Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время на рынке программных продуктов издательских систем присутствует целый ряд программ, позволяющих синтезировать шрифты. Подобная задача возникает всякий раз, когда по тем или иным причинам пользователя не удовлетворяют имеющиеся в наличии гарнитуры шрифтов и он задается целью создать оригинальный шрифт. Существующие программные средства разработки шрифтов обладают одним общим и очень существенным недостатком, сужающим круг применения таких систем: они предполагают, что пользователь имеет профессиональную подготовку как художник-дизайнер и, кроме того, требуют от него выполнения большого объема рутинных операций, связанных с проектированием каждого символа в отдельности.
Устранить перечисленные выше ограничения и максимально облегчить процедуру проектирования новых гарнитур шрифтов призвана система автоматизированного проектирования шрифтов (САПР-Ш), разрабатываемая автором настоящей диссертации. Эта система обеспечивает расширение функциональных возможностей настольных издательских систем и уменьшает стоимость разработки оригинальных шрифтов при одновременном улучшении их качества за счет сокращения доли рутинных операций, что делает актуальной тему диссертации.
Работа выполнена в рамках реализации комплексного проекта "Создание комплекса специализированного инжиниринга полиграфии" Федеральной программы "РОССИЙСКАЯ ИНЖИНИРИНГОВАЯ СЕТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ НОВОВВЕДЕНИЙ" и является составной частью научно-исследовательских работ Центра наукоемкого инжиниринга при Санкт-Петербургском государственном техническом университете.
Цель работы — разработка компьютерных методов анализа символов шрифта при генерации знакоряда по нескольким эталонным символам, что обеспечивает расширение функциональных возможностей настольных издательских систем, уменьшение стоимости разработки новых шрифтов при одновременном улучшении их качества за счет сокращения доли рутинных операций.
В рамках поставленной цели решаются задачи исследования и реализа-
ции функций векторизации и скелетизации растровых образов, являющихся изображением символов шрифта, рассматриваются вопросы представления информации в специализированных базах данных шрифтов, для чего разрабатывается ряд инструментальных средств поддержки растровых и векторных образов, в том числе интерпретатор программ на языке PostScript в формате Туре 1.
Методы исследований. При решении поставленной задачи в работе использовались методы представления и обработки растровых и векторных двумерных изображений, теория информации, теория графов, а также были проведены экспериментальные исследования и анализ программных средств.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
Предложена концепция построения системы автоматизированного проектирования шрифтов на базе ограниченного числа эталонных символов.
На основе анализа дифференциальных характеристик изображения в каждой точке сформулирован критерий для определения контура объекта, базирующийся на определении связности точек.
На основе сформулированных критериев и с; учетом требований, предъявляемых выбранным форматом Adobe Туре 1, разработан алгоритм обхода линий контура, который позволяет выделять цепочки точек изображения, необходимые при обработке его контуров при сегментации и формировании скелета.
Для построения скелета изображения графемы предложен оригинальный неоднородный метод, разработанный с учетом введенного критерия кратности точки на основе сформулированных требований к скелетам изображений и алгоритма обхода.
С учетом требований формата Adobe Туре 1 разработаны алгоритмы векторизации линий контуров графемы: алгоритм сегментации линий контуров, основанный на базе цепного и разностного кодов, и алгоритм аппроксимации линий контуров, использующий в качестве графических примитивов отрезки прямых и кривых Безье третьей степени, для определения контрольных точек которых применен метод наименьших квадратов.
Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:
- На основе разработанных алгоритмов создано программное обеспече-
ниє в составе автоматизированного рабочего места дизайнера, включающее в себя блоки скелетизации, выделения контуров и векторизации, состоящий в свою очередь из блоков сегментации и аппроксимации линий контуров.
В качестве инструментального средства поддержки шрифтов разработан интерпретатор Туре 1.
Сформированы базы данных моделей символов алфавита и матриц сходства символов, входящие в состав САПР-Ш.
Положения, выносимые на зашиту. В соответствии с поставленными задачами в процессе исследований в рамках данной работы выдвинуты следующие положения:
-
Одной из важных составных частей настольных издательских систем являются средства создания шрифтов. Существующие в настоящее время редакторы шрифтов требуют от пользователя большого объема рутинных операций и наличия высокой квалификации. Для устранения перечисленных выше ограничений требуется система автоматизированного проектирования шрифтов.
-
Возможен подход к генерации всего знакоряда на основе ограниченного набора эталонных символов, предварительно разработанных и введенных в систему пользователем.
-
Анализ символов шрифта при генерации знакоряда на базе ограниченного числа эталонных символов может быть проведен путем решения задач выделения контуров и скелетов на изображении в растровой форме и векторизации выделенных контуров, которая в свою очередь разбивается на сегментацию линий контуров и их дальнейшую аппроксимацию.
-
Для анализа растровых изображений символов шрифта целесообразно использовать метод дифференциальных характеристик изображения в каждой точке.
-
Критерии для нахождения контура объекта, основанные на определении связности точек, позволяют разработать с учетом дополнительных требований, предъявляемых выбранным форматом Adobe Туре I, алгоритм обхода линий контуров и базирующийся на нем эффективный неоднородный метод построения скелета изображения, метод сегментации линий контуров и аппроксимации выделенных сегментов с применением метода наименьших квадратов.
' 6. Для генерации знакоряда по ограниченному набору эталонных символов необходима разработка баз данных, предназначенных для хранения формализованных описаний всех символов алфавита.
Реализация работы. На основе полученных в диссертации результатов разработана система анализа графем, которая в составе автоматизированного рабочего места дизайнера внедрена в опытную эксплуатацию в ряде издательств Санкт-Петербурга.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на двух научно-технических конференциях: на III Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика - 94" и на IV Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика - 95".
Публикации. По теме диссертации опубликованы шесть печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 100 наименований и семи приложений. Она содержит 145 страниц основного машинописного текста, 55 рисунков на 43 страницах и 8 таблиц.
