尺寸，而字库的存储量是随点阵尺寸的平方关系增加的。据统计，在电脑精密照排系统中，约需十几种字体，十几种字号，每种字体需收汉字六千至一万个，若用点阵法进行字形生成，则总的字库存储量约为2000兆字节。将如此巨大的存储量嵌入实际的系统可以说是不现实的，另外，直接压缩的点阵字库压缩比非常有限，不能从根本上解决存储量的矛盾。因此，点阵法不适合于如电脑精密照排系统等需要多种字体字号高质量汉字字形的应用场合。

非点阵法不是直接描述字形的点阵信息，而是将字形的特征抽象为某种结构，并对该结构采用数学手段进行描述。目前对非点阵法的探索结果，出现了诸如笔划函数法、字元组合法、矢量轮廓法等各种方法。在上述方法中，从字库储量、算法复杂性、特别是字形美观性等方面综合考虑，矢量轮廓法较好。

矢量轮廓法的特点是，用分段的小矢量（直线段）描绘出汉字字形的轮廓线，按照某种填充算法，由字形轮廓的矢量描述生成字形的点阵描述信息。该方法由于是直接地描述字形轮廓，因而具有较好的字形质量，但仍存在以下缺陷：首先，从字形描述上看，字形轮廓全由矢量（直线段）来描述，有欠精细，尤其在对曲线状笔划轮廓的描述上存在着固有的棱角或折线，如图2所示。字形放大时，失真会更加明显;在填充算法方面，目前一般采用直接排序的方法或“双点阵法”。直接排序的方法是先画轮廓线，然后对每条水平线上的轮廓点进行排序并根据排序的结果进行填充，算法繁琐，效率低;“双点阵法”比直接排序法效率有所提高，主要是比较有效地压缩了“排序”所需的时间，但算法仍较繁琐。而且，上述算法均属串行算法，即其画轮廓线与填充的步骤必须串行进行，这种特性，对于硬件实现时算法效率的进一步提高会有较大阻碍。

本发明的目的是，针对高质量汉字字形生成方面现有技术的缺陷，推出一种新型的汉字字形的生成方法及系统，从汉字字形的表示和字形生成算法两方面，对现有技术进行改进。本发明中对汉字字形的表示采用的是一种笔划轮廓描述法，属非点阵法一类，在描述轮廓的图形元素中除了直线段之外，还引入了圆弧和Bezier曲线，既缩小了字库的存储量，又增强了字形描述的精细、平滑和逼近程度;本发明采用“堆栈多填法”的派生算法完成字形的生成过程，不仅算法简洁，而且算法并行度高，其画轮廓线与填充的步骤是可以并行进行的，这种特性有利于对算法做高平行度的硬件加速;此外，本发明中所述的堆栈式的填充方法在计算机图形处理领域中闭合图形的填充方面亦具有新颖性和实用价值。

本发明中对汉字字形的描述是采用“笔划轮廓的PS描述法”，将整字分成笔划，用Post    Script（PS）语言（包括三种基本图素：直线段、圆弧和Bezier曲线）描述各个笔划轮廓线，即先给出一个起点，然后沿着轮廓线的行进方向，用PS图素将轮廓线依次分段地表示出来，最后回到起点。对所有笔划轮廓的描述应具有同样的描述方向，即同为顺时针或同为逆时针方向。如图4所示，沿轮廓线行进时，笔划部分始终位于轮廓线右侧者为按顺时针方向描述的笔划轮廓，反之为按逆时针方向描述的笔划轮廓。