基于书写过程跟踪的字母连写自动教学系统研究

摘要

英文书写教学是小学英语教学的一大重心，为适应实际英文书写需要，能工整、规范、连贯地书写连体英文也成为资源优渥小学的英文书写教学基本要求。为解决教育资源匮乏问题、缓解教师文字教学压力、响应国家建立环境友好型社会的号召，紧跟信息社会发展的步伐，包括英文在内的文字书写自动教学系统迅速蹿红为研究热点。西文文种在手写时常常需连写，连写结构尽管复杂，但仍有其可循规则。计算机实现字母连写自动教学需克服的难点:（1）连写字母越多书写难度越大，书写指导的难度也随之增加；（2）单体字母笔迹越复杂，连写笔画的笔迹也随之更复杂；（3）连写字母越多连写笔画越长，笔迹的笔段提取数目增加，且形状多样化。本文探讨字母连写计算机自动教学方法，获得如下成果及创新内容：
　　1、针对英文连写多字母单笔画连写的情况，按其连写方式不同，将其分为直接斜连写、直接横连写、相靠斜连写和字母不联写四大类。同时对初学者英文连写的实际书写进行分析，确切掌握他们书写的特点及易错点，由此提出触摸屏英文连写引导式书写的实时跟踪、分析及指导概念。
　　2、提出针对连写字母的实时笔迹特征提取方法。通过分析连写字母中200多种连写笔画，针对连写字母中复杂弧线笔画的特征，对实时笔迹点按图域、时域二域特征进行关键点提取、笔段提取和综合跟踪分析。通过双域提取关键点，保障了关键点的特征性和提取点数的充足。
　　3、采用拟合曲线贴近度匹配算法。模板笔画与实写笔画分而治之，模板笔画采取关键点分割提取方法获得可实行范类曲线拟合的模板笔段，不同形状的笔段进行相应的二次曲线、正弦曲线或直线拟合，获得最佳拟合系数参量及对应决定系数R的值，并将其保存为实写笔段跟踪模板。练习者实写笔画通过关键点数目、笔迹走向、笔段提取正误层层把关后，最终与对应模板笔段最佳拟合系数向量还原的范类曲线进行贴近度分析，最终给出对应书写指导意见或评分。
　　4、针对英文连写特有的，由笔画数目稀少引起的笔画空间逻辑关系敏感的特性，提出与之相适的笔画关系划分与分析过程。对笔画之间简单空间关系，交点关系，给出了具有针对性的描述算法，同时也对可能存在的空间逻辑错误设置相应的错误提示。
　　实验与分析表明，该方法对字母连写笔画跟踪效果具有较强客观性、鲁棒性，其原理同样适用于多于二字母的连写笔画跟踪，也可推广到其他西文文种。

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目录

第1章 绪论

1.1 研究意义与背景

1.2 课题研究所面临问题

1.3 研究现状

1.4 研究内容与成果

1.5 论文结构

第2章 系统基本结构

2.1 系统概述

2.2 硬件配置

2.3 主要关键技术

2.4 本章小结

第3章 英文连写分析

3.1 连写笔画特点分析及分类

3.2 字母连写中的错误笔画分析

3.3 字母连写中的错误笔画关系分析

3.4 本章小结

第4章 笔画及笔画关系书写跟踪和评价实现

4.1 笔画分类

4.2 笔画跟踪模板构建

4.3 书写过程笔画关系

4.4 整字评价

4.5 本章小结

第5章 实验及效果分析

5.1 实验数据

5.2 实验过程

5.3 实验效果分析

5.4 本章小结

第6章 总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A（攻读硕士期间投发论文及成果展示）