一種書畫繪製仿真系統的製作方法
2023-10-19 14:04:07 1
一種書畫繪製仿真系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種書畫繪製仿真系統，屬於虛擬繪製【技術領域】，其特徵在於：包括仿真毛筆和平板電腦。所述的仿真毛筆包括仿真毛筆筆頭、仿真毛筆筆桿、基於MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設備和蓄電池。用戶使用仿真毛筆在平板電腦上進行虛擬繪製，在虛擬書畫繪製過程中仿真毛筆筆頭受力產生變形，基於MEMS的力/力矩傳感器直接檢測出仿真毛筆受力信息，MEMS慣性測量單元直接輸出採集到的仿真毛筆姿態信息，仿真毛筆的受力信息和姿態信息都通過無線傳輸設備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪製過程，真實再現實際書畫繪製過程。
【專利說明】一種書畫繪製仿真系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於虛擬繪製【技術領域】，特別是涉及一種書畫繪製仿真系統。
【背景技術】
[0002]書畫繪製是藝術家通過控制毛筆的受力和姿態在紙上完成書畫創作的過程。
[0003]虛擬繪製系統需要從毛筆受力和姿態、毛筆定位方面入手實現對書畫繪製的仿真。
[0004]1988 年 Chong-ming Shi 等在文獻 「Chong-ming Shi et al.An input methodof calligraphic characters using pressure sensing pen [C]//Proc.0f IEEESystems, Man, and Cybermatics.1988, (I): 369-372.」 中開發了 一種書法系統，該系統包括壓力感應筆、圖形輸入板、微型計算機和輸出設備。用戶通過操作壓力感應筆在圖形輸入板上完成漢字書寫過程，並在輸出設備中顯示。但此壓力感應筆機械結構複雜，與圖形輸入板之間通過有線連接，操作不方便。2002年Jeng-sheng等在文獻「Jeng-sheng, etal.0n the effects of haptic display in brush and ink simulation for Chinesepainting and calligraphy[C]//10th Pacific Conference on Computer Graphics andApplication(PG02).1EEE, 2002.10:439-441.」中開發了一種基於力反饋技術的虛擬繪製系統，該系統包括六自由度的力反饋設備、三維毛筆模型、紙模型和水墨傳輸模型。用戶通過Phantom Desktop力反饋設備操作虛擬毛筆在紙模型上完成虛擬繪製。但此力反饋設備活動範圍有限，使用不方便。Nelson S.H.Chu等在文獻「Nelson S.H.Chu, Chiew-Lan Ta1.Real-Time Paintingwith an Expressive Virtual Chinese Brush[J].1EEE ComputerGraphics and Applications, Vol24, N0.5, pp.76-85，2004.」 中構建了一種虛擬繪製系統，該系統包括仿真毛筆、三維毛筆模型、紙模型和水墨傳輸模型。用戶通過操作仿真毛筆控制虛擬毛筆在紙模型上完成虛擬繪製。但安裝於仿真毛筆上姿態測量裝置體積、重量大，使得該仿真毛筆操作不便，影響虛擬繪製過程。2008年，孫美君在文獻「孫美君.中國水墨畫仿真中毛筆模型的研究與設計[D].天津大學，2005.」中開發了一種水墨畫仿真繪製系統IWDSS,通過Wacom公司的Intuos2數位板和壓力感應筆實現虛擬繪製。在上述虛擬繪製系統中運筆位置和顯示分離，影響使用者藝術水平的發揮，不能滿足虛擬繪製的要求。
【發明內容】
[0005]本發明提出了一種書畫繪製仿真系統，該系統包括仿真毛筆和平板電腦，該系統實時檢測仿真毛筆受力情況和姿態矢量，控制虛擬毛筆在平板電腦上完成虛擬繪製。
[0006]仿真毛筆包括仿真毛筆筆頭、仿真毛筆筆桿、基於MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設備、蓄電池。基於MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設備、蓄電池沿仿真毛筆筆桿方向順序安裝在仿真毛筆筆桿內，其中，蓄電池位於仿真毛筆筆桿的頂端；基於MEMS的力/力矩傳感器是測力元件，實時檢測仿真毛筆所受力與力矩的大小和方向，安裝在仿真毛筆筆頭根部，直接與仿真毛筆筆頭相連；仿真毛筆筆頭具有真實毛筆筆頭的特性，受力產生變形並能夠將仿真毛筆筆頭受力傳遞到基於MEMS的力/力矩傳感器；MEMS慣性測量單元是測量姿態元件，實時檢測仿真毛筆的姿態信息；微處理器是數據處理元件，與無線傳輸設備相連；通過無線傳輸設備實現仿真毛筆和平板電腦之間的數據無線傳輸；蓄電池是基於MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設備的電源。
[0007]用戶使用仿真毛筆在平板電腦上進行虛擬繪製，在虛擬書畫繪製過程中仿真毛筆筆頭受力產生變形，基於MEMS的力/力矩傳感器直接檢測出仿真毛筆受力信息，MEMS慣性測量單元直接輸出採集到的仿真毛筆姿態信息，仿真毛筆的受力信息和姿態信息都通過無線傳輸設備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪製過程。
[0008]本發明的有益效果是:該系統實時檢測虛擬繪製過程中仿真毛筆的受力和姿態信息，通過無線傳輸設備傳輸給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪製過程，可真實再現實際書畫繪製過程。由於採用MEMS技術，仿真毛筆體積、重量小。該系統攜帶方便、操作簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本系統的示意圖。
[0010]圖2是本書畫繪製仿真系統的工作原理圖。
[0011]圖中:1平板電腦；2仿真毛筆筆頭；3基於MEMS的力/力矩傳感器；4MEMS慣性測量單元；5微處理器；6無線傳輸設備；7仿真毛筆筆桿；8蓄電池。
【具體實施方式】
[0012]以下結合技術方案和附圖，詳細敘述本發明的【具體實施方式】。
[0013]如附圖1所示，仿真毛筆主要包括仿真毛筆筆頭2、基於MEMS的六維力/力矩傳感器3、MEMS慣性測量單元4、微處理器5、無線傳輸設備6、仿真毛筆筆桿7、蓄電池8。基於MEMS的六維力/力矩傳感器3、MEMS慣性測量單兀4、微處理器5、無線傳輸設備6、蓄電池8沿仿真毛筆筆桿方向順序安裝在仿真毛筆筆桿7內，其中，蓄電池8位於仿真毛筆筆桿7的頂端。基於MEMS的六維力/力矩傳感器3是測力元件，實時檢測仿真毛筆所受力與力矩的大小和方向，安裝在仿真毛筆筆頭2根部，直接與仿真毛筆筆頭2相連；仿真毛筆筆頭2具有真實毛筆筆頭的特性，受力產生變形並能夠將仿真毛筆筆頭受力傳遞到基於MEMS的六維力/力矩傳感器3 ；MEMS慣性測量單元4是測量姿態元件，實時檢測仿真毛筆的姿態信息；微處理器5是數據處理元件，與無線傳輸設備6相連；通過無線傳輸設備6實現仿真毛筆和平板電腦I之間的數據無線傳輸；蓄電池8是基於MEMS的六維力/力矩傳感器3、MEMS慣性測量單元4、微處理器5、無線傳輸設備6的電源。
[0014]用戶使用仿真毛筆在平板電腦上進行虛擬繪製，在虛擬書畫繪製過程中仿真毛筆筆頭受力產生變形，基於MEMS的六維力/力矩傳感器直接檢測出仿真毛筆受力信息，MEMS慣性測量單元直接輸出採集到的仿真毛筆姿態信息，仿真毛筆的受力信息和姿態信息都通過無線傳輸設備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪製過程。
【權利要求】
1.一種書畫繪製仿真系統，其特徵在於: 該書畫繪製仿真系統包括仿真毛筆和平板電腦，仿真毛筆包括仿真毛筆筆頭、仿真毛筆筆桿、基於MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設備、蓄電池； 基於MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設備、蓄電池沿仿真毛筆筆桿方向順序安裝在仿真毛筆筆桿內，其中，蓄電池位於仿真毛筆筆桿的頂端；基於MEMS的力/力矩傳感器是測力元件，實時檢測仿真毛筆所受力與力矩的大小和方向，安裝在仿真毛筆筆頭根部，直接與仿真毛筆筆頭相連； 仿真毛筆筆頭受力產生變形並能夠將仿真毛筆筆頭受力傳遞到基於MEMS的力/力矩傳感器； MEMS慣性測量單元是測量姿態元件，實時檢測仿真毛筆的姿態信息； 微處理器是數據處理元件，與無線傳輸設備相連，通過無線傳輸設備實現仿真毛筆和平板電腦之間的數據無線傳輸； 蓄電池是基於MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設備的電源； 仿真毛筆在平板電腦上進行虛擬書畫繪製，在虛擬繪製過程中仿真毛筆筆頭受力產生變形，基於MEMS的力/力矩傳感器直接檢測出仿真毛筆受力信息，MEMS慣性測量單元直接輸出採集到的仿真毛筆姿態信息，仿真毛筆的受力信息和姿態信息都通過無線傳輸設備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪製過程。
【文檔編號】G06F3/0354GK103616967SQ201310533781
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】侯增選, 郭超, 鄭栓柱, 楊廣卿, 陳廣州, 李俊強, 黃磊 申請人:大連理工大學