一种基于光学原理的书法字体雕刻方法及雕刻装置

本发明涉及一种字体雕刻领域，尤其涉及一种基于光学原理的书法字体雕刻方法及雕刻装置。

背景技术：

1、书法是中国及深受中国文化影响过的周边国家和地区特有的一种文字美的艺术表现形式。从广义讲，书法是指文字符号的书写法则。换言之，书法是指按照文字特点及其含义，以其书体笔法、结构和章法书写，使之成为富有美感的艺术作品。汉字书法为汉族独创的表现艺术。

2、雕刻，是指把木材、石头或其他材料切割或雕刻成预期的形状皆可称之为雕刻。服务于这一目的的工具有刀、凿子、圆凿、圆锥、扁斧和锤子。在最常见的雕刻方法中，一只手拿着凿子，另一只手拿木槌，然后用木槌将凿子敲入木头或石头中。尽管一些金属加工技术例如焊接和装配，在过去的一个世纪中逐渐变得重要，但是雕刻和制模仍是两种主要的雕塑技法。

3、现有技术中，通常是通过凸感书体雕刻方法制成的作品具有阴刻产生阳刻的视觉立体效果。阴刻具有阳刻视觉效果，根据视觉距离的改变而改变，增加了阳刻的虚幻外凸美感和丰满感。但直接在材料上进行雕刻无法一笔成型，需要多次修改，造成雕刻材料的大量浪费。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于光学原理的书法字体雕刻方法及雕刻装置。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于光学原理的书法字体雕刻方法，其特征在于，包括：

3、s1、建立数据库，输入多种风格字体，储存为字体数据；

4、s2、设置固定光源，将光源位置、光源高度和光源强度储存为光源数据；通过书写不同风格字体，分别对x轴、y轴与z轴方向的力度进行三维力测量，记录不同字体对应的力度规律数据；

5、s3、在书写不同风格字体时，设置摄像机，将拍摄位置、拍摄高度和拍摄角度储存为摄像数据，拍摄基于光原理产生的字体阴影图像，通过图像边缘提取算法提取阴影边缘图像，储存为初始阴影数据；

6、s4、建立模拟书写模块，输入雕刻原件对应立体模型，通过对比纸张与雕刻材料的硬度，放大力度规律数据得到模拟力度数据，输入字体数据后根据模拟力度数据模拟书写，设置光源数据，记录模拟阴影图像；

7、s5、通过图像边缘提取算法得到模拟阴影数据，将模拟阴影数据与初始阴影数据对比，对模拟阴影数据变换力度反复修正至与初始阴影数据完全相同，同时记录修正后的雕刻力度数据；

8、s6、根据雕刻力度数据在雕刻原件上进行雕刻，对雕刻字体进行圆弧抛光。

9、本发明一个较佳实施例中，根据步骤s2，分别对x轴、y轴与z轴方向的力度进行三维力测量包括以下步骤：

10、s21、将力传感器安装于笔的握持处，并确保传感器与笔的握持处紧密连接；

11、s22、将传感器与数据采集器连接，使用笔进行书写，并让传感器记录笔在三个方向上的受力情况，得到x轴、y轴与z轴方向的力度变化数据；

12、s23、对力度数据进行处理和分析汇总，以得出不同字体的力度变化规律，得到力度规律数据。

13、本发明一个较佳实施例中，根据步骤s3，所述图像边缘提取算法为整体嵌套边缘检测算法。

14、本发明一个较佳实施例中，根据步骤s4，设置光源数据，记录模拟阴影图像包括以下步骤：

15、s41、输入光源数据，将光源位置、光源高度和光源强度同步设置在模拟书写模块中；

16、s42、输入摄像数据，将拍摄位置、拍摄高度和拍摄角度同步设置在模拟书写模块中，进行拍摄，得到模拟阴影图像。

17、本发明一个较佳实施例中，根据步骤s5，对模拟阴影数据反复修正至与初始阴影数据完全相同包括以下步骤：

18、s51、对初始阴影数据上的阴影个数进行编号，将若干阴影进行边缘提取，得到对应的若干初始阴影边缘数据；

19、s52、对模拟阴影数据上的阴影个数进行编号，将若干阴影进行边缘提取，得到对应的若干模拟阴影边缘数据；

20、s53、通过增大或减小雕刻力度来改变模拟阴影边缘数据，最终使得模拟阴影边缘数据与初始阴影边缘数据完全相同。

21、本发明还提供一种基于光学原理的书法字体雕刻装置，包括：若干固定板，以及设置在所述固定板上的移动单元与雕刻单元；

22、所述移动单元包括：设置在所述固定板上的若干第一滑动组，与所述第一滑动组连接的移动板，设置在所述移动板上的第二滑动组，以及与所述固定板固定连接的若干第一导轨和设置在所述移动板一侧的第二导轨；

23、所述雕刻单元包括：设置在所述第二滑动组一侧的连接板，以及固定设置在所述连接板上的雕刻件；所述雕刻件均连接有电机。

24、本发明一个较佳实施例中，所述第一滑动组上设置有与所述第一导轨滑动连接的第一导向块，所述第二滑动组上设置有与所述第二导轨滑动连接的第二导向块。

25、本发明一个较佳实施例中，所述第一导向块上固定设置有用于限制移动方向的第一限位片，所述第二导向块上固定设置有用于限制移动方向的第二限位片。

26、本发明一个较佳实施例中，所述第一滑动组与所述第二滑动组均包括：与所述固定板固定连接的若干滑轨，以及与所述滑轨滑动连接的滑块。

27、本发明一个较佳实施例中，所述第一导向块和所述第二导向块均连接有电机。

28、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

29、(1)本发明提供了一种基于光学原理的书法字体雕刻方法，通过设置固定光源来得到阴影数据，再通过阴影数据体现雕刻时对应的力度大小，再设立模拟书写模块反复修正，也避免在雕刻时浪费大量材料，在雕刻时减少返工次数，提高了雕刻原件的美观程度，同时提高了雕刻效率。

30、(2)本发明通过设置固定光源，基于光学原理得到字体形成的随不同力度变化的投影，得到书写力度数据，通过对比模拟阴影数据与初始阴影数据的不同，得到精确的雕刻所需力度，提高了雕刻的准确性，同时也保证了雕刻的美观程度。

31、(3)本发明通过设置传感器和数据采集器分别对x轴、y轴与z轴方向的力度进行三维力测量，记录不同字体对应的力度数据，汇总得到力度规律数据；雕刻字体时随着不同力度会产生深浅变化，使得字体更加美观，同时也提高了雕刻的规律性。

32、(4)本发明建立了模拟书写模块，输入雕刻原件立体模型后，通过换算纸张与雕刻材料的硬度，可以放大力度规律数据得到模拟力度数据，输入字体数据进行模拟书写，通过换算力度可以便捷得到雕刻数据，节约了雕刻所需预备时长，同时也节约了雕刻所需时间。

33、(5)本发明通过对模拟阴影数据通过增大或减小雕刻力度来改变模拟阴影边缘数据，反复修正至与初始阴影数据完全相同，提高了雕刻的精确程度，同时记录了修正后的雕刻力度数据，为字体雕刻奠定了基础。

34、(6)本发明在雕刻完成后对雕刻字体内部进行圆弧抛光，可将雕刻时产生的毛刺去除，并保证字体边缘的流畅程度，同时也使得字体整体构造更加美观。

35、(7)本发明设置了一种基于光学原理的书法字体雕刻装置，通过第一滑动组改变第二滑动组位置，再通过第二滑动组带动雕刻单元移动，可向任意方向移动进行雕刻，提高了雕刻速度，同时保证了雕刻的效率。