一種書畫繪制仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種書畫繪制仿真系統(tǒng)，屬于虛擬繪制【技術(shù)領(lǐng)域】，其特征在于：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、基于MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設(shè)備和蓄電池。用戶使用仿真毛筆在平板電腦上進行虛擬繪制，在虛擬書畫繪制過程中仿真毛筆筆頭受力產(chǎn)生變形，基于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采集到的仿真毛筆姿態(tài)信息，仿真毛筆的受力信息和姿態(tài)信息都通過無線傳輸設(shè)備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪制過程，真實再現(xiàn)實際書畫繪制過程。
【專利說明】一種書畫繪制仿真系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于虛擬繪制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種書畫繪制仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]書畫繪制是藝術(shù)家通過控制毛筆的受力和姿態(tài)在紙上完成書畫創(chuàng)作的過程。
[0003]虛擬繪制系統(tǒng)需要從毛筆受力和姿態(tài)、毛筆定位方面入手實現(xiàn)對書畫繪制的仿真。
[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(fā)了 一種書法系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓力感應(yīng)筆、圖形輸入板、微型計算機和輸出設(shè)備。用戶通過操作壓力感應(yīng)筆在圖形輸入板上完成漢字書寫過程，并在輸出設(shè)備中顯示。但此壓力感應(yīng)筆機械結(jié)構(gòu)復(fù)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(fā)了一種基于力反饋技術(shù)的虛擬繪制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括六自由度的力反饋設(shè)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(shè)備操作虛擬毛筆在紙模型上完成虛擬繪制。但此力反饋設(shè)備活動范圍有限，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(gòu)建了一種虛擬繪制系統(tǒng)，該系統(tǒng)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制。但安裝于仿真毛筆上姿態(tài)測量裝置體積、重量大，使得該仿真毛筆操作不便，影響虛擬繪制過程。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(shè)計[D].天津大學(xué)，2005.”中開發(fā)了一種水墨畫仿真繪制系統(tǒng)IWDSS,通過Wacom公司的Intuos2數(shù)位板和壓力感應(yīng)筆實現(xiàn)虛擬繪制。在上述虛擬繪制系統(tǒng)中運筆位置和顯示分離，影響使用者藝術(shù)水平的發(fā)揮，不能滿足虛擬繪制的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種書畫繪制仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括仿真毛筆和平板電腦，該系統(tǒng)實時檢測仿真毛筆受力情況和姿態(tài)矢量，控制虛擬毛筆在平板電腦上完成虛擬繪制。
[0006]仿真毛筆包括仿真毛筆筆頭、仿真毛筆筆桿、基于MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設(shè)備、蓄電池?；贛EMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設(shè)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(nèi)，其中，蓄電池位于仿真毛筆筆桿的頂端；基于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(chǎn)生變形并能夠?qū)⒎抡婷P筆頭受力傳遞到基于MEMS的力/力矩傳感器；MEMS慣性測量單元是測量姿態(tài)元件，實時檢測仿真毛筆的姿態(tài)信息；微處理器是數(shù)據(jù)處理元件，與無線傳輸設(shè)備相連；通過無線傳輸設(shè)備實現(xiàn)仿真毛筆和平板電腦之間的數(shù)據(jù)無線傳輸；蓄電池是基于MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設(shè)備的電源。
[0007]用戶使用仿真毛筆在平板電腦上進行虛擬繪制，在虛擬書畫繪制過程中仿真毛筆筆頭受力產(chǎn)生變形，基于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采集到的仿真毛筆姿態(tài)信息，仿真毛筆的受力信息和姿態(tài)信息都通過無線傳輸設(shè)備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪制過程。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:該系統(tǒng)實時檢測虛擬繪制過程中仿真毛筆的受力和姿態(tài)信息，通過無線傳輸設(shè)備傳輸給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪制過程，可真實再現(xiàn)實際書畫繪制過程。由于采用MEMS技術(shù)，仿真毛筆體積、重量小。該系統(tǒng)攜帶方便、操作簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本系統(tǒng)的示意圖。
[0010]圖2是本書畫繪制仿真系統(tǒng)的工作原理圖。
[0011]圖中:1平板電腦；2仿真毛筆筆頭；3基于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(shè)備；7仿真毛筆筆桿；8蓄電池。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖，詳細敘述本發(fā)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、基于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(shè)備6、仿真毛筆筆桿7、蓄電池8。基于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(shè)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(nèi)，其中，蓄電池8位于仿真毛筆筆桿7的頂端?；贛EMS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(chǎn)生變形并能夠?qū)⒎抡婷P筆頭受力傳遞到基于MEMS的六維力/力矩傳感器3 ；MEMS慣性測量單元4是測量姿態(tài)元件，實時檢測仿真毛筆的姿態(tài)信息；微處理器5是數(shù)據(jù)處理元件，與無線傳輸設(shè)備6相連；通過無線傳輸設(shè)備6實現(xiàn)仿真毛筆和平板電腦I之間的數(shù)據(jù)無線傳輸；蓄電池8是基于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(shè)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制，在虛擬書畫繪制過程中仿真毛筆筆頭受力產(chǎn)生變形，基于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采集到的仿真毛筆姿態(tài)信息，仿真毛筆的受力信息和姿態(tài)信息都通過無線傳輸設(shè)備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪制過程。
【權(quán)利要求】
1.一種書畫繪制仿真系統(tǒng)，其特征在于: 該書畫繪制仿真系統(tǒng)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、基于MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設(shè)備、蓄電池； 基于MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設(shè)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(nèi)，其中，蓄電池位于仿真毛筆筆桿的頂端；基于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(chǎn)生變形并能夠?qū)⒎抡婷P筆頭受力傳遞到基于MEMS的力/力矩傳感器； MEMS慣性測量單元是測量姿態(tài)元件，實時檢測仿真毛筆的姿態(tài)信息； 微處理器是數(shù)據(jù)處理元件，與無線傳輸設(shè)備相連，通過無線傳輸設(shè)備實現(xiàn)仿真毛筆和平板電腦之間的數(shù)據(jù)無線傳輸； 蓄電池是基于MEMS的力/力矩傳感器、MEMS慣性測量單元、微處理器、無線傳輸設(shè)備的電源； 仿真毛筆在平板電腦上進行虛擬書畫繪制，在虛擬繪制過程中仿真毛筆筆頭受力產(chǎn)生變形，基于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采集到的仿真毛筆姿態(tài)信息，仿真毛筆的受力信息和姿態(tài)信息都通過無線傳輸設(shè)備傳遞給平板電腦，同時平板電腦完成對仿真毛筆的定位，完成虛擬書畫繪制過程。
【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(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)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(xué)