文档介绍：基于图像处理分析的中国书法评分系统研究

1 绪论

随着科技的不断发展,计算机越来越贴近人们的生活。越来越多的人摒弃了
传统的纸质文本工具如铅笔和橡皮,而更倾向于以键盘、鼠标和电脑来代替。对
此,艺术家也不例外。书法是中国传统文化中最重要的几个艺术形式之一,它不
仅可以传达在文字信息中的显式含义,同时还能够表达作者在当时的感情思绪。
因此,中国书法的计算机化也将成为未来中国传统书法艺术发展的必然趋势。

课题研究的意义
随着计算机图形学(CG)和计算机辅助设计(CAD)在技术上的迅速发展,艺术的
计算机化已经成为了研究者们密切关注的课题之一。在过去的几十年里,计算机
艺术的研究者也取得了许多成果。而相对于国际上在计算机艺术研究方面获得的
累累硕果,在国内很少有这方面的研究成果或正在进行中的研究工作。更令人遗
憾的是,基于西方风格的计算机艺术研究成果并不适用于中国艺术,如国画、书
法等,这是由于中国传统的艺术形式都有其自有的审美方式,从而对其数字化和
信息化的研究提出了更为特殊的要求和挑战。
中国书法主要用毛笔来书写,其毛笔形状、笔划走向以及各笔划间的空间拓
扑关系非常复杂,具有巨大的随机性和众多的变化方式,因此,中国书法审美艺
术的计算机化就成为一个相当具有挑战性的问题。
我们知道,在日常生活中,我们的视觉感知赋予了我们一种审美感官:对于
每件事物,我们可以感到它有多美。然而,迄今为止,我们仍然无法从计算机视
角来对这种审美感知做出数量上的定义。图灵(Turing)曾在他的革命性论文[1]中
说,“我们不希望因为计算机在选美比赛中的无能而责怪它……”。但是,如果
计算机能知道什么是美,什么是不美,那选美比赛又为何不可以交给他们来评定
呢[2]?我们可以让计算机拥有生成符合人类审美感官的能力,用它去向人类视觉美
感的事物挑战,这听起来似乎有些不可思议,但一台拥有审美能力的计算机,很
可能会获得广泛的支持。此外,最终的智能机在人们的心目中是一个能够自己创
造美的计算机。这对我们现在广泛关注的人工智能的研究无疑是一个不错的挑战。
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基于图像处理分析的中国书法评分系统研究

我们觉得让计算机能够理解美甚至创造美,是可以实现的。实现可以处理任
何美学形式的终极智能机是一个漫长的过程。而像绘画、书法、雕塑等艺术形式,
可能都是这个漫长过程中现实的第一步。本文介绍了这样的一个“第一步”;用
我们的方法让计算机学会理解中国书法的美感。我们选择了中国书法,是因为它
在中国艺术和历史上拥有重要的地位,这当中有许多有趣的问题,对计算机而言
都是极其有挑战性的。

相关的研究概况
有关人工智能的研究从上世纪已被研究者们关注了。在 1988 年,卡普尔
(Kapur)等人探索了在几何推理中人工智能的应用;而在 1989 年,霍尔(Hall)
等人用一种计算方法来模拟了类比推理。
和本文工作相关的研究课题,近几年来,主要集中于中国书法自动生成系统
这一方面。目前,关于计算机生成毛笔字,国内外已有文献做过专题论述,主要
包括以下几种不同思路。
文献[3]BPS,通过使用可以握持毛
笔的笔绘仪在程序控制下实现取笔、落笔、运笔、抬笔和换笔等操作。文献[4]介绍
的计算机书法系统事先确定书法汉字每一笔画的轮廓线,然后通过控制三次样条
曲线的取点距离对笔速和墨量进行模拟。文献[5]把写字时毛笔的运动分解为笔尖在
纸上移动和笔杆的上下移动。前者形成笔径,后者由笔尖与纸接触的轻重变化表
现为笔画的粗细。用这种方法模拟的书法,由于最终的书法效果完全取决于各笔
画的初始参数设置,因此生成的毛笔字显得呆板,缺乏活力,使用也极不方便。
文献[6]提出了一种基于骨架的笔刷模型。该模型事先定义一导引骨架,用散点集合
模拟画家的笔触,通过设置骨架属性参数来控制散点的分布形状、颜色和密度,
并最终实现了视觉效果良好的手工绘画和书法效果。
虽然目前已提出的书法笔画模拟方式都能够形成视觉效果良好的书法笔画,
但是这些课题中却很有少能关注到中国书法的美感。阿维扎诺(Avizzano)等人[7]
在 2002 年提出了一个使用触觉界面的书法初学者辅导系统。Lai 等人[8]在 1995 年
使用启发式的方法尝试了定量评价书法字美感的问题:他们定义了在中国书法写
作里的四条规则,并实现到了他们基于规则的美学评分模块中,这一模块简单地
对四条规则逐一计算相应的分数,并得到他们的加权和。人们同样尝试过使用模
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基于图像处理分析的中国书法评分系统研究

糊的方法,例如参考文献[9]:他们为书法家设计了一系列