CN109147469B - 一种书法练习方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种书法练习方法，属于文教用品技术领域，其用于书法练习装置，该装置包括台灯和书法控制设备，台灯上方设置相机、投影仪，相机、投影仪及台灯均与书法控制设备连接，投影仪投影区域内放置书法练习纸，包括：获取相机拍摄的书法练习纸上回米格的图像；对回米格的图像进行处理，得到回米格的位置；将回米格的位置与事先标记的回米格位置的偏差，对书法练习纸的位置进行调整；控制投影仪将字帖内容投影在回米格上以供用户进行书法练习。通过在照明设备台灯上方设置投影仪和相机，并通过计算机等控制设备控制投影仪和相机，通过投影仪将控制设备中的文字投影在回米格纸张上，避免了传统方法中字帖内容固定不灵活，具有很高的实用性。

Description

一种书法练习方法

技术领域

本发明涉及文教用品技术领域，特别涉及一种书法练习方法。

背景技术

台灯是日常生活中的照明设备之一，目前有些台灯虽可用于放置书法用品，比如砚、笔挂、墨筒、干笔器等，但其仍需要借助专门的书法设备比如书法学习机等，借助设备较多且智能化程度较低。

另外，目前的书法练习设备是通过描红、描影，存在临摹文字固定、不清楚等缺陷。而且，无法做到智能化对用户进行书法训练。

发明内容

本发明的目的在于提供一种书法练习方法，以提高台灯的智能化程度。

为实现以上目的，本发明采用一种书法练习方法，其用于书法练习装置，该装置包括台灯和书法控制设备，台灯上方设置相机、投影仪，相机、投影仪及台灯均与书法控制设备连接，投影仪投影区域内放置书法练习纸，所述方法包括：

获取相机拍摄的书法练习纸上回米格的图像；

对回米格的图像进行处理，得到回米格的位置；

利用回米格的位置与事先标记的回米格位置的偏差，对书法练习纸的位置进行调整；

控制投影仪将字帖内容投影在回米格上以供用户进行书法练习。

进一步地，所述对回米格的图像进行处理，得到回米格的位置，包括：

对所述回米格的图像进行二值化处理，得到回米格的二值化图像；

对回米格的二值化图像进行MSER+和MSER-操作，得到回米格所在纸张的位置；

利用Canny边缘检测算法对图像中回米格所在纸张位置进行处理，得到所述回米格的图像的边缘；

遍历图像边缘的所有像素，利用Hough直线检测方法提取直线，并根据直线的两个点坐标，计算直线方程；

根据直线方程，得到回米格外框的上、下、左、右边界，实现回米格外框定位；

根据回米格外框位置，对回米格内框位置进行定位；

根据回米格外框位置，对回米格米子线条进行定位。

进一步地，所述根据回米格外框位置，对回米格内框位置进行定位，包括：

根据所述回米格外框上边界直线方程，查找与上边界左端点相距dist距离的点a，以及与上边界右端点相距dist距离的点b；

根据所述回米格外框左边界直线方程，查找与左边界上端点相距dist距离的点c，以及与左边界下端点相距dist距离的点d；

将a点及其左、右各相邻的m个点位置作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框右边界组，其中a点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框上边界直线方程中；

将b点及其左、右各相邻的m个点位置作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框左边界组，其中b点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框上边界直线方程中；

将待选内框右边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框右边界线，将待选内框左边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框左边界线；

将c点及其左、右各相邻的m个点作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框上边界组，其中c点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框左边界直线方程中；

将d点及其左、右各相邻的m个点作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框下边界组，其中d点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框左边界直线方程中；

将待选内框上边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框上边界线，将待选内框下边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框下边界线；

根据内框上、下、左、右边界线，实现回米格内框定位。

进一步地，所述控制投影仪将字帖内容投影在回米格上以供用户进行书法练习，包括：

根据回米格的位置，将投影仪的投影平面调整至与回米格所在平面平行；

将所述相机拍摄图像中的4组三维映射点坐标实现三维点坐标的目标图像，实现回米格所在平面与投影平面的映射；

将用户请求练习的文字内容推送至所述投影仪并投影在所述回米格上供用户练习。

进一步地，所述书法练习装置还包括设置在所述台灯上方的体感控制器，体感控制器与所述书法控制设备连接，所述方法还包括：

获取体感控制器所采集的3D图像数据；

从3D图像数据中，提取出笔杆，并构建笔杆的中心线方程；

根据笔杆的中心线方程，计算笔杆的中心线与水平面之间的倾斜角度；

将笔杆的倾斜角度与设定的标准角度进行比较，并在比较结果不一致时进行语音指导；

利用SVM分类器对正样本数据和负样本数据进行训练，得到手部姿势分类模型；

利用手部姿势分类模型对体感控制器SDK自带接口获取的手部姿势数据进行分类，并在当前手部姿势不正确时进行语音指导。

进一步地，还包括：

利用所述体感控制器获取用户手中笔尖的位置及该位置对应的速度；

将用户手中笔尖的位置及该位置对应的速度与预先存储的标准书写速度进行比较；

在用户书写速度与标准书写速度相差超过设定范围时，进行语音指导。

进一步地，还包括：

在用户书写完成后，获取相机拍摄的文字图像，并进行背景建模；

从文字图像中提取出用户书写笔迹，并将用户书写笔迹与所述投影仪投影的字帖文字笔迹进行对比分析，以对用户书写文字进行评价。

进一步地，所述在用户书写完成后，获取相机拍摄的文字图像，并进行背景建模，包括：

将相机拍摄的文字图像中回米格外框位置之外的像素全部赋值为0；

将文字图像中回米格等间隔分割成6×6个子区域；

对每个子区域进行sobel梯度计算，得到梯度图，并对梯度图按设定阈值进行前景图像提取；

统计前景图像中像素的数目，并将前景图像中像素的数目与对应子区域的面积相除，得到前景比例；

若前景比例值低于设定比例值，则判断该子区域内部不存在笔迹，并将不存在笔迹的子区域直接更新到背景图像中与该子区域对应的位置；

利用所述相机对回米格进行监控，实时更新每个子区域，建立回米格背景模型。

进一步地，所述从文字图像中提取出用户书写笔迹，并将用户书写笔迹与所述投影仪投影的字帖文字笔迹进行对比分析，以对用户书写文字进行评价，包括：

将所述相机当前拍摄的文字图像与回米格背景模型进行逐像素对比，检测出前景像素；

对前景像素进行中值滤波，得到连续的前景像素；

将连续的前景像素形成连通区域，作为用户书写的文字笔迹；

利用骨架提取算法，分别提取用户书写文字笔迹的骨架、所述投影仪投影的字帖文字骨架；

将用户书写文字笔迹的骨架与所述投影仪投影的字帖文字骨架进行比较，以对用户书写文字质量进行评价。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过在照明设备台灯上方设置投影仪和相机，并通过计算机等控制设备控制投影仪和相机，通过投影仪将控制设备中的文字投影在回米格纸张上，并可根据回米格的角度、距离等，对投影仪投影的文字角度进行调整。避免了传统方法中字帖内容固定不灵活，且存在不清楚的缺陷。同时，图书法练习时常用的照明设备结合，具有很高的实用性。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是一种书法练习方法的流程示意图；

图2是书法练习装置的结构示意图；

图3是回米格示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种书法练习方法，其应用与书法练习装置，如图2所示，该装置包括台灯1和书法控制设备，台灯上方设置相机2、投影仪3，相机2、投影仪3及台灯1均通过数据线与书法控制设备连接；相机2、投影仪3安装在盒体内，并与台灯1使用支架4连接，位于台灯1的上方连投影仪3投影区域内放置书法练习纸，该书法练习纸上只有一个回米格。书法控制设备用于执行如下步骤S1至S4：

S1、获取相机拍摄的书法练习纸上回米格的图像；

S2、对回米格的图像进行处理，得到回米格的位置；

S3、利用回米格的位置与事先标记的回米格位置的偏差，对书法练习纸的位置进行调整；

S4、控制投影仪将字帖内容投影在回米格上以供用户进行书法练习。

需要说明的是，回米格线条为黑色，纸面为白色，格子的外框为宽度0.5mm的实线，回米格内框和米字的四条线为宽度0.3mm的虚线。

进一步地，上述步骤S2：对回米格的图像进行处理，得到回米格的位置，包括：

对所述回米格的图像进行二值化处理，得到回米格的二值化图像；

对回米格的二值化图像进行MSER+和MSER-操作，得到回米格所在纸张的位置；

需要说明的是，本实施例中二值化阈值取[0,255]，二值化图像经历一个从全黑到全白的过程，在这个过程中，有些连通区域的面积随阈值上升的变化很小，将这种区域作为MSER。由于检测到的MSER内部的灰度值是小于边界的，因此难以检测到，所以对二值化图像进行一次MSER+操作后将其反转，再进行一次MSER-操作。

利用Canny边缘检测算法对图像中回米格所在纸张位置进行处理，得到所述回米格的图像的边缘；

遍历图像边缘的所有像素，利用Hough直线检测方法提取直线，并根据直线的两个点坐标，计算直线方程；

根据直线方程，得到回米格外框的上、下、左、右边界，实现回米格外框定位；

根据回米格外框位置，对回米格内框位置进行定位；

根据回米格外框位置，对回米格米子线条进行定位。

优选地，本实施例中在提取到直线后，将长度小于30个像素的直线过滤掉，其具体过程为：

根据Hough直线检测方法提取到直线的两个端点坐标，假设为p1、p2，则可计算出线段的长度，假设公式：距离 = sqrt((float)( p2.x - p1.x)×(p2.x - p1.x) + (p2.y- p1.y)×(p2.y - p1.y))，式中：sqrt()是求平方根的数学函数，float是浮点类型，p1.x是点p1的x坐标值，p1.y是点p1的y坐标值，p2.x是点p2的x坐标值，p2.y是点p2的y坐标值。如果距离小于30，则排除，通过排除干扰直线，更准确的定位回米格外框。

优选地，本实施例中根据直线方程，得到回米格外框的上、下、左、右边界，实现回米格外框定位，具体过程为：

首先分别找到上下两条边界和左右两条边界，上下两条边界是平行的，而且长度相等；左右两条边界也是平行的，而且长度相等。

利用直线方程分别计算两组边界中两条直线的方向角，如果二者方向角的差值小于3^°，则是平行的，否则不是。其中，两组边界中第一组为回米格的上、下实线边界，第二组为回米格的左、右实线边界。通过回米格的上、下实线边界直线的直线方程或回米格的左、右实线边界直线的直线方程，可得知直线的斜率k，k = tanA，A为倾斜角即方向角。

找到线段的最两端的像素点作差值（如果是上下边界，则在x方向上作差值，如果是左右边界，则在y方向上作差值），分别比较两组边界中两条直线的线段长度，如果长度差值的绝对值小于5个像素，则是相等的，否则不是。具体地，如图3所示，根据上面步骤已得线段的两个端点坐标，上边界为点p1、点p2，下边界为点p3、点p4，根据公式

距离 = sqrt((float)(p2.x - p1.x)×(p2.x - p1.x) + (p2.y - p1.y)×(p2.y - p1.y))，可求得距离1、距离2，如果距离1与距离2的差值绝对值小于5个像素，则说明这两条直线是要找的回米格边界直线，否则不是。

利用对称性验证此时的四边围成的四边形是否为正方形。如果是，则是外框。如果不是，则外框定位失败。具体地，如图3所示，已知p1、p2的直线方程式L1，以及p3、p4的直线方程式L2，求与L1、L2平行，并且截距为L1、L2的一半的直线方程式L3（即L1与L2中间的平行直线、对称轴）。判断线段L1上每个点到L3的距离，是否存在线段L2上到L3相同距离的点，如果L2上存在这样的点个数，达到L1上所有像素点个数的90%，就满足对称性。同样的，找到另一条对称轴L4，验证P1、P3所在的直线，与P2、P4所在的直线的对称性。

优选地，本实施例还包括：对四边形的四条边长进行分析，并且得到的边长与实现存储的经验值进行比较，如果每条边的长度差超过10像素，则认为定位失败。

其中，该经验值为人工量出的回米格实线边界长度值经验值，将得到的四边形的四条边，分别与这个经验值作对比，如果四条边长度与经验值差的绝对值小于等于10个像素，则这四条边即是最终的回米格实线外框，如果存在一条边长度与经验值差的绝对值大于10个像素，则定位失败。定位失败后，继续在找到的所有直线中，寻找符合以上要求的四边形。如果所有直线遍历完，未能寻找到四边形，会提示调整相机和纸张，再次定位。

进一步地，上述根据回米格外框位置，对回米格内框位置进行定位，包括：

根据所述回米格外框上边界直线方程，查找与上边界左端点相距dist距离的点a，以及与上边界右端点相距dist距离的点b；

根据所述回米格外框左边界直线方程，查找与左边界上端点相距dist距离的点c，以及与左边界下端点相距dist距离的点d；

将a点及其左、右各相邻的m个点位置作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框右边界组，其中a点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框上边界上；

将b点及其左、右各相邻的m个点位置作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到作为待选内框左边界组，其中b点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框上边界上；

将待选内框右边界组中与图像的边缘（外框定位时得到）相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框右边界线，将待选内框左边界组中与图像的边缘相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框左边界线；

将c点及其左、右各相邻的m个点作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框上边界组，其中c点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框左边界；

将d点及其左、右各相邻的m个点作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框下边界组，其中d点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框左边界上；

将待选内框上边界组中与图像的边缘相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框上边界线，将待选内框下边界组中与图像的边缘相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框下边界线；

根据内框上、下、左、右边界线，实现回米格内框定位。

需要说明的是，在回米格内框定位完成之后，也通过对称性验证此时的四边围成的四边形是否为正方形。

作为进一步优选的方案，上述步骤S3：利用回米格的位置与事先标记的回米格位置的偏差，对书法练习纸的位置进行调整。其中，事先标记的回米格位置位于相机拍摄图像中间，通过检测回米格图像中外框的中心点位置来判断回米格的位置是否合适，若位置有所偏差，可通过手动调整投影仪的投影位置进行调整。

进一步地，上述步骤S4：控制投影仪将字帖内容投影在回米格上以供用户进行书法练习。包括：

根据回米格的位置，将投影仪的投影平面调整至与回米格所在平面平行；

将所述相机拍摄图像中的4组三维映射点坐标实现三维点坐标的目标图像，实现回米格所在平面与投影平面的映射，具体为：将原始图像（相机抓取的图像）中回米格实线边界的四个角点数组，转换为目标图像（设备显示屏的图像）中回米格实线边界的四角点数组。然后获取转换后的图像。以实现回米格所在平面与投影平面的映射。

将用户请求练习的文字内容推送至所述投影仪并投影在所述回米格上供用户练习。

需要说明的是，如果二者平面不平行，会出现投影歪曲的现象，可手动调整。

作为进一步优选的方案，所述书法练习装置还包括设置在所述台灯上方的体感控制器，体感控制器与所述书法控制设备连接，所述方法还包括：

获取体感控制器所采集的3D图像数据，图像数据包括位置坐标、方向等信息；

从3D图像数据中，提取出笔杆，并构建笔杆的中心线方程，其中获取3d图像数据，在深度图中，笔杆上的深度信息是比较平整的，能够形成一个圆柱形的半曲面，并且检测直径大小不变的，就是笔杆；

根据笔杆的中心线方程，计算笔杆的中心线与水平面之间的倾斜角度；

将笔杆的倾斜角度与设定的标准角度进行比较，并在比较结果不一致时进行语音指导。

利用SVM分类器对正样本数据和负样本数据进行训练，得到手部姿势分类模型，其中，正样本数据为正确的手部姿势，负样本数据为错位的手部姿势；具体为，通过体感控制器利用X2技术，可以追踪到一只手的5根手指，得到15个手指关节3d位置数据，将15个手指关节3d位置数据存储在15维的向量中；

利用手部姿势分类模型对体感控制器SDK自带接口获取的手部姿势数据进行分类，并在当前手部姿势不正确时进行语音指导。

需要说明的是，笔杆中心线的提取过程为：对笔杆数据使用cv::HoughLinesP()方法直线检测，提取线段的两个端点坐标（假设为p1、p2），计算出线段的长度，公式：距离 =sqrt((float)(p2.x - p1.x)×(p2.x - p1.x) + (p2.y - p1.y)×(p2.y - p1.y))；找出长度最长的两条线段，就是笔杆两侧边缘线。根据提取的每条线段的两个点坐标，计算直线方程式：y = kx +bk是直线的斜率，b为截距。设这两条线段分别为L1、L2，笔杆的中心线L3方程式中，斜率k3与L1、L2斜率相同，截距b3 =（b1 + b2）/2 ，即L1和L2截距之和的一半。

作为进一步优选的方案，该方法还包括：

利用所述体感控制器获取用户手中笔尖的位置及该位置对应的速度；

将用户手中笔尖的位置及该位置对应的速度与预先存储的标准书写速度进行比较；

在用户书写速度与标准书写速度相差超过设定范围时，进行语音指导。

其中，上述在用户书写完成后，获取相机拍摄的文字图像，并进行背景建模，包括：

将相机拍摄的文字图像中回米格外框位置之外的像素全部赋值为0；

将文字图像中回米格等间隔分割成6×6个子区域，其具体过称为：到回米格四条实线外框长度，分别将每条实线外框线段长度等分6个，P1、P2的线段举例。根据线段的公式、等分的长度，找到点C1-C5的坐标。其他三条实线边框线段也是同样原理分6个部分。然后将这36个坐标区域保存在数组中。

对每个子区域进行sobel梯度计算，得到梯度图，并对梯度图按设定阈值进行前景图像提取；本实施例中对梯度图以30作为阈值进行前景图像提取。统计前景图像中像素的数目，并将前景图像中像素的数目与对应子区域的面积相除，得到前景比例；

若前景比例值低于设定比例值比如3%，则说明此时该子区域内部不存在笔迹；

将不存在笔迹的子区域直接更新到背景图像中与该子区域对应的位置；

利用所述相机对回米格进行监控，实时更新每个子区域，建立回米格背景模型。

其中，上述从文字图像中提取出用户书写笔迹，并将用户书写笔迹与所述投影仪投影的字帖文字笔迹进行对比分析，以对用户书写文字进行评价，包括：

将所述相机当前拍摄的文字图像与回米格背景模型进行逐像素对比，当前景图与背景图之间的亮度差值大于20，则将该像素作为前景像素检测出来；

对前景像素进行中值滤波，得到连续的前景像素；

将连续的前景像素形成连通区域，作为用户书写的文字笔迹；

利用骨架提取算法，分别提取用户书写文字笔迹的骨架、所述投影仪投影的字帖文字骨架；

将用户书写文字笔迹的骨架与所述投影仪投影的字帖文字骨架进行比较，以对用户书写文字质量进行评价。

用户书写笔迹的检测过程如下：

每个边缘像素点p都具有一个方向梯度值dp；

需要说明的是，如果像素点p位于笔画边缘，方向梯度值dp是大致垂直笔画方向，沿着射线即梯度方向r=p+dp×n(n>=0)寻找另一个边缘象素点q，dq为这个像素点的梯度方向，dp和dq方向相反。特别说明的是，如果没有找到q或者二者的梯度方向不是相反的，则重新寻找；找到之后计算||p-q||。

其中，r代表dp方向的射线方程式，指求得的射线上的某一点； ||p-q||表示点p与点q之间的距离，等同于 sqrt( (x1-x2)^2+(y1-y2)^2 )。

找到所有笔画宽度值，如果相邻像素的笔画宽度大致相等则可能会被合并起来，一般约定2个相邻的笔画宽度比不超过3。符合要求的点p、点q（也就是符合合并要求的点）保存下来，然后同时使用opencv::circle()方法将这两个点绘制下来。

本实施例中骨架提取算法的具体提取过程如下：

（1）不断腐蚀，提取出伪骨架(部分区域有两层像素宽度，但已经很接近真实骨架)，每次迭代共有6步。不断迭代，直至某次迭代的过程，目标边界中没有新的像素被腐蚀，那么此时，剩余的目标图像像素就很接近于真实骨架(称之为伪骨架)：

1-1）提取最新目标轮廓(初始为原目标轮廓)并记录这些轮廓点。

1-2）依次检测这些轮廓点的8像素邻域，是否只含有3连通像素，如果有，把此点从轮廓点删除，并在目标图像中删除（腐蚀掉）对应点。

1-3）依次检测1-2）中剩余轮廓点的8像素邻域，是否只含有3 or 4连通像素，如果有，把此点从轮廓点删除，并在目标图像中删除（腐蚀掉）对应点。

1-4）依次检测1-3）中剩余轮廓点的8像素邻域，是否只含有3 or 4 or 5连通像素，如果有，把此点从轮廓点删除，并在目标图像中删除（腐蚀掉）对应点。

1-5）依次检测1-4）中剩余轮廓点的8像素邻域，是否只含有3 or 4 or 5 or 6连通像素，如果有，把此点从轮廓点删除，并在目标图像中删除（腐蚀掉）对应点。

1-6）依次检测1-5）中剩余轮廓点的8像素邻域，是否只含有3 or 4 or 5 or 6 or7连通像素，如果有，把此点从轮廓点删除，并在目标图像中删除（腐蚀掉）对应点。

（2）从伪骨架中提取真实骨架：

得到的伪骨架有部分区域是两个像素宽度，而目标骨架是单层像素宽度。依次检测目标图像中，伪骨架的8像素邻域，是否只含有2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7连通像素，如果有，把此点从伪骨架中删除(腐蚀)，就得了最终的骨架。

需要说明的是，本实施例中的书法控制设备可为计算机、手机、ipad等智能设备，通过书法控制设备可以设定当前练习的文字、字体等，可以灵活改变投影机的投影内容，比较方便的进行临摹练习。同时，该书法控制设备还可将用户练习过的文字进行保存，以供用户查看。

而且，在用户练习的手部姿势、笔杆姿势以及书写速度不符合标准时，通过书法控制设备提醒用户，并可提示用户改正。本实施例极大提高了书法练习的智能化水平，提高了书法练习的效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种书法练习方法，其特征在于，其用于书法练习装置，该装置包括台灯和书法控制设备，台灯上方设置相机、投影仪，相机、投影仪及台灯均与书法控制设备连接，投影仪投影区域内放置书法练习纸，所述方法包括：

获取相机拍摄的书法练习纸上回米格的图像；

对回米格的图像进行处理，得到回米格的位置，包括根据回米格外框位置，对回米格内框位置进行定位，具体为：

根据所述回米格外框上边界直线方程，查找与上边界左端点相距dist距离的点a，以及与上边界右端点相距dist距离的点b；

根据所述回米格外框左边界直线方程，查找与左边界上端点相距dist距离的点c，以及与左边界下端点相距dist距离的点d；

将a点及其左、右各相邻的m个点位置作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框左边界组，其中a点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框上边界直线方程中；

将b点及其左、右各相邻的m个点位置作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框右边界组，其中b点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框上边界直线方程中；

将待选内框右边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框右边界线，将待选内框左边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框左边界线；

将c点及其上、下各相邻的m个点作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框上边界组，其中c点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框左边界直线方程中；

将d点及其上、下各相邻的m个点作为圆心，遍历各个角度，以圆心为起点出发向各个角度作射线得到待选内框下边界组，其中d点及其左、右各相邻的m个点均在所述回米格外框左边界直线方程中；

将待选内框上边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框上边界线，将待选内框下边界组中与图像相交的点数大于n且不是外框四条边界的直线作为内框下边界线；

根据内框上、下、左、右边界线，实现回米格内框定位；

利用回米格的位置与事先标记的回米格位置的偏差，对书法练习纸的位置进行调整；

控制投影仪将字帖内容投影在回米格上以供用户进行书法练习。

2.如权利要求1所述的书法练习方法，其特征在于，所述回米格外框位置定位过程包括：

对所述回米格的图像进行二值化处理，得到回米格的二值化图像；

对回米格的二值化图像进行MSER+和MSER-操作，得到回米格所在纸张的位置；

利用Canny边缘检测算法对图像中回米格所在纸张位置进行处理，得到所述回米格的图像的边缘；

遍历图像边缘的所有像素，利用Hough直线检测方法提取直线，并根据直线的两个点坐标，计算直线方程；

根据直线方程，得到回米格外框的上、下、左、右边界，实现回米格外框定位；

还包括：

根据回米格外框位置，对回米格米子线条进行定位。

3.如权利要求1所述的书法练习方法，其特征在于，所述控制投影仪将字帖内容投影在回米格上以供用户进行书法练习，包括：

根据回米格的位置，将投影仪的投影平面调整至与回米格所在平面平行；

将所述相机拍摄图像中的4组三维映射点坐标实现三维点坐标的目标图像，实现回米格所在平面与投影平面的映射；

将用户请求练习的文字内容推送至所述投影仪并投影在所述回米格上供用户练习。

4.如权利要求1所述的书法练习方法，其特征在于，所述书法练习装置还包括设置在所述台灯上方的体感控制器，体感控制器与所述书法控制设备连接，所述方法还包括：

获取体感控制器所采集的手势和笔杆的3D图像数据；

从3D图像数据中，提取出笔杆，并构建笔杆的中心线方程；

根据笔杆的中心线方程，计算笔杆的中心线与水平面之间的倾斜角度；

将笔杆的倾斜角度与设定的标准角度进行比较，并在比较结果不一致时进行语音指导；

利用SVM分类器对正样本数据和负样本数据进行训练，得到手部姿势分类模型；

利用手部姿势分类模型对体感控制器SDK自带接口获取的手部姿势数据进行分类，并在当前手部姿势不正确时进行语音指导。

5.如权利要求4所述的书法练习方法，其特征在于，还包括：

利用所述体感控制器获取用户手中笔尖的位置及该位置对应的速度；

将用户手中笔尖的位置及该位置对应的速度与预先存储的标准书写速度进行比较；

在用户书写速度与标准书写速度相差超过设定范围时，进行语音指导。

6.如权利要求2所述的书法练习方法，其特征在于，还包括：

在用户书写完成后，获取相机拍摄的文字图像，并进行背景建模；

从文字图像中提取出用户书写笔迹，并将用户书写笔迹与所述投影仪投影的字帖文字笔迹进行对比分析，以对用户书写文字进行评价。

7.如权利要求6所述的书法练习方法，其特征在于，所述在用户书写完成后，获取相机拍摄的文字图像，并进行背景建模，包括：

将相机拍摄的文字图像中回米格外框位置之外的像素全部赋值为0；

将文字图像中回米格等间隔分割成6×6个子区域；

对每个子区域进行sobel梯度计算，得到梯度图，并对梯度图按设定阈值进行前景图像提取；

统计前景图像中像素的数目，并将前景图像中像素的数目与对应子区域的面积相除，得到前景比例；

若前景比例值低于设定比例值，则判断该子区域内部不存在笔迹，并将不存在笔迹的子区域直接更新到背景图像中与该子区域对应的位置；

利用所述相机对回米格进行监控，实时更新每个子区域，建立回米格背景模型。

8.如权利要求6所述的书法练习方法，其特征在于，所述从文字图像中提取出用户书写笔迹，并将用户书写笔迹与所述投影仪投影的字帖文字笔迹进行对比分析，以对用户书写文字进行评价，包括：

将所述相机当前拍摄的文字图像与回米格背景模型进行逐像素对比，检测出前景像素；

对前景像素进行中值滤波，得到连续的前景像素；

将连续的前景像素形成连通区域，作为用户书写的文字笔迹；

利用骨架提取算法，分别提取用户书写文字笔迹的骨架、所述投影仪投影的字帖文字骨架；

将用户书写文字笔迹的骨架与所述投影仪投影的字帖文字骨架进行比较，以对用户书写文字质量进行评价。

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