自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)實現(xiàn)書法實時書寫的方法
【專利摘要】一種自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)實現(xiàn)書法實時書寫的方法，所述系統(tǒng)包括輸入系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)三部分，用戶通過輸入系統(tǒng)將毛筆筆刷以及手指觸摸信息圖像通過攝像頭輸入給中央處理系統(tǒng)，由中央處理系統(tǒng)進行圖像的接收，并對書寫筆刷信息以及手勢信息分別進行提取和處理，并將生成的反饋圖像進行輸出，之后，輸出系統(tǒng)將完成的筆刷以及界面圖像呈現(xiàn)在書寫桌面上，通過調(diào)整將圖像信息與用戶書寫行為對應上，從而形成了一種所見及所寫的實時交互環(huán)境。用戶通過本系統(tǒng)能夠在日常的書寫狀態(tài)下進行書法藝術的創(chuàng)作，同時又能實時的看到所寫的內(nèi)容，處于一種最自然的交互狀態(tài)。
【專利說明】自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)實現(xiàn)書法實時書寫的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于書法數(shù)字化的研究領域，涉及一種自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)進行書法實時書寫的方法。
【背景技術】
[0002]自然交互數(shù)字書法系統(tǒng)融合了圖像捕捉技術、圖像處理技術、多點觸摸技術、自然化人機交互技術、手勢識別技術、多媒體技術、數(shù)據(jù)采集處理技術、照明技術等高科技手段，采用投影儀顯示裝置產(chǎn)生書法圖像與筆觸重合的書寫環(huán)境，使操作者有所見即縮寫的實時書與空間。
[0003]現(xiàn)有的書法數(shù)字化系統(tǒng)中，注重的是通過計算機技術對書法藝術進行數(shù)字化的模擬，通過對毛筆結(jié)構(gòu)以及墨跡擴散的研究，之后數(shù)字化模擬出書法藝術的書寫筆跡。這個過程很好的表現(xiàn)了書法藝術的同時，也存在著兩個缺點:首先在系統(tǒng)的交互性上，現(xiàn)有研究和技術中，存在著交互性不強且交互不自然的缺點，用戶無法在日常書寫狀態(tài)下來完成書法的數(shù)字化創(chuàng)作。此外，在書法筆跡表現(xiàn)上，數(shù)字化模擬并不能夠反應出書法真實的書寫狀態(tài)，書寫用筆多樣的形態(tài)是用模擬無法表現(xiàn)出來的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決自然交互技術在書法數(shù)字化中的應用，由于現(xiàn)有的數(shù)字化書法系統(tǒng)具有交互性不強以及筆跡不夠真實的缺點，本發(fā)明提供了一種新型的自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)，用戶可在自然交互界面下以一種日常書寫狀態(tài)來進行書法創(chuàng)作，并也能夠?qū)üP跡真實的展示出來。同時，該發(fā)明也可以作為一種展示系統(tǒng)來實時的傳播書法家的書寫過程。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)，包括輸入系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)三部分，其中:
所述輸入系統(tǒng)包括書桌、燈箱、毛筆、硯臺、直流燈管和高清攝像頭，所述書桌的上表面為透明玻璃板，用于放置燈箱、毛筆和硯臺，所述燈箱的底部為半透明板，其側(cè)壁設置有直流燈管，用于提供無影光源；書桌下方放置高清攝像頭，用于采集半透明板上方的毛筆筆刷以及手指的影像信息，并連接到中央處理系統(tǒng)；
所述中央處理系統(tǒng)用于識別輸入系統(tǒng)中攝像頭傳入的毛筆筆刷以及手指的影像信息，對毛筆筆刷以及用戶操作輸入信息進行處理，并生成書寫圖像傳入到輸出系統(tǒng)中；
所述輸出系統(tǒng)為投影儀，根據(jù)中央處理系統(tǒng)傳入的書寫圖像通過投影儀投射到輸入系統(tǒng)燈箱的半透明板上，實現(xiàn)書法創(chuàng)作的實時顯示。
[0006]上述系統(tǒng)中，所述的燈箱為底部為半透明板的方形燈箱，其四壁并聯(lián)四個同等功
率的直流燈管。[0007]上述系統(tǒng)中，所述的中央處理系統(tǒng)為平板電腦或PC機。
[0008]一種利用上述系統(tǒng)實現(xiàn)書法實時書寫的方法，用戶通過輸入系統(tǒng)將毛筆筆刷以及手指觸摸信息圖像通過攝像頭輸入給中央處理系統(tǒng)，由中央處理系統(tǒng)進行圖像的接收，并對書寫筆刷信息以及手勢信息分別進行提取和處理，并將生成的反饋圖像進行輸出，之后，輸出系統(tǒng)將完成的筆刷以及界面圖像呈現(xiàn)在書寫桌面上，通過調(diào)整將圖像信息與用戶書寫行為對應上，從而形成一種所見及所寫的實時交互環(huán)境。
[0009]本發(fā)明針對傳統(tǒng)書法藝術進行數(shù)字化創(chuàng)作，使用攝像頭獲取筆刷形狀以及手勢點信息，并利用多點觸摸、圖像識別處理等技術，使人們在自然交互界面下，以一種日常狀態(tài)來完成書法的數(shù)字化書寫。該系統(tǒng)為書法藝術提供了一種新的數(shù)字化思路，用戶在自然交互的狀態(tài)下進行書寫的同時也記錄了書法真實的書寫筆跡。通過對書寫者筆跡以及手勢圖像信息的記錄，傳入計算機并進行圖像的識別和處理，同時通過投影儀等設備將計算機處理后的筆跡信息以及手勢命令反饋給書寫者，從而達到了一種自然的交互狀態(tài)。本發(fā)明可應用于書法藝術的教學、日常書寫以及數(shù)字展示領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明提供的自然交互界面書法數(shù)字化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0011]為了能夠更清晰地闡明本發(fā)明的特點和工作基本原理，以下結(jié)合附圖及實施方式，對本發(fā)明進行說明。
[0012]本實施方式提供了一種互動投影心理沙盤游戲系統(tǒng)，如圖1所示，包括:輸入系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)，其中:
輸入系統(tǒng)包括書桌、燈箱、毛筆、硯臺、直流燈管和高清攝像頭，所述書桌的表面透明，具體做法是將桌面中間掏空并用透明玻璃替換掏空區(qū)域，書桌上放置燈箱，其四壁采用直流燈管，并且貼近書桌的表面為半透明材質(zhì)，用于呈現(xiàn)輸出系統(tǒng)的輸出圖像，毛筆、硯臺可以擺放在燈箱的兩側(cè)，最后是攝像頭的選擇上，根據(jù)燈箱燈管類型，直流日光燈管對應普通高清攝像頭或直流紅外燈管和紅外高清攝像頭。用戶可結(jié)合設計現(xiàn)狀，進行筆刷以及手指觸摸信息的輸入。
[0013]中央處理系統(tǒng)為平板電腦或PC機，對輸入系統(tǒng)攝像傳入圖像進行處理識別，具體表現(xiàn)為:用于識別輸入系統(tǒng)中攝像頭傳入的毛筆筆刷以及手指的影像信息，對毛筆筆刷以及用戶操作輸入信息進行處理，并生成書寫圖像傳入到輸出系統(tǒng)中；
輸出系統(tǒng)主要包括投影儀、顯示器等設備。根據(jù)中央處理系統(tǒng)傳入的書寫圖像通過投影儀投射到輸入系統(tǒng)燈箱的半透明板上，實現(xiàn)書法創(chuàng)作的實時顯示。同時也可以將書法書寫圖像通過顯示器展示到任意位置。
[0014]具體實施過程為:用戶通過輸入系統(tǒng)將毛筆筆刷以及手指觸摸信息圖像通過攝像頭輸入給中央處理系統(tǒng)，由中央處理系統(tǒng)進行圖像的接收，并對書寫筆刷信息以及手勢信息分別進行提取和處理，并將生成的反饋圖像進行輸出，之后，輸出系統(tǒng)將完成的筆刷以及界面圖像呈現(xiàn)在書寫桌面上，通過調(diào)整將圖像信息與用戶書寫行為對應上，從而形成了一種所見及所寫的實時交互環(huán)境。
[0015]采用本【具體實施方式】提供的技術方案，解決了自然交互技術在書法數(shù)字化中的應用，一改現(xiàn)有系統(tǒng)對書法藝術模擬的思路，通過圖像記錄的方式來真實的表現(xiàn)書法藝術。用戶通過本系統(tǒng)能夠在日常的書寫狀態(tài)下進行書法藝術的創(chuàng)作，同時又能實時的看到所寫的內(nèi)容，處于一種最自然的交互狀態(tài)。為書法數(shù)字化提供了可行的新思路，將書法藝術更加真實數(shù)字化的表現(xiàn)出來。
[0016]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，這些【具體實施方式】都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)，包括輸入系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)三部分，其特征在于: 所述輸入系統(tǒng)包括書桌、燈箱、毛筆、硯臺、直流燈管和高清攝像頭，所述書桌的上表面為透明玻璃板，用于放置燈箱、毛筆和硯臺，所述燈箱的底部為半透明板，其側(cè)壁設置有直流燈管，用于提供無影光源；書桌下方放置高清攝像頭，用于采集半透明板上方的毛筆筆刷以及手指的影像信息，并連接到中央處理系統(tǒng)； 所述中央處理系統(tǒng)用于識別輸入系統(tǒng)中攝像頭傳入的毛筆筆刷以及手指的影像信息，對毛筆筆刷以及用戶操作輸入信息進行處理，并生成書寫圖像傳入到輸出系統(tǒng)中； 所述輸出系統(tǒng)為投影儀，根據(jù)中央處理系統(tǒng)傳入的書寫圖像通過投影儀投射到輸入系統(tǒng)燈箱的半透明板上，實現(xiàn)書法創(chuàng)作的實時顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)，其特征在于所述燈箱為底部為半透明板的方形燈箱，其四壁并聯(lián)四個同等功率的直流燈管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)，其特征在于所述直流燈管為直流日光燈管時，采用普通高清攝像頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)，其特征在于所述直流燈管為直流紅外燈管時，采用紅外高清攝像頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理系統(tǒng)為平板電腦或PC機。
6.一種利用權(quán)利要求1-5任意權(quán)利要求所述的自然交互界面下的書法數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)書法實時書寫的方法，其特征在于所述方法為: 用戶通過輸入系統(tǒng)將毛筆筆刷以及手指觸摸信息圖像通過攝像頭輸入給中央處理系統(tǒng)，由中央處理系統(tǒng)進行圖像的接收，并對書寫筆刷信息以及手勢信息分別進行提取和處理，并將生成的反饋圖像進行輸出，之后，輸出系統(tǒng)將完成的筆刷以及界面圖像呈現(xiàn)在書寫桌面上，通過調(diào)整將圖像信息與用戶書寫行為對應上，從而形成一種所見及所寫的實時交互環(huán)境。
【文檔編號】G06F3/01GK103885598SQ201410135006
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】歐劍, 王妍, 叢力夫, 白陽, 邱瑞東, 索宇辰, 夏鶴陽, 單林浩 申請人:哈爾濱工業(yè)大學