Linux下点阵汉字的字模读取与显示

文章目录

• 一、实验目的
• 二、汉字的机内码、区位码编码规则和字形数据存储格式
• • （一）国标码(交换码)
  • • 1.简介
    • 2.举例
  • （二）汉字机内码
  • • 1.汉字机内码简介
    • 2.例子
  • （三）汉字区位码
  • • 1.简介
    • 2.GB2312字符集中区位码位置
  • （四）汉字机内码、国标码和区位码三者关系
  • • 1.三者的关系
    • 2. 运算规则
  • （五）汉字字形储存格式
  • • 1. 点阵字库存储
    • 2. 16*16点阵字库
• 三、Ubuntu下调用opencv库编程显示图片和学号姓名
• 四、总结
• 五、参考链接

一、实验目的

学习理解汉字的机内码、区位码编码规则和字形数据存储格式。在Ubuntu下用C/C++(或python) 调用opencv库编程显示一张图片，并打开一个名为"logo.txt"的文本文件（其中只有一行文本文件，包括你自己的名字和学号），按照名字和学号去读取汉字24*24点阵字形字库（压缩包中的文件HZKf2424.hz）中对应字符的字形数据，将名字和学号叠加显示在此图片右下位置。

二、汉字的机内码、区位码编码规则和字形数据存储格式 （一）国标码(交换码) 1.简介

国标码
国标码是一个四位十六进制数，它将一个汉字用两个字节表示，每个字节只有7位，与ASCII码相似。

为了避开ASCII字符中的不可显示字符0000 0000 ~ 0001 1111(十六进制为0 ~ 1F，十进制为0 ~ 31)及空格字符0010 0000(十六进制为20，十进制为32)（至于为什么要避开、又为什么只避开ASCII中0~32的不可显示字符和空格字符，后文有解释），国标码(又称为交换码)规定表示汉字的范围为(0010 0001，0010 0001) ~ (0111 1110，0111 1110)，十六进制为(21，21) ~ (7E，7E)，十进制为(33，33) ~ (126，126)（注意，GB类汉字编码为双字节编码）。

因此，必须将“区码”和“位码”分别加上32(十六进制为20H，后缀H表示十六进制)，作为国标码。也就是说，国标码相当于将区位码向后偏移了32，以避免与ASCII字符中0~32的不可显示字符和空格字符相冲突。

2.举例

标码中是分别将区位码中的“区”和“位”各自加上32(20H)的，因为GB2312是DBCS双字节字符集，国标码属于双字节码，“区”和“位”各作为一个单独的字节。

“万”字的国标码十进制为：(45+32，82+32) = (77，114)，
十六进制为：(4D，72H)，
二进制为：(0100 1101，0111 0010)。

（二）汉字机内码 1.汉字机内码简介

机内码：为了避免ASCII码和国标码同时使用时产生二义性问题，大部分汉字系统都采用将国标码每个字节高位置1作为汉字机内码。这样既解决了汉字机内码与西文机内码之间的二义性，又使汉字机内码与国标码具有极简单的对应关系。

2.例子

国标码的机内码为二字节长的代码，它是在相应国标码的每个字节最高位上加“1”，即
汉字机内码=汉字国标码+8080H
例如，上述“啊”字的国标码是3021H，其汉字机内码则是B0A1H。

（三）汉字区位码 1.简介

区位码一个四位的十进制数，它将GB2312—80的全部字符集组成一个94×94的方阵，每一行称为一个“区”，编号为01～94；每一列称为一个“位”，编号为01～94，这样得到GB2312—80的区位图，用区位图的位置来表示的汉字编码，称为区位码。

2.GB2312字符集中区位码位置

• （1）01~09区(682个)：特殊符号、数字、英文字符、制表符等，包括拉丁字母、希腊字母、日文平假名及片假名字母、俄语西里尔字母等在内的682个全角字符；
• （2）10~15区：空区，留待扩展；
• （3）16~55区(3755个)：常用汉字(也称一级汉字)，按拼音排序；
• （4）56~87区(3008个)：非常用汉字(也称二级汉字)，按部首/笔画排序；
• （5）88~94区：空区，留待扩展。

（四）汉字机内码、国标码和区位码三者关系 1.三者的关系

国标码 = 区位码 + 2020H；
机内码 = 国标码 + 8080H；

• 2020H解释
  因为ASCLL码中分为控制型编码和有形字符编码，前32位是控制码（如回车，退格等），沿用前32个，覆盖后面的。故国标码规定在区位码的基础上每个字节分别加上20H（32的十六进制表示）。

• 8080H解释

• 为避免与ASCLL编码冲突，从而规定把每个字节的最高位都从 0 换成 1(这之前它们都是 0)，或者说把每个字节(区和位)都再加上 80H(128的十六进制表示)。

2. 运算规则

（1）将区位码中的区码和位码分别转换为十六进制数；
（2）区位码的十六进制数+2020H = 国标码；
（3）国标码+8080H = 机内码

（五）汉字字形储存格式 1. 点阵字库存储

在汉字的点阵字库中，每个字节的每个位都代表一个汉字的一个点，每个汉字都是由一个矩形的点阵组成，0代表没有，1代表有点，将0和1分别用不同颜色画出，就形成了一个汉字，常用的点阵矩阵有1212, 1414, 16*16三种字库。

字库根据字节所表示点的不同有分为横向矩阵和纵向矩阵，目前多数的字库都是横向矩阵的存储方式(用得最多的应该是早期UCDOS字库)，纵向矩阵一般是因为有某些液晶是采用纵向扫描显示法，为了提高显示速度，于是便把字库矩阵做成纵向，省得在显示时还要做矩阵转换。我们接下去所描述的都是指横向矩阵字库。

2. 16*16点阵字库

对于1616的矩阵来说，它所需要的位数共是1616＝256个位，每个字节为8位，因此，每个汉字都需要用256/8=32个字节来表示。

即每两个字节代表一行的16个点，共需要16行，显示汉字时，只需一次性读取32个字节，并将每两个字节为一行打印出来，即可形成一个汉字。
点阵结构如下图所示：

三、Ubuntu下调用opencv库编程显示图片和学号姓名

1.打开ubuntu新建文件夹用来存放代码、图片、24点阵.hz文件，ASCII码.zf文件

mkdir chinesetest
cd chinesetest

2.把图片、24点阵.hz文件，ASCII码.zf文件，粘贴到该路径下
3、代码

#include

#include

#include"opencv2/opencv.hpp"

#include

#include

#include

using namespace cv;

using namespace std;

void paint_chinese(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset);

void paint_ascii(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset);

void put_text_to_image(int x_offset,int y_offset,String image_path,char* logo_path);

int main(){

    String image_path="/home/x-huxi/myhomework/chinesetest/yousee.png";

    char* logo_path=(char*)"/home/x-huxi/myhomework/chinesetest/logo.txt";

    put_text_to_image(20,300,image_path,logo_path);

    return 0;

}



void paint_ascii(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset){

    //绘制的起点坐标

	Point p;

	p.x = x_offset;

	p.y = y_offset;

	 //存放ascii字膜

	char buff[16];           

	//打开ascii字库文件

	FILE *ASCII;

	if ((ASCII = fopen("/home/x-huxi/myhomework/chinesetest/Asci0816.zf", "rb")) == NULL){

		printf("Can't open ascii.zf,Please check the path!");

		//getch();

		exit(0);

	}

	fseek(ASCII, offset, SEEK_SET);

	fread(buff, 16, 1, ASCII);

	int i, j;

	Point p1 = p;

	for (i = 0; i<16; i++)                  //十六个char

	{

		p.x = x_offset;

		for (j = 0; j < 8; j++)              //一个char八个bit

		{

			p1 = p;

			if (buff[i] & (0x80 >> j))    

			{

				

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				p1.x++;

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				p1.y++;

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				p1.x--;

				circle(image, p1, 0, Scalar(0, 0, 255), -1);

				

			}						

			p.x+=2;            //原来的一个像素点变为四个像素点，所以x和y都应该+2

		}

		p.y+=2;

	}

}



void paint_chinese(Mat& image,int x_offset,int y_offset,unsigned long offset){//在图片上画汉字

    Point p;

    p.x=x_offset;

    p.y=y_offset;

    FILE *HZK;

    char buff[72];//72个字节，用来存放汉字的

    if((HZK=fopen("/home/x-huxi/myhomework/chinesetest/HZKs2424.hz","rb"))==NULL){

        printf("Can't open HZKf2424.hz,Please check the path!");

        exit(0);//退出

    }

    fseek(HZK, offset, SEEK_SET);

    fread(buff, 72, 1, HZK);

    bool mat[24][24];//定义一个新的矩阵存放转置后的文字字膜

    int i,j,k;

    for (i = 0; i<24; i++)                 

	{

		for (j = 0; j<3; j++)                

			for (k = 0; k<8; k++)              

				if (buff[i * 3 + j] & (0x80 >> k))    

				{

					mat[j * 8 + k][i] = true;          

				}

				else {

					mat[j * 8 + k][i] = false;

				}

	}

    for (i = 0; i < 24; i++)

	{

		p.x = x_offset;

		for (j = 0; j < 24; j++)

		{		

			if (mat[i][j])

				circle(image, p, 1, Scalar(255, 0, 0), -1);		  //写(替换)像素点

			p.x++;                                                //右移一个像素点

		}

		p.y++;                                                    //下移一个像素点

	}

}



void put_text_to_image(int x_offset,int y_offset,String image_path,char* logo_path){//将汉字弄上图片
//x和y就是第一个字在图片上的起始坐标
    //通过图片路径获取图片

    Mat image=imread(image_path);

    int length=18;//要打印的字符长度

    unsigned char qh,wh;//定义区号，位号

    unsigned long offset;//偏移量

    unsigned char hexcode[30];//用于存放记事本读取的十六进制,记得要用无符号

    FILE* file_logo;

    if ((file_logo = fopen(logo_path, "rb")) == NULL){

		printf("Can't open txtfile,Please check the path!");

		//getch();

		exit(0);

	}

    fseek(file_logo, 0, SEEK_SET);

    fread(hexcode, length, 1, file_logo);

    int x =x_offset,y = y_offset;//x,y:在图片上绘制文字的起始坐标

    for(int m=0;m0xaf){

            qh=hexcode[m]-0xaf;//使用的字库里是以汉字啊开头，而不是以汉字符号开头

            wh=hexcode[m+1] - 0xa0;//计算位码

            offset=(94*(qh-1)+(wh-1))*72L;

            paint_chinese(image,x,y,offset);

            

            m=m+2;//一个汉字的机内码占两个字节，

            x+=24;//一个汉字为24*24个像素点，由于是水平放置，所以是向右移动24个像素点

        }

        else{//当读取的字符为ASCII码时

        wh=hexcode[m];

        offset=wh*16l;//计算英文字符的偏移量

        paint_ascii(image,x,y,offset);

        m++;//英文字符在文件里表示只占一个字节，所以往后移一位就行了

        x+=16;
 }



    }

    cv::imshow("image", image);

    cv::waitKey();

}

4、编译

g++ test3.cpp -o test3 `pkg-config --cflags --libs opencv`

5.运行

./test3

6、结果

四、总结

本文粗略介绍了中文汉字点阵的原理，理解了汉字的机内码、区位码编码规则和字形数据存储格式。并尝试在Linux环境下调用opencv库编程，用中文汉字点阵显示姓名与学号。

五、参考链接

https://blog.csdn.net/yesking_new/article/details/6694032
汉字库原理