题目：面向碑文的汉字提取与修复方法的研究

随着计算机技术的迅速普及与发展，信息的数字化和媒介的网络化成为知识传播和获取的重要途径。中国古代文化，其实就是汉字的发展史，就是汉字的发展、繁荣和应用的过。中国历史上那些对后世影响巨大的书法家的书法作品都主要以碑文的形式被保存下来。在当前这个数字时代，利用计算机图形图像处理技术对古书法碑帖图像进行处理，使之更方便传播和应用，对于继承和发展传统文化有非常重要的意义。本文以北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室自主课题“历时汉字字形渐变技术研究”为背景，针对碑文汉字的数字化获取中存在的关键问题，对碑文汉字的提取与修复等问题做了认真分析，并给出了相应的算法。首先，根据碑文图像中汉字分布的特征及规律，采用基于Area Voronoi 图的汉字区域定位方法，剔除碑文图像中的非汉字部分。该方法主要包含两个步骤：先以碑文图像中的连通域为生成元，采用扩展连通元边界的方法构建Area Voronoi 图，形成对碑文图像的Area Voronoi 区域划分。然后利用连通域的距离变矩阵和骨架求取连通域的平均宽度，作为该连通域所在Voronoi 区域的特征。求取相邻Voronoi 区域平均宽度的标准差。合并所有满足条件的相邻Voronoi 区域即可得到碑文中的汉字区域。其次，本文根据古代碑文的排列结构规律，结合几种简单的单字切分方法，形成了一种简单有效的碑文单字切分方法。该方法主要分为两个步骤：先利用投影法对碑文进行列切分。针对每列汉字图像，利用连通域分析法和包围盒交叠判断法，通过合并操作，完成对单字的切分。实验结果表明该方法简单，有效。然后，针对提取的碑文汉字出现损坏的问题，本文提出了一种基于笔画的汉字修复方法。该方法首先将与损坏汉字同源的完整汉字拆分成笔画，将得到的笔画连通汉字中所蕴含的连通部件一起组成修复用的基本笔画集。修复损坏汉字时，利用损坏区域周围的信息，同轮廓段比配和形状上下文的匹配方法，从基本笔画集中找出损坏部分相似笔画或连通组件。然后用相似笔画或连通部件填补损害区域，达到修复的目的。最后，设计并实现了汉字提取与修复系统，该方法集成了本文对于碑文图像中汉字提取与修复的方法，并针对本文方法中的不足加入相应的用户交互操作，允许用户对处理结果添加约束和进行纠正。采用本文系统对已有的碑文图像进行处理，取得了较好的实验效果。