一种用于儿童电子画板的笔迹识别方法及系统与流程

本发明涉及笔迹识别，尤其涉及一种用于儿童电子画板的笔迹识别方法及系统。

背景技术：

1、笔迹识别技术领域涉及将手写内容转换成数字信号的方法和系统。这一领域利用图像处理、机器学习和模式识别等技术，解析和识别手写的字符、词语或者图形。笔迹识别技术的核心在于提取手写输入的特征，并将其与已知的字符库或模型进行匹配，以实现快速和准确的文本输入。此技术广泛应用于多种设备，如智能手机、平板电脑、专业图形板以及教育与商务领域的相关产品中，能有效地提升输入效率和互动体验。

2、其中，用于儿童电子画板的笔迹识别方法旨在通过电子画板捕捉儿童的绘画和书写动作，并通过软件算法识别出所画内容和书写文字。技术的用途主要是提供给儿童一个互动且教育性强的学习工具，通过电子画板这一平台，儿童可以自由地绘画和写字，电子画板系统则能实时识别这些输入，支持教育软件在识别结果的基础上进行反馈和互动，增强学习体验。此外，这种技术还可以帮助教师和家长更好地理解儿童的书写和绘画技能发展。

3、传统识别方法在儿童教育应用方面存在局限性，传统方法只侧重于基本的字符和图形匹配，缺乏对书写顺序和书写质量的分析，导致尽管儿童可以通过电子设备进行书写和绘画，但设备对于书写错误的识别和纠正支持不足，难以对儿童的书写绘画技能提供有效的指导和改进，传统方法在评估儿童书写绘画的准确性方面也显示出不足，很少涉及对书写速度和笔迹角度的分析，限制了教育软件在提供个性化教学反馈方面的能力，减少了电子画板在教育实践中的实用性和教育价值，影响了儿童学习效果的最大化。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于儿童电子画板的笔迹识别方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于儿童电子画板的笔迹识别方法，包括以下步骤：

3、s1：基于儿童电子画板，识别儿童书写绘画内容的尺寸与形状特征，与标准内容库中的书写绘画内容进行对比，通过分析儿童当前书写绘画内容与标准内容的匹配程度，识别儿童的书写绘画内容，得到内容识别结果；

4、s2：基于所述内容识别结果，通过分析儿童书写绘画的笔迹顺序与标准书写绘画笔迹顺序的偏差，识别儿童的书写绘画错误，并通过展示标准书写绘画的书写顺序，指导儿童进行书写绘画笔迹顺序矫正，得到笔迹顺序矫正措施；

5、s3：基于所述笔迹顺序矫正措施，分析儿童书写绘画笔迹的角度和速度与标准书写绘画笔迹的偏差，计算笔迹偏差值，为儿童书写绘画准确度进行评分，评估儿童书写绘画笔迹的准确度，得到笔迹准确度评估结果；

6、s4：基于所述笔迹准确度评估结果，获取指导前后的书写绘画内容的错误次数，分析错误次数的变化趋势，评估儿童书写绘画的进步程度，得到书写绘画进步评估信息。

7、本发明改进有，所述内容识别结果的获取步骤为：

8、s111：基于所述儿童电子画板，采集儿童在电子画板上的书写绘画内容，得到基础图像数据集；

9、s112：基于所述基础图像数据集，提取图像数据中的特征向量，特征向量包括图像的轮廓、线条粗细、连接点和笔画数量信息；

10、s113：基于所述特征向量，通过公式：

11、；

12、计算匹配度，并将匹配度与预设阈值进行对比，若匹配度超过预设阈值，则书写绘画内容与标准内容匹配，得到内容识别结果，其中，是第项特征的权重，是提取特征向量中的第项特征，是标准特征向量中的第项特征，和是调整参数，表示特征的总数量。

13、本发明改进有，所述识别儿童的书写绘画错误的方法为：

14、s211：基于所述内容识别结果，提取儿童书写绘画的笔迹顺序数据，笔迹顺序数据包括书写绘画的起始点、中间过程和终点的序列信息；

15、s212：基于所述笔迹顺序数据，从标准书写绘画内容库中提取对应内容的标准笔迹顺序数据，并通过公式：

16、；

17、计算儿童笔迹顺序与标准笔迹顺序之间的偏差，其中，表示儿童笔迹顺序与标准笔迹顺序之间的偏差值，表示序列中的总笔迹数，表示笔迹顺序中第个笔迹点的顺序信息，表示标准笔迹顺序中第个笔迹点的顺序信息，为调整参数，为自然对数的底数；

18、s213：基于所述儿童笔迹顺序与标准笔迹顺序之间的偏差，将值与预设的阈值进行对比，若值超过预设阈值，则标识书写绘画内容存在错误。

19、本发明改进有，所述计算笔迹偏差值的方法为：

20、s311：基于儿童的书写绘画数据，提取书写绘画笔迹的角度和速度数据；从标准书写绘画数据集中提取对应书写绘画内容笔迹的标准角度和标准速度，得到笔迹关联数据；

21、s312：基于所述笔迹关联数据，通过公式：

22、；

23、计算笔迹偏差值，并根据笔迹偏差值的大小，评估儿童书写绘画笔迹的偏差，其中，和分别为角度和速度的标准偏差，和分别为角度和速度的权重系数，和分别为实际和标准笔迹的角度，和分别为实际和标准笔迹的速度，是索引。

24、本发明改进有，所述笔迹准确度评估结果的获取步骤为：

25、s321：基于所述笔迹偏差值，通过公式：

26、；

27、计算准确度评分，其中，是笔迹偏差值，为衰减系数，为增益因子，为常数，为准确度评分，为笔迹总数，是索引；

28、s322：基于所述准确度评分，根据准确度评分的大小，评估儿童书写绘画笔迹的准确度，得到笔迹准确度评估结果。

29、本发明改进有，所述分析错误次数的变化趋势的方法为：

30、s411：收集儿童在指导前后的书写绘画内容，记录每次内容中的错误次数，得到错误次数信息；

31、s412：基于所述错误次数信息，通过公式：

32、；

33、计算错误次数的变化速率，评估错误次数的变化趋势，其中，为第次作品的错误次数，为平滑参数，为比例因子，为错误次数的变化趋势，表示书写绘画作品的总数量，是索引。

34、本发明改进有，所述书写绘画进步评估信息的获取步骤为：

35、s421：基于所述笔迹准确度评估结果，提取准确度评分，结合所述错误次数的变化速率，通过公式：

36、；

37、计算进步程度评分，其中，和是权重系数，为错误次数的变化速率，为准确度评分，为进步程度评分，为敏感度系数，为自然对数的底数；

38、s422：基于所述进步程度评分，通过进步程度评分值的大小，评估儿童书写绘画的进步程度，得到书写绘画进步评估信息。

39、一种用于儿童电子画板的笔迹识别系统，所述用于儿童电子画板的笔迹识别系统用于执行上述用于儿童电子画板的笔迹识别方法，所述系统包括：

40、形态识别模块基于儿童电子画板，采集书写绘画的尺寸与形状特征，与标准内容库中的书写绘画内容进行对比分析，识别儿童的书写绘画内容，得到内容识别信息；

41、序列纠正模块基于所述内容识别信息，分析书写绘画的笔迹顺序与标准笔迹顺序的偏差，识别书写绘画错误，并提供标准书写顺序的指导，得到顺序调整指南；

42、速度角度分析模块基于所述顺序调整指南，分析书写绘画笔迹的角度和速度与标准的偏差，计算笔迹偏差值，生成偏差评分；

43、绩效评估模块基于所述偏差评分，对书写绘画准确度进行评分，评估儿童书写绘画表现，得到准确度评价信息；

44、进步趋势模块基于所述准确度评价信息，统计指导前后书写绘画内容的错误次数，分析错误次数的变化趋势，评估儿童书写绘画的进步程度，生成书写绘画进步评估信息。

45、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

46、本发明中，通过分析儿童书写和绘画中的尺寸、形状特征，并与标准内容进行对比，实现了儿童绘画和书写内容的识别，并通过分析笔迹顺序的偏差，对儿童进行书写绘画笔迹顺序矫正，提高了书写技能的规范性，并通过评估笔迹的角度和速度偏差，对儿童的书写绘画准确度进行评估，提高了评估的客观性和细致性，通过监测指导前后的错误次数和变化趋势，评估儿童的进步程度，为教师和家长提供了明确的学习成效反馈，加强了学习过程的监控和指导。