基于計算機圖像處理的中文古籍書法筆畫特征提取*

黎浩宏

（浙江工貿職業(yè)技術學院，浙江 溫州 325003）

0 前言

作為中國傳統(tǒng)文化的精華，書法藝術在千百年來傳承于中國以及海外各個國家。而在當代，伴隨計算機圖像處理技術的迅猛發(fā)展，它也延伸到書法藝術創(chuàng)作領域中，實現(xiàn)了書法作品的數字化轉化，例如楷書書法對于計算機圖像處理技術的應用最為常見[1]。

1 計算機圖像處理技術在中文古籍書法中的應用概述

近年來，書法作品數字化發(fā)展快速。例如為傳承中文古籍內容，在其書法筆畫中采用計算機圖像處理技術的情況已經非常常見，它注重于書法筆畫中形體特征圖像的提取，在初步探索書法筆畫過程中發(fā)揮了重要作用[2]。以國內為例，諸如中文古籍這樣的印刷體漢字在預處理方面就需要提取書法筆畫特征，形成相對固定的處理技術模式，這里以毛筆楷體字筆畫特征提取最為常見，筆畫提取效果最佳。當然，在不同中文古籍中不同創(chuàng)作者的書法筆畫特征差別很大，所以在采用計算機圖像處理技術提取筆畫特征過程中還存在一定難度，這在一定程度上制約了技術快速發(fā)展[3]。以手寫體漢字的筆畫提取為例，一般會采用到歸一化計算機圖像處理算法，能夠對筆畫提取過程進行重構與識別，建立粗細歸一化提取機制，這一機制在對楷書書法圖像的提取處理方面效果最佳。就歸一化計算機圖像處理算法在中文古籍書法筆畫中的提取過程而言，需要結合圖像規(guī)模處理楷體單筆圖像，思考運用計算機圖像處理技術對楷書書法中的各種復雜筆畫進行形體特征提取，結合特征提取展開探索性研究，為楷體書法筆畫提取，優(yōu)化傳承中文古籍文化內容夯實基礎[4]。

2 中文古籍書法筆畫整體特征提取實踐研究

基于計算機圖像處理技術可以實現(xiàn)對中文古籍書法筆畫的整體與局部特征提取，首先要進行整體特征提取。以楷體筆畫形體特征提取為例，提取過程要關注全局，再從全局關注局部，形成多層次的書法筆畫特征提取，最終甚至要細化到筆畫的骨架細節(jié)特征上。一般情況，要對筆畫骨架中的節(jié)點筆畫寬度、端點、拐點等全局特征進行提取分析，將筆畫轉化為分筆段，這樣就能形成各種筆畫夾角，在處理筆畫轉折點問題上也有好處，基本實現(xiàn)了對于書法筆畫整體特征的有效轉化，同時也做好了預處理工作，能夠滿足二值化圖像處理要求。在中文古籍中大量楷書筆畫的轉化處理過程中，要保證預處理優(yōu)化到位，形成更好的圖像處理過程，其中筆畫特征圖像的灰度值應該為1，而背景應該為0，做好這一處理后再實施去噪處理，如此就能獲取相對清晰的筆畫圖像。在筆畫特征提取過程中，需要在整體分析上基于多點展開分析，例如筆畫寬度、長度、斜率、弧度特征提取等。逐一展開分析[5]。

2.1 筆畫寬度特征的提取要點分析

在中文古籍中，對于漢字筆畫筆段的寬度特征提取會用到多種計算機圖像處理技術，例如輪廓信息法、細化法、段化法等。以細化法為例，在提取筆畫筆段特征過程中需要結合多點處理，主要是保證細化到位，提高細化程度，建立相對連通的單像素骨架機制，如此對于處理筆畫筆段效果更佳。先在每一個骨架點位置設置筆畫寬度，保證橫縱坐標有效調整優(yōu)化，在體現(xiàn)骨架畸變過程中分析畸變矯正情況，形成相對成熟的筆畫寬度設計體系。在筆畫骨架提取方面，也需要保留筆畫骨架的大部分特征內容，避免出現(xiàn)筆畫粗細變化丟失情況。同時還需要結合筆畫特征分析筆畫寬度，做好筆畫提取工作，滿足筆畫設計要求，體現(xiàn)最大圓法采集骨架點位置筆畫寬度，滿足筆畫設計方法要求[6]。在結合檢測點圓心進行設計過程中，需要了解其初始半徑變化，如果圓心固定不變，要進行設計相關內容，體現(xiàn)設計優(yōu)勢，確保設計有效到位。在超出筆畫內部范圍與迭代設計過程中，還需要了解其設計優(yōu)化機制，滿足筆畫寬度特征提取要求，提取骨架點筆畫半徑，優(yōu)化設計半徑值，形成良好的筆畫寬度線性關系，從而優(yōu)化特征提取過程。在橫坐標設計過程中，需要形成良好的骨架點序號，分析筆畫寬度變化狀況，結合曲線斜率展開設計。當曲線上升過程中，還需要滿足設計要求，實現(xiàn)筆畫寬度增加段，優(yōu)化相關設計內容。在下降部分需要對應筆畫寬度減小段，提升設計寬度，滿足筆畫運筆狀況要求。在骨架點寬度變寬過程中要對應書法筆畫中的按筆過程，分析寬度變寬過程中所對應的書寫提筆過程。在曲線斜率變化過程中，要確保提筆或按筆動作速度加快。就筆畫寬度的整體變化曲線為例，需要基于筆畫不同筆畫半徑值進行相應統(tǒng)計分析，優(yōu)化寬坐標寬度半徑值，結合骨架點個數計算得出半徑值，滿足不同半徑值中的骨架點個數內容，如此對于筆畫寬度的分布情況了解也會相對深入[7]。

2.2 筆畫長度等特征的提取要點分析

在對書法筆畫采用計算機圖像處理技術過程中，也需要分析筆畫長度、斜率以及弧度特征，客觀描述筆畫骨架規(guī)模，在骨架設計過程中分析從一個端點到另一個端點的分布過程，優(yōu)化調整骨架點數，客觀描述書法筆畫中整體長度特征的變化，形成設計關鍵。即在規(guī)劃筆畫長度過程中，需要滿足筆畫長度特征設計要求，體現(xiàn)設計優(yōu)越性與真實感[8]。

在筆畫端點設計過程中，需要結合相對位置斜率K進行分析，確保在一定程度上客觀反映筆畫大體走勢，明確單筆畫圖像端點內容，分析端點連接率用于描述筆畫端點的相對位置斜率特征。而在弧度特征設計方面則要分析相對擾動度特征，基于最大擾動點設計來滿足設計要求，分析設計內涵，體現(xiàn)一定設計優(yōu)勢。在設計過程中，需要結合最大擾動點中的相對位置特征分析筆畫弧度，描述弧度內容。在對于擾動度分析過程中建立骨架點位端點，優(yōu)化上下側面判斷過程，分析行列值＞0 的實際狀況，體現(xiàn)設計優(yōu)勢。整個設計過程中需要保證設計內容優(yōu)化，結合骨架點為端點連線的上、下側進行判斷，說明骨架點在端點連線位置的行列值=0 情況，優(yōu)化判斷設計骨架點情況。在相對擾動度與擾動點分析過程中，需要結合設計內容展開設計優(yōu)化，滿足設計要求，形成運筆骨架點起點，調整斜率最大距離。在負向相對擾動度分析過程中，需要結合相對位置正向情況進行描述，優(yōu)化用筆彎曲度特征描述情況，形成筆畫彎曲度，了解其中的最大彎曲度相對位置[9]。

3 中文古籍書法筆畫局部特征提取實踐研究

在探討過計算機圖像處理技術支持下的中文古籍書法筆畫整體特征提取后，也要對局部特征提取問題進行分析，主要結合三點展開分析[10]：

3.1 骨架關鍵點的提取與筆畫分割分析

在中文古籍中，楷書筆畫骨架關鍵點的提取與筆畫分割非常關鍵，要結合端點內容分析計算骨架點的八個相鄰骨架點個數內容，有效確定骨架點端點位置，形成骨架點非端點，此時就要明確端點與非端點之間的特殊區(qū)別。此時要結合拐點內容展開分析，保證設計到位。在這一過程中，需要分析曲率最大骨架點的距離位置情況，確保簡單筆畫端點設計都能滿足拐點分割筆段要求，體現(xiàn)設計優(yōu)勢。同時還需要結合起收筆抖動分析基本筆畫情況，滿足設計要求，體現(xiàn)設計內涵。在結合小筆段進行分析過程中要保證設計書法筆畫角度明顯小于閾值，同時設置拐點內容，結合閾值設定分析弧度，提取并優(yōu)化拐點效果。在結合多點提取拐點分析拐點位置過程中，也要對筆畫分段拐點內容進行分析。

在針對某些復雜筆畫設計過程中，需要對拐點提取過程中的多個拐點展開分析，有效篩除筆畫分段中沒有意義的某些偽拐點內容。結合筆畫拐點的曲率變化分析分割筆段情況，結合區(qū)分檢測方法過程分析拐點筆畫中的不同特征內容，做出合理判斷，確保拐點直線擬合到位，滿足拐點位置曲率值內容，形成絕對值差值。在對比多個差值以后需要分析差值平均值是否大于閾值。再結合拐點位置曲率變化，確保拐點分析過程分析相關內容，決定拐點分析內容，優(yōu)化偽拐點，思考相關內容，結合多個領域中的曲率與曲率差值進行分析，提升曲率值差值數據內容，優(yōu)化整個拐點的行筆過程[11]。

在行筆過程中，需要對復雜筆畫中的相關偽拐點進行分析，實現(xiàn)筆畫分段。在筆段內部進行特征提取。分段過程中需結合每一個筆段進行長度、走勢劃分，同時優(yōu)化筆段的平均寬度，結合特征信息建立分析機制，思考相應分析內容。即在結合筆段長度分析筆畫骨架時思考長度內容，確保采用方向鏈思考筆段骨架，計算總點數長度，客觀描述筆段長度，探討筆畫長度比例內容。具體來說，要結合筆段中的基本寬度特征與走勢方向進行分析，確保骨架點分析到位。形成筆段平均寬度，提出計算公式內容。需要分析拐點內容，結合拐點情況進行針對性調整，思考筆段變化。在結合二乘法進行分析，擬合直線內容過程中，需要結合數據點進行針對性分析，提取最小值即可。在擬合直線過程中，需要建立直線方程，分析其中夾角內容，滿足夾角設計優(yōu)勢，主要是結合筆畫寬度分析筆畫變化狀況，提出筆畫設計機制，特別是分析某些頓筆內容，達到拐點轉折設計要求。在設計圓折過程中，要結合小范圍拐點進行設計，提取書法筆畫特征[12]。

3.2 拐點關鍵點的提取與筆畫分割分析

在拐點數量書法筆畫提取過程中，也需要做到具體問題具體分析，滿足筆畫設計拐點設計要求。在提取關鍵點過程中分析筆畫分割過程，思考拐點數量分析機制，了解骨架序列背景下的拐點設計距離，思考其是否小于閾值部分。在拐點分析骨架點，優(yōu)化筆畫轉折的頓筆過程中必須考慮頓筆長度情況，了解頓筆設計的優(yōu)勢特性。這一點需要結合具體問題展開具體分析，體現(xiàn)設計優(yōu)勢性。

根據拐點關鍵點中存在頓筆長度伴隨筆畫規(guī)模變化這一現(xiàn)實狀況，要確保設計到位的基礎上，思考不同拐點之間所存在的筆畫長度以及動態(tài)閾值。在筆畫轉折過程中分析方折內容，如此對于拐點中筆段長度大于閾值的情況展開分析，形成頓筆即可。整體而言，對于書法筆畫中的設計內容還要做到細致優(yōu)化，結合不同閾值內容分析書法筆畫特征提取中所涉獵的數據機制，為中文古籍的傳承發(fā)展創(chuàng)造條件。以方折筆筆畫的動態(tài)閾值為例，其動態(tài)閾值分析拐點需要結合筆段長度展開，檢測出不同拐點與筆段之間所組成的頓筆部分，體現(xiàn)設計優(yōu)勢，豐富書法筆畫的設計信息內容[13]。

以筆段長度設計為例，應該結合筆段骨架長度分析方向鏈與筆鏈骨架，思考書法筆畫骨架點數與兩端點總點數長度內容，建立筆畫長度比值分析機制。即在設計過程中優(yōu)化筆畫長度比例，分析兩大端點之間的直線內容，結合斜率筆段分析其走勢方向特征，設置多點坐標。在建立筆段之間的端點直線過程中，需要分析直線斜率情況，了解走勢方向特征，設置坐標點，如此對于計算斜率幫助很大。而在分析筆段的寬度特征過程中也要分析筆段平均寬度與內寬度之間的變化關系，結合筆畫半徑值分析筆段平均寬度，并得出計算公式。筆段的彎曲度進行計算也是如此，要了解它的最大距離法計算過程，提取筆段實際骨架內容，分析筆段端點最大擺動距離，思考拐點距離端點的連線距離。在這一過程中，對于彎曲幅度的計算需要保證越大越好，否則也可以選擇取極小值[14]。

3.3 小筆段之間特征關鍵點的提取與筆畫分割分析

在小筆段之間需要結合特征分析筆段夾角、間寬度等等，同時分析筆畫轉折類型，主要是擬合端點內容進行平移擬合分析，思考二乘擬合方法，結合具體問題進行具體分析。在建立最小二乘法直線擬合機制過程中，也要滿足數據點最小值分析要求，體現(xiàn)一定設計優(yōu)勢。將筆畫實驗所得數據內容，結合動態(tài)閾值分析拐點相連筆段長度內容，思考筆段頓筆情況，分析頓筆拐點[15]。

4 總結

本文全面地考慮了利用計算機圖像處理技術所展開的數字化楷體筆畫特征提取過程，這一特征提取過程效率較高，且在設計規(guī)劃書法筆畫過程中也有一定優(yōu)勢作用，對于中文古籍的楷書筆畫圖像全局特征與局部特征選擇、提取展開全面分析，也為數字化書法作品的有效識別與風格研究創(chuàng)造更多可能性，建立了較好地處理設計機制。這種特征提取與分析技術手段效率較高，在結合中文古籍楷書筆畫圖像設計過程中體現(xiàn)了一定優(yōu)勢，確保設計到位。