前言

作为学生，想必大家都有过被海量手写实验报告、课程作业支配的痛苦。要花费大量时间一笔一划地抄写到纸质文档中再进行扫描成pdf提交，不仅耗时耗力，手写的字迹还可能参差不齐，影响作业美观度。

为了偷懒，博主开发了一款基于python的PDF手写模拟器，它能够模拟真实手写笔迹，将电脑上的文字批量填充到 PDF 指定区域，支持中文/英文分开配置、手写扰动效果自定义、配置模版复用等功能，生成的效果高度贴近真实手写，帮你彻底告别手动抄写的烦恼。首先来个界面以及效果预览：

代码已经开源在Github：https://github.com/ChenAI-TGF/PDF_HandWrite
欢迎大家下载，如果觉得有用的话可以给我点个Star，万分感谢！！
如果登不上Github的话也欢迎直接私信博主要代码

流程思路总览

这款 PDF 手写模拟器的整体运作流程可以分为「用户操作流程」和「技术实现流程」两层，清晰易懂：

1. 用户操作流程（简单易上手）

打开目标 PDF：选择需要填写的实验报告、作业等 PDF 文件；
框选填写区域：在 PDF 预览界面拖动鼠标，框选出需要插入文字的区域（红色矩形标记）；
配置手写参数：分别在中文、英文/数字选项卡中调整字体、大小、颜色、扰动效果等参数；
输入并预览文字：在右侧文本框输入需要填写的内容，开启「实时预览」查看手写效果；
不满意可实时调整参数
确认并保存：效果满意后确认应用笔迹，支持撤销、擦除错误内容，也可保存当前配置为模版，最后导出填写完成的 PDF。

2. 技术实现流程（分层协作）

UI 交互层：基于 tkinter 搭建可视化界面，提供按钮、选项卡、文本框等交互组件，接收用户操作；
参数配置层：管理中文/英文手写参数，支持配置保存（JSON）与加载，实现模版复用；
PDF 操作层：基于 PyMuPDF 实现 PDF 的读取、页面渲染、文字插入、擦除、保存等核心操作；
手写渲染层：核心逻辑层，实现文字排版、语言区分、手写扰动效果生成，最终将模拟手写文字插入 PDF。

bash 复制代码

┌─────────────────────┐
│  UI交互层（tkinter） │  # 可视化交互，接收操作
└─────────────┬───────┘
              ▼
┌─────────────────────┐
│  参数配置层（JSON）  │  # 参数管理，模版复用
└─────────────┬───────┘
              ▼
┌─────────────────────┐
│ PDF操作层（PyMuPDF） │  # PDF核心操作（读写/保存等）
└─────────────┬───────┘
              ▼
┌─────────────────────┐
│  手写渲染层（核心）  │  # 手写效果生成，文字插入
└─────────────────────┘

涉及的具体技术

这款工具基于 Python 生态的常用库开发，技术栈轻量化且实用性强，核心涉及以下技术：

tkinter：Python 内置 GUI 库，无需额外安装，负责搭建整个应用的可视化界面，实现按钮点击、参数调整、文本输入、PDF 预览等交互功能；
PyMuPDF（fitz）：核心 PDF 处理库，提供高效的 PDF 读取、写入、页面渲染、文字插入、红act标注（擦除功能）等接口，是实现 PDF 编辑的核心依赖；
Pillow（PIL）：图像处理库，将 PyMuPDF 渲染出的 PDF 页面像素数据，转换成 tkinter 画布可显示的图像格式，实现 PDF 页面的可视化预览；
JSON：轻量级数据格式，用于保存用户配置的手写参数模版（字体、大小、扰动值等），方便后续直接复用，无需重复调整；
Python 随机数与数学计算：实现手写效果的「不规则扰动」，模拟真实手写的位置偏移、大小波动、行倾斜等特性；
TTF 字体支持：读取自定义 TrueType 字体文件，支持切换不同手写风格字体，适配不同用户的手写习惯。

最终效果演示

代码原理简单讲解（手写字体生成 + 扰动效果）

我们重点讲解核心功能 ------ 手写字体生成与扰动效果的实现，忽略 UI 搭建等辅助代码，聚焦核心逻辑：

一、手写字体生成（文字插入 PDF 核心）

这部分的核心是将文字按规则排版后，插入到 PDF 指定区域，关键步骤如下：

文字与区域预处理

首先获取文本框中的输入文字，按换行符 \n 分割成多行，同时将用户框选的预览区域坐标（带缩放比例）转换为 PDF 实际坐标（除以缩放系数 self.zoom），得到真实的填写范围 (x1, y1, x2, y2)。

python 复制代码

# 读取输入文字并分割行
text = self.text_editor.get("1.0", tk.END).strip("\n")
lines = text.split('\n')
# 转换为 PDF 实际坐标（去除预览缩放影响）
x1, y1 = min(self.start_x, self.end_x)/self.zoom, min(self.start_y, self.end_y)/self.zoom
x2, y2 = max(self.start_x, self.end_x)/self.zoom, max(self.start_y, self.end_y)/self.zoom

语言区分与参数匹配

通过 is_chinese 函数判断单个字符是中文还是英文/数字，分别匹配对应的配置参数（中文/英文独立的字体、大小、字距等），确保不同语言的手写效果适配合理。

python 复制代码

# 判断是否为中文（含中文标点）
def is_chinese(self, char):
    if '\u4e00' <= char <= '\u9fff': return True
    if char in "。，、？！：；""''（）《》【】": return True
    return False

# 遍历字符时匹配对应语言参数
lang = 'zh' if self.is_chinese(char) else 'en'
p = self.params[lang]  # 获取对应语言的配置参数

PDF 文字插入核心 API

使用 PyMuPDF 的 page.insert_text 方法实现文字插入，这是手写字体生成的关键，核心参数说明如下：
- fitz.Point(final_x, final_y)：文字的实际插入坐标（经排版和扰动调整后）；
- char：要插入的单个字符（逐字符插入实现精细排版）；
- fontsize：字符的实际大小（带大小抖动）；
- fontfile：TTF 手写字体文件路径，决定字体风格；
- color：文字颜色（默认纯黑，支持用户自定义）；
- morph：变换矩阵，实现字符旋转效果（叠加行倾斜与字符旋转抖动）。
行与字符排版

按行遍历文字，逐字符计算插入坐标，处理空格（单独预留间距），当字符横坐标超出框选区域右侧时自动换行，同时根据「行距参数」调整下一行的纵坐标，确保文字排版规整且不超出框选范围。

二、扰动效果实现（模拟真实手写不规则性）

这是工具的灵魂所在，通过「行级扰动」和「字符级扰动」两层效果，彻底摆脱打印体的规整感，贴近真实手写，对应代码中的配置参数：

行级扰动（整行不规则性）

针对每一行文字，添加整体的偏移和倾斜，模拟手写时「行不直、略有偏移」的特点，对应三个参数：
- 行左右平移（line_jitter_x）：随机生成 -line_jitter_x ~ line_jitter_x 范围内的偏移量 line_dx，使每行文字左右轻微晃动；
- 行上下平移（line_jitter_y）：随机生成 -line_jitter_y ~ line_jitter_y 范围内的偏移量 line_dy，使行与行之间的间距略有差异；
- 行整行倾斜（line_tilt）：随机生成倾斜角度 line_angle_deg，转换为弧度后，通过 tilt_y_offset = (curr_x - line_start_x) * math.tan(line_angle_rad) 计算每个字符的Y轴偏移，实现整行轻微倾斜。
python 复制代码
```
# 行级扰动参数计算
line_dx = random.uniform(-p_line['line_jitter_x'].get(), p_line['line_jitter_x'].get())
line_dy = random.uniform(-p_line['line_jitter_y'].get(), p_line['line_jitter_y'].get())
line_angle_deg = random.uniform(-p_line['line_tilt'].get(), p_line['line_tilt'].get())
line_angle_rad = math.radians(line_angle_deg)
```
字符级扰动（单个字符不规则性）

针对每个字符，添加位置、大小、旋转的细微差异，模拟手写时「每个字大小不一、略有晃动」的特点，对应三个参数：
- 字位置抖动（jitter_pos）：随机生成 (-jitter_pos ~ jitter_pos) 的X、Y偏移量，使字符脱离严格的水平对齐；
- 字大小抖动（jitter_size）：在基础字体大小上，随机增减 (-jitter_size ~ jitter_size) 的数值，生成 char_jitter_fs，使字符大小略有差异；
- 字旋转抖动（jitter_rot）：随机生成 (-jitter_rot ~ jitter_rot) 的旋转角度，叠加行倾斜角度后，通过 morph 参数实现字符轻微旋转。
python 复制代码
```
# 字符级扰动参数计算
char_jitter_x = random.uniform(-p['jitter_pos'].get(), p['jitter_pos'].get())
char_jitter_y = random.uniform(-p['jitter_pos'].get(), p['jitter_pos'].get())
char_jitter_rot = random.uniform(-p['jitter_rot'].get(), p['jitter_rot'].get())
char_jitter_fs = f_size + random.uniform(-p['jitter_size'].get(), p['jitter_size'].get())
```
随机数控制（预览稳定 + 实际随机）

为了保证实时预览时效果稳定可调整，设置随机数种子 random.seed(42) 固定扰动效果；实际应用笔迹时，不设置种子 random.seed()，生成随机的扰动效果，让每次生成的手写风格略有差异，更贴近真实场景。
python 复制代码
```
if is_preview: random.seed(42)  # 预览模式：固定随机数，效果稳定
else: random.seed()  # 实际生成：随机种子，效果更真实
```

总结

这款 PDF 手写模拟器完美解决了手写作业、实验报告的痛点，兼具「实用性」和「灵活性」：

实用性拉满：无需手动抄写，一键生成手写风格 PDF，节省大量时间和精力，生成效果高度贴近真实手写；
自定义性强：中文/英文独立配置，支持字体、颜色、大小、字距行距调整，多层扰动参数可精细调控手写风格；
操作便捷：可视化界面友好，支持实时预览、撤销、擦除、模版复用，零基础用户也能快速上手；
技术轻量化：基于 Python 常用库开发，无需复杂环境配置，代码可灵活修改扩展。

当然，这款工具还有优化空间，比如支持连笔效果、笔迹粗细变化、批量处理多个 PDF 等。如果大家有类似需求，可以基于这份代码进行二次开发，适配自己的使用场景。希望这款工具能帮大家解放双手，把更多时间投入到核心学习和研究中！

实用程序：解放双手！Python 打造 PDF 手写模拟器，轻松搞定手写作业

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