中文摘要：

针对当前我国在计算机辅助汉字造型与设计方面存在的问题，以及书法艺术在信息时代亟待继承和发展的现状，课题以我国丰富的书法碑帖作为汉字造型的素材，借鉴传统书法理论，结合先进的图形图像处理、模式识别等技术，研究艺术汉字造型的基础理论和算法，探索艺术汉字在纹理、字形、动画、笔法和章法构成等方面的计算机表达和绘制方法。其主要研究内容包括基于样本的交互式艺术汉字生成；建立能表现复杂笔画纹理的新颖虚拟毛笔模型；重现书法汉字图像的动态笔画书写效果；以及依据书法的笔法和章法理论辅助书法作品分析。开展本课题的研究工作，对于在信息时代继承和发展传统的书法艺术，丰富计算机辅助汉字造型和设计的基础理论和算法，有着重要的科学意义和实际应用价值。

结论摘要：

针对当前我国在计算机辅助汉字造型与设计方面存在的问题，以及书法艺术在信息时代亟待继承和发展的现状，课题以我国丰富的书法碑帖作为汉字造型的素材，借鉴传统书法理论，结合先进的图形图像处理、模式识别等技术，研究艺术汉字造型的基础理论和算法，探索艺术汉字在纹理、字形、动画、笔法和章法构成等方面的计算机表达和绘制方法。主要研究内容包括提出了基于样本的交互式艺术汉字生成；建立了能表现复杂笔画纹理的新颖虚拟毛笔模型；实现了书法汉字图像的动态笔画书写效果仿真；探索了依据书法的笔法和章法理论来辅助书法作品分析。 在基于样本的交互式艺术汉字生成方面通过构建笔画库，考虑到笔锋轨迹能反映汉字笔画风格，提出借助笔锋轨迹识别的汉字笔画形状检索方法。在此基础上，引入9-Intersections & Range Relation模型描述汉字的结构，然后结合书法审美要求，构建了汉字拓扑结构优化方法。 在建立能表现复杂笔画纹理效果的虚拟毛笔建模方面通过采集浓淡不同的真实书法纹理图像，进一步将纹理颜色变化看作随机时间序列，采用ANFIS学习这些纹理，得到书法纹理自动生成模型。在此基础上，通过压感笔输入，获得用户的书写行为信息，如书写速度、书写力度，以及书写时间等信息，综合这些信息对书法纹理和笔画形状的影响，设计了纹理类型自动选择函数，再结合纹理自动生成模型，我们构建了能表现复杂笔画纹理效果的虚拟毛笔模型。 在书法汉字图像的动态笔画书写效果仿真方面通过采集不同类型毛笔书写的笔触，借助统计建模的方法，针对几种典型毛笔类型（长锋羊毫、大狼毫、中狼毫和小狼毫）特点建立其相应的笔触模型。在此基础上，结合毛笔书写规律，交互给定笔锋运动轨迹，综合考虑笔锋轨迹点的坐标、压感值、时间、角度、笔锋和运笔信息，根据平移、旋转公式确定笔触的状态，得到书写的笔触序列，形成汉字书写动画。 在依据书法的笔法分析方面主要借助笔锋轨迹识别方法，即根据不同书法笔法在藏锋、中锋和逆锋运笔时导致的笔锋运动轨迹差别，来建立笔锋运动轨迹与笔画的对应关系，从而实现了书法笔法的计算机表达和识别方法。 本课题研究工作的完成，对于在信息时代继承和发展传统的书法艺术，丰富计算机辅助汉字造型和设计的基础理论和算法，有着重要的科学意义和实际应用价值。