專利名稱：漢字字形自動生成方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬信息技術(shù)領(lǐng)域，是一種漢字字形自動生成方法及其裝置。
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)對計(jì)算機(jī)漢字字形的要求也越來越廣，但由于漢字字符集龐大，漢字結(jié)構(gòu)復(fù)雜，字體繁多，漢字字形設(shè)計(jì)一直是計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的一大難題。目前，漢字字形設(shè)計(jì)技術(shù)主要有點(diǎn)陣法、輪廓線法和部件組字法等。點(diǎn)陣法主要是依靠手工設(shè)計(jì)，輪廓線法和部件組字法可不同程度借助計(jì)算機(jī)自動交互完成。現(xiàn)有的借助計(jì)算機(jī)生成所需漢字字形的方法主要有如下幾種(1)量化傳統(tǒng)書法規(guī)則(樊建平，智能漢字字形設(shè)計(jì)技術(shù)及一個實(shí)驗(yàn)性系統(tǒng)IC-CDS，中文信息學(xué)報(bào)，4(3)，1-11，1990)；(2)以現(xiàn)有的特定字形為基礎(chǔ)，衍生出新的字形(嚴(yán)偉榮，蔡士杰，基于筆畫特征的宋體字衍生方法，中文信息學(xué)報(bào)，8(4)，16-22，1994)；(3)借助形狀合成操作對字形的風(fēng)格進(jìn)行合并(潘志康，馬小虎，石教英，動態(tài)漢字庫自動生成算法，自動化學(xué)報(bào)，22(5)，561-567，1996)；(4)借助數(shù)學(xué)形態(tài)變換(劉文予，萬菲，朱光喜，基于形態(tài)學(xué)的漢字字形自動生成方法，計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，22(3)，235-240，1999)。
上述方法的不足之處主要是生成的漢字字形不夠豐富，并且占用的字庫規(guī)模較大，難以適應(yīng)各行各業(yè)對計(jì)算機(jī)漢字字形越來越廣泛的需求。
本發(fā)明的目的在于提出一種生成的漢字字形豐富、占用的字庫規(guī)模較小的漢字字形自動生成方法及其裝置，以適應(yīng)各行各業(yè)對計(jì)算機(jī)漢字字形越來越廣泛的需求。
本發(fā)明提出的漢字字形自動生成方法，首先將漢字表示成由漢字部件作為操作數(shù)、部件間相互位置關(guān)系作為運(yùn)算符號的數(shù)學(xué)表達(dá)式(這些漢字部件表達(dá)式庫固化于一個專用的漢字字形自動生成器控制卡中)；然后，采用漢字筆畫自動抽取方法形成對應(yīng)于不同字體的漢字部件框架，并根據(jù)字體要求，使用相應(yīng)的筆畫生成函數(shù)，再按相應(yīng)的規(guī)則，構(gòu)造出所需的漢字字形。
下面將進(jìn)一步具體描述本發(fā)明方法。
漢字由部件組成，部件由筆畫組成，這是一個顯而易見的事實(shí)。不少研究者就漢字的表達(dá)提出了很多有益的思想，如漢字的有向圖表示，漢字的層次模型等。但這些表達(dá)方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不能很好地用于漢字信息處理。本發(fā)明提出一種全新的漢字表達(dá)方法，即將漢字表示成由漢字部件作為操作數(shù)、部件間結(jié)構(gòu)關(guān)系為運(yùn)算符號的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
我們選擇組成漢字的基本部件共512(29)個，這些部件與現(xiàn)有漢字處理方法中的部件結(jié)構(gòu)基本相同(具體可見《中文信息學(xué)報(bào)》，8(4)，16-22，1994))，這些部件當(dāng)然不是絕對固定，的，根據(jù)實(shí)際處理情況，可作某些變動。這512個漢字部件中，部分部件如圖1所示。
我們將部件分為如下幾類(1)獨(dú)體字部件；(2)左右型部件；(3)上下型部件；(4)包圍型部件。
如圖1所示，第一、二行的部件均為獨(dú)體字部件，第三行前面第一、二、三個為左右型部件，第五行面前第二、三個為上下型部件，第四行前面第一、二、三個為包圍型部件等。
部件間可通過位置的相互組合生成漢字，這種相互位置關(guān)系我們用運(yùn)算符號表示。漢字部件運(yùn)算符號有(1)lr，A lr B表示部件A在部件B的左面；(2)ud，A ud B表示部件A在部件B的上面；(3)ld，A ld B表示部件A在部件B的左下方；(4)lu，A lu B表示部件A在部件B的左上方；(5)ru，A ru B表示部件A在部件B的右上方；(6)le，A le B表示部件A左包含部件B；(7)re，A re B表示部件A右包含部件B；(8)ue，A ue B表示部件A上包含部件B；(9)de，A de B表示部件A下包含部件B；(10)we，A we B表示部件A全包含部件B；以上各運(yùn)算符都具有相同的優(yōu)先級，括號優(yōu)先運(yùn)算。
然后，對所選的512個部件依次編號。以圖1中部件為例，從左到右，從上到下依次進(jìn)行編號，編號從0開始。如，部件“木”、“小”、“土”、“口”的編號依次為0、1、2、3，“君“的編號為48，“門”的編號為59。則有林＝000 lr 000森＝000 ud(000 lr 000)沐＝024 lr 000問＝059 ue 003君＝048 lu 003戴＝041 ru(013 ud 086 ud 085)因＝003 we 007木＝010因所選部件為512個，故部件編碼要9位二進(jìn)制位，如第512個部件的編碼為111111111(EP511)，運(yùn)算符號(包括括號)編碼要4位。通過對國標(biāo)規(guī)定的6763個一級、二級漢字表達(dá)式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均每個漢字需要2.7個字節(jié)表示，6763個一級、二級漢字需要的空間不超過23KB。故我們可將該漢字表達(dá)式庫固化于專用控制卡上的28C256中。
上面介紹了本發(fā)明漢字表達(dá)式庫的建立，下面進(jìn)一步介紹字形生成方法。
本發(fā)明采用漢字筆畫自動抽取方法(見本發(fā)明申請人的另一專利申請“漢字筆畫自動抽取方法及其裝置”，中國專利申請?zhí)枮?0115655，申請日為2000年5月11日)，抽取上述512個漢字部件的筆畫的端點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)判斷筆畫的類型(本發(fā)明中將筆畫分成橫、豎、撇、捺、點(diǎn)、提、勾七種)即可形成部件框架。本發(fā)明中每個筆畫用其端點(diǎn)坐標(biāo)表示，如果選定32×32模板，則表示一個筆畫的兩個端點(diǎn)需要20位(或2.5個字節(jié))。通過對所選512個部件的筆畫統(tǒng)計(jì)，平均每個部件需要16個字節(jié)表示，512個部件需要的空間不超過13KB。
形成部件框架后，根據(jù)字體要求，利用相應(yīng)的筆畫生成函數(shù)，形成字形。本發(fā)明中，筆畫生成函數(shù)可采用B樣條函數(shù)。B樣條函數(shù)的參數(shù)，根據(jù)字體要求加以調(diào)節(jié)。B樣條函數(shù)確定后，就對漢字的上述7種筆畫(橫、豎、撇、捺、點(diǎn)、提、勾)的輪廓曲線進(jìn)行擬合，從而形成字形(可參見①C.W.Liao，etc.Stroke segmentation by Bernstein-Bezi-er urve fitting，pattern Recognition，23(5)，475-484，1990；②嚴(yán)偉榮，蔡士杰，基于筆畫特征的宋體字衍生方法，中文信息學(xué)報(bào)，8(4)，16-22，1994)。
關(guān)于B樣條函數(shù)說明如下設(shè)(x1，y1)，…，(xn，yn)是平面上的幾個點(diǎn)，P1(x)，…，Pn-1(x)是多項(xiàng)式函數(shù)滿足Pi(x)的圖像經(jīng)過(xi，yi)和xi+1，yi+1)，
則
可以作為點(diǎn)(x1，y1)…，(xn，yn)的B樣條函數(shù)。要確定它有很多種方法，各種方法的效果都不同，當(dāng)Pi和Ci變化時將得到不同的字型。本發(fā)明常用的是Pi為經(jīng)過(xi，yi)，(xi+1，yi+1)的一次或二次函數(shù)。如令Ci為1，這時B樣條一次函數(shù)的表達(dá)式為y-yix-xi=yi+1-yixi+1-xi,]]>xi≤x≤xi+1B樣條二次函數(shù)表達(dá)式為y＝ax2+bx+c
a，b，c由(xi，yi)，(xi+1，yi+1)的最小二乘法確定。(xi，yi)為抽取筆劃端點(diǎn)坐標(biāo)間的擬合點(diǎn)。
由漢字表達(dá)式通過部件構(gòu)造出漢字的過程中，要遵守有關(guān)漢字的生成規(guī)則。本發(fā)明中將使用如下一些規(guī)則設(shè)某一表達(dá)式為com[1]op com[2]op com[3]…op com[n]，其中com[i](i＝1，2…，n)為參與運(yùn)算的漢字部件，op為某一已經(jīng)定義好了的漢字表達(dá)式運(yùn)算符號。用lenx[com[i]]，leny[com[i]]分別表示部件com[i]在該漢字中應(yīng)占的寬度和高度，用leftx[com[i]]，lefty[com[i]]分別表示部件com[i]的左上角在該漢字中出現(xiàn)的位置，用lx，ly分別表示該漢字的總寬度和總高度，用x0，y0分別表示該漢字的左上角所處的坐標(biāo)位置，于是(1)當(dāng)op為lr時，如果設(shè)con(i1)，con(i2)，…，com(im)為左右型部件，則leny[com[i]]＝ly，lefty[com[i]]＝y(tǒng)0，leftx[com[i]]＝leftx[com[i-1]]+lenx[com[i-1]] (i＞1)，leftx[com[1]]＝x0，lenx[com[ij]]＝R(com[ij])·lx，其中，R(x)表示左右型部件x在原模板中所占的寬度比(即部件所占的寬度除以模板總寬度)。
，當(dāng)com[i]不是左右型部件時。
(2)當(dāng)op為ud時，如果設(shè)com(i1)，com(i2)…，con(im)為上下型部件，則lenx[com[i]]＝lx，leftx[com[i]]＝x0，
lefty[com[i]]＝lefty[com[i-1]+leny[com[i-1]] (i＞1)，lefty[com[1]]＝x0，leny[com[ij]]＝R(com[ij])·ly，其中，R(x)表示上下型部件x在原模板中所占的高度比(即部件所占的高度除以模板總高度)。
，當(dāng)com[i]不是上下型部件時。
(3)當(dāng)op為ld、lu、ru、le、re、ue、de、we時，一般說來此時n＝2，則leny[com[1]]＝ly，lenx[com[1]]＝lxlefty[com[1]]＝y(tǒng)0leftx[com[1]]＝x0第二個部件的高度、寬度及左上角的坐標(biāo)要根據(jù)第一個部件決定。下面只就ue給出決定方法(其他與此類似，故略)。
為簡單起見，我們以圖2為例直觀地予以說明。在圖2中將部件1對應(yīng)的區(qū)域分成6區(qū)，X軸方向平均分成3份，Y方向平均分成2份。用xmin表示第4區(qū)中筆畫軌跡對應(yīng)的x的最大值，xmax表示第6區(qū)中筆畫軌跡對應(yīng)的x的最小值，ymin表示第2區(qū)中筆畫軌跡對應(yīng)的y的最大值，ymax表示第4、5、6區(qū)中筆畫軌跡對應(yīng)的y的最大值。則有l(wèi)eftx[com[2]]＝xmin+mlefty[com[2]]＝y(tǒng)min+nlenx[com[2]]＝xmax-xmin-mleny[com[2]]＝y(tǒng)max-ymin-n(m，n為一預(yù)定值)。
m，n表示部件間的間隙，m，n一般取值為1，當(dāng)字型較大時可適當(dāng)增加。
對應(yīng)于上述漢字字形的生成方法，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了漢字字形自動生成裝置，(或稱自動生成器)它由漢字字形自動生成器專用控制卡和主計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)軟件構(gòu)成。
漢字字形自動生成專用控制卡的電原理圖如圖4所示。此卡的主要作用是存儲系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)和所有漢字的數(shù)學(xué)表達(dá)式。另外，還可以防止該系統(tǒng)被盜用，軟件只有檢測到此卡存在時，才能正常工作。該控制卡由核心芯片U8、與非反向器U1、反向器U2和U3、譯碼器U4、雙向緩沖器U5、三態(tài)緩沖器U6和U7經(jīng)電路連接構(gòu)成。其中，U8采用28C256芯片，其容量為32K×8，引腳數(shù)為28，它主要用于寫入/讀出有關(guān)參數(shù)和所有漢字?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式。U1采用74LS02芯片，U2、U3采用74LS04芯片，U4采用74LS30芯片。U1、U2、U4的主要作用是為U8提供讀/寫/片選信號，并使之正常工作。片選信號(U8的CE端)由下列地址決定CE＝A19·A18·A17·A16·A15因此，存儲器的地址為A0000。
U5采用74LS245芯片，其作用是隔離、緩沖和傳送數(shù)據(jù)(D0-D7)。U6和U7采用74LS244芯片，其作用是緩沖、放大地址信號(A0-A12)。
本發(fā)明使用的28C256芯片的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示，其引腳圖見圖6。28C256的引腳功能及引腳的工作方式分列由表1和表2列出。
表1
表2
本發(fā)明的軟件部分的功能塊結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。它主要由漢字部件，部件運(yùn)算規(guī)則，表達(dá)式庫、部件框架、筆畫書寫規(guī)則、字形生成規(guī)則、形成漢字字形等功能塊構(gòu)成。其工作流程如圖7所示。具體過程分為二個階段預(yù)處理先確定漢字部件，然后根據(jù)漢字筆畫自動抽取方法形成部件框架庫，并確定漢字表達(dá)式，然后將漢字表達(dá)式存入專用控制卡。
實(shí)際處理從部件框架庫中抽取部件框架，從專用控制卡中讀取并生成工作環(huán)境參數(shù)，如工作環(huán)境不合適則終止運(yùn)行，當(dāng)工作環(huán)境適合時，再從專用控制卡中抽取當(dāng)漢字表達(dá)式，由漢字表達(dá)式按漢字生成規(guī)則生成漢字框架，引入筆畫生成函數(shù)形成漢字字型。
使用本發(fā)明不僅可以自動生成已有漢字字形，而且可以自動寫出一些虛構(gòu)的漢字。圖8就是利用本發(fā)明生成的一些漢字(包括虛構(gòu)的漢字)的骨架。這些漢字對應(yīng)的表達(dá)式如下025lr(002ud095)；025lr(061ue(002ud003))；047le(024lr(002ud013))；026lr(050ud000)；047le054；031lu018；054ud(040ru011)；027ld(019lu007)；048lu003；030lr(002ud003ud062ud003)；(034de000)lr017；024lr(032ru(016ud011))；(006re008)le008；038we013；037ue000；033re(000ud(000lr000))；003we007；04lru(013ud004)；060de067；06lue(002ud003)；063ud010ud075；024lr(060de(064lr083))；059we003；064lr(027ld(082lu012))。
本發(fā)明選擇512個漢字部件，每個部件的框架大小平均不超過16B，故每種字形的框架庫大小不會超過13KB。而且，表達(dá)式庫的大小不會超過23KB。因此，通過調(diào)整筆畫生成函數(shù)，要生成一種字形只要13KB的字庫即可完成。故本發(fā)明的特點(diǎn)是生成的字形豐富，字庫很小，不需參考字庫，而且整個生成過程都不需人機(jī)交互等。本發(fā)明可直接應(yīng)用于計(jì)算機(jī)漢字信息處理、印刷、廣告、中文移動通訊等領(lǐng)域。


圖1為部分漢字部件圖示。
圖2為漢字部件構(gòu)造圖示。
圖3為漢字自動生成裝置軟件功能塊結(jié)構(gòu)框圖。
圖4為漢字字形自動生成控制卡電原理圖。
圖5為圖4控制卡芯片28C256的結(jié)構(gòu)框6為芯片28C256引腳圖。
圖7為漢字字形自動生成器工作流程圖。
圖8為利用本發(fā)明自動生成的漢字圖例。
權(quán)利要求
1.一種漢字字形自動生成方法，其特征在于將漢字表示成由漢字部件作為操作數(shù)、漢字部件間相互位置關(guān)系作為運(yùn)算符的數(shù)學(xué)表達(dá)式，然后采用漢字筆畫自動抽取方法形成對應(yīng)于不同字體的漢字部件框架，并根據(jù)字體要求，使用相應(yīng)的筆畫生成函數(shù)，再按相應(yīng)的規(guī)則，構(gòu)造出所需的漢字字形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漢字字形自動生成方法，其特征在于所述漢字部件共有512個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漢字字形自動生成方法，其特征在于漢字部件的運(yùn)算符號為(1)lr，A lr B表示部件A在部件B的左面；(2)ud，A ud B表示部件A在部件B的上面；(3)ld，A ld，B表示部件A在部件B的左下方；(4)lu，A lu B表示部件A在部件B的左上方；(5)ru，A ru B表示部件A在部件B的右上方；(6)le，A le B表示部件A左包含部件B；(7)re，A re B表示部件A右包含部件B；(8)ue，A ue B表示部件A上包含部件B；(9)de，A de B表示部件A下包含部件B；(10)we，A we B表示部件A全包含部件B。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的漢字字形自動生成方法，其特征在于對漢字部件和運(yùn)算符號分別編碼，其中，部件編碼為9位，運(yùn)算符號騙碼為4位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漢字字形自動生成方法，其特征在于采用漢字筆畫自動抽取方法抽取所述512個漢字部件的筆畫的端點(diǎn)坐標(biāo)，再判斷筆畫類型，形成部件框架。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的漢字字形自動生成方法，其特征在于采用B樣條函數(shù)作為筆畫生成函數(shù)，可形成漢字字形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的漢字字形自動生成方法，其特征在于采用的B樣條函數(shù)為一次函數(shù)或二次函數(shù)。
8.一種漢字字形自動生成裝置，由漢字字形自動生成專用控制卡、主計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件構(gòu)成，其特征在于專用控制卡由核心芯片U8、與非反向器U1、反相器U2和U3、譯碼器U4、雙向緩沖器U5、三態(tài)緩沖器U6和U7經(jīng)電路連接構(gòu)成，其中，U8采用28C256，U1采用74LSO2，U2和U3采用74LSO4，U4采用74LS30，U5采用74LS245，U6和U7條用74LS244。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的漢字字形自動生成裝置，其特征在于軟件部分由漢字部件、部件運(yùn)算規(guī)則、表達(dá)式庫、部件框架、筆畫寫書規(guī)則、字形生成規(guī)則、形成漢字字形等功能塊構(gòu)成，其工作流程如下預(yù)處理先確定漢字部件，然后根據(jù)漢字筆畫自動抽取方法形成部件框架庫，并確定漢字表達(dá)式，然后將漢字表達(dá)式存入專用控制卡；實(shí)際處理從部件框架庫中抽取部件框架，從專用控制卡中讀取并生成工作環(huán)境參數(shù)，當(dāng)工作環(huán)境合適時，從專用控制卡中抽取漢字表達(dá)式，由漢字表達(dá)式按漢字生成規(guī)則生成漢字框架，引入筆畫生成函數(shù)，形成漢字字形
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漢字字形自動生成的方法及其裝置。它將漢字表示成以漢字部件作為操作數(shù)、部件間結(jié)構(gòu)關(guān)系為運(yùn)算符號的數(shù)學(xué)表達(dá)式,存入專用控制卡中。從專用控制卡中讀取工作環(huán)境參數(shù),并抽取漢字表達(dá)式,再按漢字生成規(guī)則生成漢字框架,引入筆畫生成函數(shù),形成漢字字形。裝置由漢字自動生成控制卡、主計(jì)算機(jī)和相應(yīng)于本方法的軟件構(gòu)成。本發(fā)明生成的漢字字形豐富,字庫很小,不需人機(jī)交互?？芍苯討?yīng)用于計(jì)算機(jī)漢字信息處理、印刷、廣告、中文移動通訊等領(lǐng)域。
文檔編號G06F3/023GK1277377SQ00116218
公開日2000年12月20日 申請日期2000年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月30日
發(fā)明者孫星明, 胡運(yùn)發(fā) 申請人:復(fù)旦大學(xué)