一種圖像文字變形動畫的生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種圖像文字變形動畫的生成方法，其步驟如下：指定源文字圖像和目標(biāo)文字圖像，提取兩幅圖像中的文字像素點，生成源文字和目標(biāo)文字；根據(jù)文字像素點的分布情況分別提取源和目標(biāo)文字的外部輪廓；建立兩輪廓上點在參數(shù)域上的一一映射關(guān)系；根據(jù)映射關(guān)系實現(xiàn)源文字到目標(biāo)文字輪廓形態(tài)的過渡；將兩輪廓內(nèi)部劃分成若干塊對應(yīng)的子區(qū)域，并判斷文字像素點所屬子區(qū)域；最后在輪廓形態(tài)變化的過程中，通過更新子區(qū)域內(nèi)源文字和目標(biāo)文字像素點的位置，實現(xiàn)輪廓內(nèi)部文字的變形。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)任意文字之間的變形，相對于現(xiàn)有技術(shù)，原理簡單，易于實現(xiàn)，并提供了多種參數(shù)以實現(xiàn)不同的變形效果，且過渡自然，效果較好。
【專利說明】一種圖像文字變形動畫的生成方法
[0001]技術(shù)鄰域
[0002]本發(fā)明公開一種基于動態(tài)輪廓線的圖像文字變形方法，屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，內(nèi)容涉及圖像文字識別和多邊形幾何插值技術(shù)，尤其涉及一種文字變形處理的技術(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0003]圖像文字變形技術(shù)屬于一種文字特效技術(shù)，具有提升動畫效果和增強(qiáng)視覺表現(xiàn)力的作用，被廣泛應(yīng)用于動畫制作、廣告設(shè)計和影視特效等領(lǐng)域。該技術(shù)主要包括以下兩個方面:
[0004](I)圖像文字識別，即提取圖像中的文字像素點。它是文字變形的前提條件，也是模式識別等領(lǐng)域的研究熱點，現(xiàn)有技術(shù)公開了多種提取圖像文字的方法。
[0005]一種基于灰度聚類的文字提取方法，(參見:戴維等，基于二值化聚類的圖像文字提取算法，計算機(jī)應(yīng)用，2009，29 (I): 57-60)，該類技術(shù)先利用邊緣算子增強(qiáng)圖像的邊緣信息，再根據(jù)灰度值對圖像進(jìn)行二值化處理，利用文字在二值化圖像上的分布特征確定文字聚集區(qū)域，能夠快速識別圖像中的文字，但該方法不適合從具有復(fù)雜背景的圖像中提取文字。
[0006]一種基于濾波方法的圖像文字檢測(參見:付平等，基于Gabor濾波器的數(shù)字文檔圖像文字提取算法，電子學(xué)報，2006，34 (12):2388-2390)，該類方法對圖像在不同方向和不同階數(shù)上進(jìn)行濾波，在濾波圖像中直接得到候選文字區(qū)域，再利用幾何特性和高頻分量特性篩選文字。該類方法能夠適應(yīng)不同類型、不同語言和不同字體的圖像文字，魯棒性較好，但涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，不適合簡單圖像的文字提取。
[0007]一種基于彩色邊緣檢測的方法(參見:易劍等，專利“一種圖片文字檢測的方法”，申請?zhí)?CN200710122155.2)，該技術(shù)需要計算圖像像素在各顏色分量上的邊緣圖，或者從垂直、水平和對角三個方向檢測邊緣，文字提取過程較繁瑣。
[0008](2)文字變形技術(shù)，根據(jù)圖像變形的原理，指定一定的順序或規(guī)則將一幅圖像中的文字平滑過渡為另一幅圖像中的文字，現(xiàn)有技術(shù)主要分為三類方法。
[0009]基于局部區(qū)域的變形，該類方法主要以網(wǎng)格變形算法和三角剖分變形算法(參見:朱桂斌等，基于Delaunay三角剖分的圖像變形技術(shù)研究，中國圖像圖形學(xué)報A輯，2003，8(6):641-646)為代表,基于分割統(tǒng)一的思想,將整塊文字區(qū)域劃分成若干塊局部區(qū)域,通過變形每塊區(qū)域上的文字部分實現(xiàn)整個文字的變形。該類方法的優(yōu)點在于變形速度快，但變形效果受分割好壞影響，結(jié)果不一定理想。
[0010]基于參數(shù)化曲線的變形，主要包括基于B6zier曲線的變形(參見:齊希，一種基于B6zier曲線的字符變形，中國計量學(xué)院學(xué)報，2001，12 (10): 167-169)和基于B樣條曲線的變形(參見:陸海東，一種基于B樣條的文字自由變形算法，小型微型計算機(jī)系統(tǒng)，2000，21(4):426-428)，該類方法將初始區(qū)域中的文字點通過一定的映射變換到目標(biāo)區(qū)域，初始區(qū)域通常為矩形，變形后的目標(biāo)區(qū)域由四條首尾相連的B6Zier曲線或B樣條曲線圍城，通過調(diào)節(jié)控制點實現(xiàn)文字形態(tài)的變化。該類方法能夠?qū)崿F(xiàn)文字的自由變換，但僅限于文字本身的變化，而非不同文字之間的變化。
[0011]基于像素點的變形(參見:張朋霞等，一種基于像素的圖像變形算法應(yīng)用，綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2007，26 (11): 95-97)，該類方法首先為圖像上某些指定像素點建立空間映射關(guān)系，再尋求合適數(shù)學(xué)函數(shù)，例如徑向基函數(shù)，實現(xiàn)圖像上所有點的映射，這種方法需要計算復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)，故運算效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種圖像文字變形動畫的生成方法，是一種基于圖像文字識別與幾何形狀混合技術(shù)、并利用動態(tài)輪廓線來生成變形文字的方法。在快速識別圖像文字的基礎(chǔ)上，采用分割統(tǒng)一的思想，劃分變形區(qū)域。本方法無需計算復(fù)雜的函數(shù)以獲得文字之間的映射關(guān)系，能夠簡單、高效地實現(xiàn)任意文字的變形效果。
[0013]本發(fā)明公開一種圖像文字變形動畫的生成方法，其具體步驟如下:
[0014]a.文字圖像預(yù)處理:讀取兩幅位圖格式的圖像，分別指定為源文字圖像和目標(biāo)文字圖像，將它們縮放為寬高一致的標(biāo)準(zhǔn)化圖像；通過二值化處理將具有連續(xù)色調(diào)變化的標(biāo)準(zhǔn)化圖像，轉(zhuǎn)化為平面黑白像素點集；
[0015]b.提取文字像素點:指定黑底白字為陰字，白底黑字為陽字，檢測圖像邊緣像素點的顏色值，判斷兩幅圖像中文字的陰陽性，并統(tǒng)一調(diào)整為陽字；分別提取源文字像素點集和目標(biāo)文字像素點集，采用逐行掃描的方法檢測兩幅圖像中的黑色像素點，進(jìn)一步判斷其相鄰像素點的顏色值，將滿足條件的像素點視為圖像中的文字像素點，即變形過程中源文字或目 標(biāo)文字； [0016]c.提取文字的外部輪廓點:采用逆時針或順時針掃描的方法提取源文字和目標(biāo)文字的外部輪廓點，掃描區(qū)域是以文字中心點O為圓心，X軸正方向為起始方向的圓形區(qū)域；逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)掃描方向，將各方向上距離圓心最遠(yuǎn)的文字像素點作為文字的外部輪廓點，連接各輪廓點得到源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T ；
[0017]d.建立輪廓點之間的映射關(guān)系:分別將源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T映射到同一參數(shù)域上，計算輪廓S和輪廓T中各輪廓點在參數(shù)域上的值，并根據(jù)參數(shù)值大小分別為輪廓S和輪廓T添加新輪廓點，建立兩組輪廓點的一一對應(yīng)關(guān)系；
[0018]e.建立輪廓內(nèi)部映射區(qū)域:分別為源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T劃分內(nèi)部區(qū)域，依次連接相鄰兩輪廓點和文字的中心點0，將輪廓內(nèi)部區(qū)域劃分成若干塊三角形子區(qū)域，使源文字的子區(qū)域rSi和目標(biāo)文字的子區(qū)域rti 一一對應(yīng)，并判斷源文字像素點和目標(biāo)文字像素點所屬子區(qū)域，其中，i=l, 2，…，k ;
[0019]f.確定文字像素點的顯示順序:對輪廓區(qū)域內(nèi)源文字和目標(biāo)文字像素點進(jìn)行排序，根據(jù)參數(shù)設(shè)置參考點，將參考點和文字像素點的幾何距離作為參考權(quán)值，并根據(jù)權(quán)值大小進(jìn)行排序，分別確定源像素點和目標(biāo)文字像素點的顯示順序；
[0020]g.實現(xiàn)文字變形效果:指定源文字輪廓S形態(tài)向目標(biāo)文字輪廓T形態(tài)逐漸過渡，并根據(jù)輪廓點映射關(guān)系計算輪廓點的每幀偏移量，獲得中間幀的輪廓形態(tài)M ;按照相同方法劃分輪廓形態(tài)M的內(nèi)部區(qū)域，生成若干塊三角形子區(qū)域rtv分別與子區(qū)域rSi和1%對應(yīng)，其中i=l，2，…，k ;再將源文字像素點由子區(qū)域rSi映射到子區(qū)域πν將目標(biāo)文字像素點由子區(qū)域1%映射到子區(qū)域rtv更新其在輪廓形態(tài)M內(nèi)部的位置，使文字形態(tài)隨著輪廓形態(tài)改變；在變形的過程中，依序減少源文字像素點的同時增加目標(biāo)文字像素點，實現(xiàn)源文字向目標(biāo)文字的過渡；通過增刪像素點的方法修復(fù)每一幀的文字形態(tài)，保證源文字向目標(biāo)文字的平滑過渡。
[0021]本發(fā)明方法相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點:
[0022]1.在二值化處理圖像的基礎(chǔ)上，通過判斷像素點的顏色值及其周圍像素點的顏色分布情況，快速識別圖像中的文字，相對于復(fù)雜的圖像濾波算法以及邊緣提取算法，不僅計算簡便，而且效果理想。
[0023]2.基于輪廓形態(tài)劃分變形區(qū)域，相對于網(wǎng)格劃分和三角剖分的分割方法，不僅處理方式更為靈活，且保證文字始終在輪廓范圍內(nèi)變化，不會產(chǎn)生異常情況。局部處理子區(qū)域內(nèi)的像素點，涉及較小范圍內(nèi)的計算過程，提高了運算效率。
[0024]3.通過增刪像素點的方法修復(fù)變形過程中每一幀的文字形態(tài)，保證文字過渡平滑自然，提升了整體效果。
[0025]4.根據(jù)參數(shù)設(shè)置確定文字像素點的顯示順序，針對源文字和目標(biāo)文字，可以通過不同的組合方式產(chǎn)生豐富多樣的變形效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明方法的流程圖及相關(guān)數(shù)據(jù)變化情況；
[0027]圖2具有連續(xù)色調(diào)的局部細(xì)節(jié)圖；
[0028]圖3為二值化處理后的局部細(xì)節(jié)圖；
[0029]圖4文字輪廓像素點提取過程示意圖；
[0030]圖5是文字輪廓形態(tài)示意圖；
[0031]圖6是輪廓分割過程示意圖；
[0032]圖7是輪廓點參數(shù)域合并示意圖；
[0033]圖8是輪廓點添加過程局部示意圖；
[0034]圖9是劃分區(qū)域后的源文字輪廓內(nèi)部示意圖；
[0035]圖10是劃分區(qū)域后的目標(biāo)文字輪廓內(nèi)部示意圖；
[0036]圖11是文字輪廓形態(tài)變化示意圖；
[0037]圖12是輪廓內(nèi)部文字像素點的映射過程示意圖；
[0038]圖13是文字形態(tài)修復(fù)過程示意圖；
[0039]圖14是文字變形效果圖。
【具體實施方式】
[0040]為了更清楚地闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實例，對本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0041]如附圖1所示，一種圖像文字變形動畫的生成方法，其具體實施步驟如下:
[0042]根據(jù)用戶指定的源文字圖像和目標(biāo)文字圖像以及相關(guān)控制參數(shù)(包括標(biāo)準(zhǔn)化圖像的寬&高、文字像素點的顯示順序、動畫幀數(shù)等)，實現(xiàn)圖像文字的變形效果。
[0043]1.文字圖像預(yù)處理:即圖像標(biāo)準(zhǔn)化處理和二值化處理，包括以下兩步:
[0044](I)讀取兩幅位圖格式的圖像，分別定義為源文字圖像和目標(biāo)文字圖像，將其看成是具有連續(xù)色調(diào)變化的平面像素點集，建立二維數(shù)組存放點集內(nèi)各像素點，并定義結(jié)構(gòu)體POINT，包括Red，Green和Blue三個成員分量，分別存儲像素點的RGB值。接著，分別計算兩幅圖像與給定寬高參數(shù)length和width的比例，通過增刪像素點和線性插值顏色的方法將兩幅圖像縮放為寬高一致的標(biāo)準(zhǔn)化圖像。例如:標(biāo)準(zhǔn)化圖像的寬為源圖像的兩倍，則為源圖像每行像素點之間插入一個新像素點，其顏色值通過線性插值前后相鄰像素點的顏色值得到。若比例系數(shù)不為整數(shù)，則通過取整重新計算原像素點在標(biāo)準(zhǔn)圖像中的位置，將其定位到新圖像中，然后采取線性插值方法計算中間像素點的顏色值。
[0045](2)對標(biāo)準(zhǔn)化圖像進(jìn)行二值化處理，以利于圖像中文字的識別。對于源圖像和目標(biāo)圖像，逐行檢測平面像素點集內(nèi)各像素點的顏色值，即三個顏色分量的平均值C。設(shè)置顏色閾值K (0〈K〈1)，將像素點分為顏色值高于K值或低于K值的兩類，將高于K值的像素點顏色設(shè)為I (白色)，低于K值的像素點顏色設(shè)為O (黑色)，從而將具有連續(xù)色調(diào)變化的標(biāo)準(zhǔn)化圖像轉(zhuǎn)化為平面黑白像素點集。附圖2是具有連續(xù)色調(diào)的文字局部細(xì)節(jié)圖，附圖3是經(jīng)過二值化處理后得到的局部細(xì)節(jié)圖。
[0046]2.提取文字像素點:根據(jù)圖像文字的陰陽性，快速識別圖像中的文字，包括以下兩步:
[0047](I)判斷圖像文字的陰陽性，采取檢測圖像邊緣的方法判斷文字陰陽性。定義黑底白字為陰字，白底黑字為陽字，由于圖像邊緣不包含或包含少量文字像素點，故檢測平面像素點集內(nèi)首行和末行，首列和末列的像素點顏色值，若白色像素點的個數(shù)大于給定閾值η，則圖像背景為白色，圖像文字為陽字，陰字反之。為利于圖像中文字的變換，將陰字圖像中各像素點的顏色值取反，將兩幅圖像統(tǒng)一調(diào)整為陽字圖像。
[0048]( 2 )識別二值化圖像中的文字像素點，采取逐行掃描的方法檢測平面像素點集內(nèi)各像素點的顏色值，首行和末行，首列和末列不參與判斷。當(dāng)檢測到顏色值為0(黑色)的像素點V時，進(jìn)一步搜索V周圍相鄰的8個像素點，記為Vl~ν8，判斷其顏色值。設(shè)置閾值N( 一般為3)，若Vl~v8中顏色值為O (黑色)的像素點個數(shù)大于N，說明像素點V是文字像素點。按照此方法分別檢測并提取源圖像和目標(biāo)圖像中的文字像素點，即變形過程中的源文字或目標(biāo)文字。
[0049]3.提取文字的外部輪廓:采用逆時針掃描的方法提取源文字和目標(biāo)文字的外部輪廓點，掃描范圍是以文字中心點O為圓心，X軸正方向為起始方向，逆時針或者順時針旋轉(zhuǎn)掃描方向d得到的圓形范圍。對于文字像素點V，得到中心點O到點V的單位化向量?和
方向d上的單位化向量L計算?和3的內(nèi)積，并設(shè)置閾值F，若內(nèi)積大于F，說明該像素點位
于掃描方向d上。接著，提取該方向上的所有文字像素點V，計算點V與中心點O的幾何距離，提取距離最大的點作為文字的外部輪廓點。在附圖4中，像素點V組成了文字的外部輪廓點集。若在掃描過程中，方向d上不存在文字像素點V，則逐漸降低閾值F以擴(kuò)大該方向的檢測區(qū)域，直到搜索到像素點V。按照此方法分別為源文字和目標(biāo)文字提取輪廓點集，并刪除點集內(nèi)重復(fù)的輪廓點，連接各輪廓點得到源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T，附圖5示出了提取后的文字輪廓形態(tài)。
[0050]4.建立輪廓點之間的映射關(guān)系:基于分塊處理的思想，分別為源和目標(biāo)文字的局部輪廓建立映射關(guān)系。包括以下兩步:
[0051](I)以文字中心點O為分割中心，將源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T 一分為四，得到4段局部輪廓，記為Si (i=l,…，4)和\ (i=l,…，4)。其中，源文字的局部輪廓Si對應(yīng)于目標(biāo)文字的局部輪廓附圖6為輪廓分割示意圖，其中局部輪廓S1對應(yīng)于t1;且S1和h上輪廓點的個數(shù)不相等。
[0052](2)為Si上的輪廓點和\上的輪廓點建立一一映射關(guān)系，首先將Si和\上的輪廓點Pi分別映射到四分之一圓弧L上，如附圖7所示，兩輪廓的起始點Vtl分別對應(yīng)參數(shù)點a0和Iv計算輪廓點Pi到起始點Vtl的路徑距離和局部輪廓總長度的比值η，公式為:
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種圖像文字變形動畫的生成方法，其特征在于，具體步驟是: a.文字圖像預(yù)處理:讀取兩幅位圖格式的圖像，分別指定為源文字圖像和目標(biāo)文字圖像，將它們縮放為寬高一致的標(biāo)準(zhǔn)化圖像；通過二值化處理將具有連續(xù)色調(diào)變化的標(biāo)準(zhǔn)化圖像，轉(zhuǎn)化為平面黑白像素點集； b.提取文字像素點:指定黑底白字為陰字，白底黑字為陽字，檢測圖像邊緣像素點的顏色值，判斷兩幅圖像中文字的陰陽性，并統(tǒng)一調(diào)整為陽字；分別提取源文字像素點集和目標(biāo)文字像素點集，采用逐行掃描的方法檢測兩幅圖像中的黑色像素點，進(jìn)一步判斷其相鄰像素點的顏色值，將滿足條件的像素點視為圖像中的文字像素點，即變形過程中源文字或目標(biāo)文字； c.提取文字的外部輪廓點:采用逆時針或順時針掃描的方法提取源文字和目標(biāo)文字的外部輪廓點，掃描區(qū)域是以文字中心點O為圓心，X軸正方向為起始方向的圓形區(qū)域；逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)掃描方向，將各方向上距離圓心最遠(yuǎn)的文字像素點作為文字的外部輪廓點，連接各輪廓點得到源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T ； d.建立輪廓點之間的映射關(guān)系:分別將源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T映射到同一參數(shù)域上，計算輪廓S和輪廓T中各輪廓點在參數(shù)域上的值，并根據(jù)參數(shù)值大小分別為輪廓S和輪廓T添加新輪廓點，建立兩組輪廓點的—對應(yīng)關(guān)系； e.建立輪廓內(nèi)部映射區(qū)域:分別為源文字輪廓S和目標(biāo)文字輪廓T劃分內(nèi)部區(qū)域，依次連接相鄰兩輪廓點和文字的中心點O，將輪廓內(nèi)部區(qū)域劃分成若干塊三角形子區(qū)域，使源文字的子區(qū)域rSi和目標(biāo)文字的子區(qū)域1%--對應(yīng)，并判斷源文字像素點和目標(biāo)文字像素點所屬子區(qū)域，其中，i=l，2，一，k; f.確定文字像素點的顯示順序:對輪廓區(qū)域內(nèi)源文字和目標(biāo)文字像素點進(jìn)行排序，根據(jù)參數(shù)設(shè)置參考點，將參考點和文字像素點的幾何距離作為參考權(quán)值，并根據(jù)權(quán)值大小進(jìn)行排序，分別確定源文字像素點和目標(biāo)文字像素點的顯示順序； g.實現(xiàn)文字變形效果:指定源文字輪廓S形態(tài)向目標(biāo)文字輪廓T形態(tài)逐漸過渡，并根據(jù)輪廓點映射關(guān)系計算輪廓點的每幀偏移量，獲得中間幀的輪廓形態(tài)M ;按照相同方法劃分輪廓形態(tài)M的內(nèi)部區(qū)域，生成若干塊三角形子區(qū)域rtv分別與子區(qū)域rSi和1%對應(yīng)，其中i=l，2，…，k ;再將源文字像素點由子區(qū)域rSi映射到子區(qū)域rtv將目標(biāo)文字像素點由子區(qū)域1%映射到子區(qū)域πν更新其在輪廓形態(tài)M內(nèi)部的位置，使文字形態(tài)隨著輪廓形態(tài)改變；在變形的過程中，依序減少源文字像素點的同時增加目標(biāo)文字像素點，實現(xiàn)源文字向目標(biāo)文字的過渡；通過增刪像素點的方法修復(fù)每一幀的文字形態(tài)，保證源文字向目標(biāo)文字的平滑過渡。
【文檔編號】G06T13/00GK103810739SQ201410058278
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】龐明勇, 潘風(fēng) 申請人:南京師范大學(xué)