CN101101706A

CN101101706A - 中文书写学习机及中文书写学习方法

Info

Publication number: CN101101706A
Application number: CNA2006100934350A
Authority: CN
Inventors: 文伟光
Original assignee: Hong Kong Polytechnic University HKPU
Current assignee: Hong Kong Polytechnic University HKPU
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2008-01-09

Abstract

本发明提供一种中文书写学习机及中文书写学习方法，该中文书写学习机包括彼此电连接的书写单元、显示单元、数据存储单元和字符识别处理单元，该数据存储单元中存储有字符笔划数据。该字符处理单元包括笔划分析模块和反馈模块。该笔划分析模块包括彼此连接的笔划记录器和笔划比较器，其中该笔划记录器用于实时记录用户的书写字符笔划，该笔划比较器将所述书写字符笔划与该数据存储单元中存储的相应字符笔划数据比较，并分析用户字符书写的问题和表现。该反馈模块与笔划分析模块相连，根据该笔笔划分析模块的比较分析结果，将所述字符书写中的问题和表现动态地反馈给用户，用以与用户交互。

Description

中文书写学习机及中文书写学习方法

技术领域

本发明涉及一种数据识别装置，特别是涉及用于书写字符识别分析的装置及方法。

背景技术

近年来，为改进中文字符的书写和记忆，借助于信息科技的练习或教学装置收到越来越多的关注。例如，公开日为2005年6月1日的中国发明专利申请CN1622143A中公开了一种“多媒体汉字电子描红本”，该装置包括彼此连接的多媒体信号处理电路板、显示屏、触摸屏，其中电路中的微电子处理芯片支持语音播放、图形显示，字体信息和语音信息以字库和文件形式存储在数据存储器中。微处理芯片接收到用户的汉字书写信息之后，调用存储在程序存储器中的相关处理程序对书写汉字的规范程度进行评价，并将评价结果通过显示屏进行显示。根据该申请记载的内容，用户可以在该多媒体汉字电子描红本的屏幕右侧显示的一个指定区域进行汉字书写练习，系统将记下用户写下的每一笔，用来与标准字体进行对比和评分；而在用户的书写练习完毕后，系统将在用户的笔迹下层显示该字的标准字体，进行直观对比，然后系统在屏幕中评价用户的成绩并给出具体得分。由此可见，该装置具备较好的可定制性以及与用户的互动性。在该申请说明书附图8中示出了多媒体汉字电子描红本的功能结构示意图，由该图可见，该多媒体汉字电子描红本包括课程选择、汉字描红、汉字动画播放、汉字书写、笔划播放、声音播放、字迹对比评分等功能。但是，该申请并未清楚记载如何实现上述功能的具体技术方案。

此外，该申请公开的方案仍存在如下问题：首先，该装置对书写汉字的评价只能在用户完成书写之后给出，而用户无法在书写过程中实时得到关于书写表现的反馈，并通过根据动态反馈信息将有问题的书写反复练习和改进；其次，该装置对书写汉字的评价仅仅是简单的评分，而无法针对不同书写问题(例如字体左右颠倒、漏笔、笔序错误等)提供相应的评价，因而用户也无法根据相应的评价进行针对性的练习；此外，该装置的显示屏与触摸屏分别设置，且演示窗口与书写练习窗口并排设置，用户无法在同一窗口中进行书写以及观看显示，给用户的操作造成了不便，同时也不利于装置的小型化和便携性；另外，该装置只能为用户提供有限的定制功能，例如选择预定的课本、汉字，而无法根据用户的实际练习结果定制用于进一步改进书写的中文字符。

发明内容

鉴于上述问题，提出本发明。本发明的目的是提供一种能够在用户书写过程中实时反馈相关表现的中文书写学习机，以使用户能够动态调整、重复书写过程，改进中文字符书写练习的效果。

本发明的另一目的是提供一种能够针对不同书写问题(例如字体左右颠倒、漏笔、笔序错误等)提供相应评价和指示的中文书写学习机，以使用户进行针对性的书写练习。

本发明的另一目的是提供一种能够在同一窗口进行书写和观看显示的中文书写学习机。

根据本发明的一种方案，提供一种中文书写学习机，包括彼此电连接的书写单元、显示单元、数据存储单元和字符识别处理单元，该数据存储单元中存储有字符笔划数据。该字符处理单元包括笔划分析模块和反馈模块。该笔划分析模块包括彼此连接的笔划记录器和笔划比较器，其中该笔划记录器用于实时记录用户的书写字符笔划，该笔划比较器将所述书写字符笔划与该数据存储单元中存储的相应字符笔划数据比较，并分析用户字符书写的问题和表现。该反馈模块与笔划分析模块相连，根据该笔笔划分析模块的比较分析结果，将所述字符书写中的问题和表现动态地反馈给用户，用以与用户交互。

如上所述的中文书写学习机，其中该笔划分析器分析用户书写中的选自由笔划顺序错误、漏笔、左右顺序颠倒、笔划太长、笔划不足构成的集合中的至少其中之一的问题，反馈模块将与每一问题相对应的不同标识提示用户。

如上所述的中文书写学习机，其中该书写单元与该显示单元为同一单元，该书写单元与该显示单元的书写区域与显示区域一致。

根据本发明的另一方案，提供一种中文书写学习方法，应用于中文书写学习机中，该装置包括彼此电连接的书写单元、显示单元、数据存储单元和字符识别处理单元，该方法包括如下步骤：通过书写单元接收用户字符书写输入；通过字符识别处理单元实时记录用户的字符书写笔划；将所述书写字符笔划与该数据存储单元中存储的相应字符笔划数据比较，分析用户字符书写是否存在问题；如果用户字符书写中存在问题，则将所述问题动态地反馈给用户；根据反馈信息，由用户重新书写有问题的笔划部分，以实时纠正所述问题；如果用户字符书写中不存在问题，则将用户书写数据存储于数据存储单元；在用户结束字符书写后，将用户的表现动态地反馈给用户。

根据本发明的中文书写学习机能够在用户书写过程中实时反馈相关表现，以使用户能够动态调整、重复书写过程，达到与用户进行有效的交互，从而改进中文字符书写练习的效果。

此外，根据本发明的中文书写学习机能够针对不同书写问题(例如字体左右颠倒、漏笔、笔序错误等)提供相应评价和指示，以使用户进行针对性的书写练习。

此外，根据本发明的中文书写学习机能够在同一窗口进行书写和观看显示，提高了用户的书写练习效率。

附图说明

图1为根据本发明的中文书写学习机的构思示意图；

图2为根据本发明实施例的中文书写学习机的结构框图；

图3为根据本发明实施例的中文书写学习方法的流程图；

图4为根据本发明实施例的中文书写学习机实施的进行书写练习的反馈信息显示框示意图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的中文书写学习机的优选实施方式。

图1为根据本发明的中文书写学习机的构思示意图。

如图1所示，本发明可以便携式设备的形式实现，例如平板电脑(PocketPC)。需要注意的是，图中示出的PC，既可以是便携式设备之外的其它PC设备，也可以是该便携式设备包含的具备数据处理功能的装置。用户可以通过在该便携式设备的面板上直接书写中文字符实现输入，并在同一面板上观察书写分析结果的显示以及交互内容演示。用户可以通过手写输入设备(例如手写笔)在面板上书写，或者在面板触摸屏上直接书写。本发明的中文书写学习机内置有字符数据库模块，该数据库模块包括笔划数据、音频数据(例如发音、指示)、词汇表等。字符数据库模块与便携式设备连接，用于将用户练习的字符输入与字符数据库模块内的数据进行比较，以供用户进行书写练习，从而实现用户字符练习的实时分析和反馈。如图所示，字符数据库模块与PC连接，可以与PC进行数据共享，以实现数据库的更新和备份。应该注意，与字符数据库共享数据的设备并不限于PC，例如可以为存储有字符数据的外部存储器。

以下以示例的方式具体说明本发明的优选实施例。

图2为根据本发明实施例的中文书写学习机的结构框图。如图所示，该中文书写学习机包括显示屏10、触摸屏11、存储器12、字符识别处理器13，这些单元彼此电连接，以进行数据传输和更新。其中显示屏10用于显示字符书写的结果及演示，触摸屏11用于中文字符的书写输入。在本实施例中，虽然图2以两个模块示出，但是显示屏10和触摸屏11在物理上是同一单元，显示屏10的显示区域与触摸屏11的书写区域一致，具有相同的尺寸。从而，用户能够在同一窗口进行书写和观看显示。请注意本发明并不限于此，显示屏10和触摸屏11也可以是不同的单元。此外，本装置无需包括写字板，用户可以在触摸屏11上直接书写，从而更便于用户在同一物理平面内观察手移动的路径和书写的字符。存储器12中存储有字符笔划数据、音频数据(例如发音、指示)、词汇表等，这些数据可由用户根据自身需求定制。例如，父母可将学校的课程、听写段落等输入存储器12中，从而让他们的孩子在该装置上练习书写。并且，用户可以将其书写字符中有问题的部分输入存储器12中，以定制化练习材料，使其集中在自己的弱项上，使书写练习的效率更高。

字符识别处理器13用于识别并分析处理用户输入的字符。字符识别处理器13包括笔划分析模块131和反馈模块132，其中笔划分析模块131用于记录用户的书写字符笔划，并将所记录的书写字符笔划与上述存储器12中预先存储的相应字符笔划数据比较分析，而反馈模块132则根据上述比较分析的结果，将用户书写中的问题和表现动态地反馈给用户。笔划分析模块131进一步包括笔划记录器135和笔划比较器136，其中笔划记录器135用于实时记录用户的书写字符笔划，笔划比较器136将所记录的书写字符笔划数据与该数据存储单元中存储的相应字符笔划数据比较，并分析用户字符书写的问题和表现。

以下简要说明字符识别处理器13的工作过程。

当用户通过手写笔在触摸屏11上进行书写时，笔划记录器135感测用户的书写字符笔划数据。该书写字符笔划数据可以用手写笔尖在触摸屏上的坐标位置(X，Y)和压力P表示，其中X，Y代表手写笔的坐标位置(即书写字符笔划数据中某数据点)，P代表手写笔的压力。该感测可以通过支持压力感应以及读出手写笔坐标的驱动程序(例如Wacom驱动程序)实现。在用户书写过程中，笔划记录器135通过上述感测获取关于用户书写字符笔划数据的数据元组(数字阵列)，该数据元组能以预定数据格式存储在存储器12中。每一个字符的笔划数据存储在单个文件中，数据格式如表1所示。其中，每个数据元组(X_t，Y_t，P_t)对应于点T，X_t，Y_t为书写中手写笔的在点T的坐标位置，P_t为在点T感测到的压力值。

表1

X₁	X₂	...	X_n
X₁	X₂	...	X_n	Y₁	Y₂	...	Y_n
P₁	P₂	...	P_n	Y₁	Y₂	...	Y_n

然后，笔划比较器136基于笔划记录器135所感测到的书写字符笔划数据，利用电脑的运算方法检验用户字符书写是否正确，存在哪些问题，并给出分析评价。在本实施例中，采用一种用于检验笔划顺序的正确性的笔划跟踪算法。具体地，在该算法中，首先定义了一个包含字符的全部书写笔划顺序的数据点组D：{d₁，d₂，...d_n}，其中每个d_t对应于一个数据元组(X_t，Y_t，P_t)。数据点组D为预先存储的正确笔划顺序数据。并且，再定义了一个包含字符数据点组D的一部分的比较框F：{f₁，f₂，...f_m}，其中每个f_t对应于一个数据元组(X_t，Y_t，P_t)。因而，F被D包含。此外，又定义了一个临界距离(threshold distance)H，即如果实时感测所获得的点S的书写笔划数据与F内的最接近的笔划顺序数据点f_t的距离E_t(Euclidean-distance)大于H，则将点S视为错误点，否则将其视为正确点。将比较框F：{f₁，f₂，...f_m}初始化为D：{d₁，d₂，...d_n}。在完成点S的比较之后，将F：{f₁，f₂，...f_m}更新为D：{d_t，d_t+1，...d_t+m}。注意，如果数据元组(X_t，Y_t，P_t)中的P_t为0，则在上述算法中将不考虑该点。

通过上述算法的比较结果，可以确定用户字符书写中的问题，例如笔划顺序错误、漏笔、左右顺序颠倒、笔划太长(out-stroke)、笔划不足(in-stroke)等。并且，分析得出用户书写的最终表现，例如以得分、用时、书写速度等，以音频或视频的方式提示、鼓励用户，或者可以提醒用户控制书写速度，以保持正常书写速度。图4示出利用根据本实施例的中文书写学习机实施的进行书写练习的反馈信息显示框实例。如图所示，该显示框以多媒体(图像、声音等)的形式给出了用户书写的用时、平均笔压、总体表现等，对用户进行鼓励。

上述笔划分析模块131的书写字符记录、比较分析的操作是在用户书写的过程中实时完成。换句话说，在用户书写构成正在练习的字符的每一笔划的同时，笔划分析模块131就可以完成书写字符记录、比较分析的操作。同时，反馈模块132可以将笔划分析模块131所确定的用户字符书写中的问题动态地反馈给用户，将有关信息在显示屏10(触摸屏11)上提示用户，用户可以根据所反馈的信息重新书写有问题的笔划，而字符识别处理器13将再次重复上述书写字符记录、比较分析的操作，以帮助用户纠正书写问题。所反馈信息可以不同标识区别，例如以颜色区别，笔划顺序错误以红色示出，漏笔以蓝色示出等等。

可选地，如图2虚线框所示，字符识别处理器13还可包括用户简档(profile)模块133，用于存储用户字符书写学习记录和用户表现数据，供用户参考和制订连续的书写学习计划。

此外，字符识别处理器13还可包括游戏增强模块134。为提高字符书写学习的兴趣，可通过游戏增强模块134在练习期间提供有益的简单游戏。这些简单游戏均与手眼协调能力相关，以训练用户书写的手眼协调能力。为达到练习功能，可将游戏增强模块134设置为要求用户完成一定数目(例如至少10个)字符书写之后才能开启游戏。

此外，字符处理单元13还可包括基础练习模块(未示出)，用于为用户提供构成字符的基本笔划的书写练习。用户可在进行正式的字符书写练习之前，利用基础练习模块进行热身练习，例如练习线、圆、方形、字母、图像等的书写练习。

以下参照图2和图3说明根据本发明实施例的中文书写学习方法。

图3为根据本发明实施例的中文书写学习方法的流程图。该方法可应用于上述实施例的中文书写学习机中。

如图3所示，首先，通过触摸屏11接收用户中文字符书写输入(S10)。接着，通过笔划记录器135实时记录用户的字符书写笔划(S20)，通过笔划比较器136将所述书写字符笔划与存储器12中存储的相应字符笔划数据比较，分析用户字符书写是否存在问题，例如笔划顺序错误、漏笔、左右顺序颠倒、笔划太长、笔划不足等(S30)。如果在步骤S30中分析得出用户字符书写中不存在问题，则将用户书写数据存储于存储器12中(S40)。如果用户字符书写中存在问题，则通过反馈模块132将所述问题动态地反馈给用户(S31)，用户可以再根据反馈信息，重新书写有问题的笔划部分，以实时纠正所述问题(S32)。

上述步骤S10至步骤S32可重复执行，直至用户实现正确的字符书写。在用户结束字符书写后，通过反馈模块132将笔划比较器分136析得出的用户的字符书写表现显示在显示屏10上，动态地反馈给用户(S50)。

因此，如上所述，根据本发明的中文书写学习机能够在用户书写过程中实时反馈相关表现，以使用户能够动态调整、重复书写过程，达到与用户进行有效的交互，从而改进中文字符书写练习的效果。

根据本发明的中文书写学习机具有如下优点：

1.定制化程度高。用户甚至可以根据自己期望的书写顺序定制化其中文字符。例如，父母可将学校课程中的听写段落输入该装置中，供他们的孩子练习书写。并且，用户可以输入其字符书写中的问题部分，从而定制化其练习材料，以集中针对其书写中的弱项进行练习。

2.智能反馈。在完成单个字符的书写后，该装置将用户的表现信息显示在显示框中，从而使得用户可以根据其书写表现纠正、改进以及注意其字符书写。

3.能够重新书写及重新纠正。用时能够可视化地实时得知其书写问题(例如错误的笔划顺序或笔划过长)。同时，用户可以重新书写以纠正上述问题。并且，用户通过进一步的可视化的反馈，将得知其重新书写的笔划是否正确。

4.能够应用于繁体中文字符。该装置可设置为同时用于简体中文字符和繁体中文字符的书写学习，或者设置为用于简体中文字符或繁体中文字符的书写学习。

以上以示例的方式说明了本发明的优选实施方式。应该理解，本发明并不限于上述优选实施方式中的具体实例，本领域的技术人员可对本发明进行各种修改和变化，但均应视为落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种中文书写学习机，包括彼此电连接的书写单元、显示单元、数据存储单元和字符识别处理单元，该数据存储单元中存储有字符笔划数据，其特征在于该字符处理单元包括：

笔划记录器，其与该书写单元和数据存储单元连接，用于实时记录用户的书写字符笔划；

笔划比较器，其与该笔划记录器连接，用于将所述书写字符笔划与该数据存储单元中存储的相应字符笔划数据比较，并分析用户字符书写的问题和表现；

反馈模块，其与笔划比较器连接，根据该笔划比较器的比较分析结果，将所述字符书写中的问题和表现动态地反馈给用户，用以与用户交互。

2.根据权利要求1所述的中文书写学习机，其中该笔划分析器分析用户书写中的选自由笔划顺序错误、漏笔、左右顺序颠倒、笔划太长、笔划不足构成的集合中的至少其中之一的问题，反馈模块将与每一问题相对应的不同标识提示用户。

3.根据权利要求1或2所述的中文书写学习机，其中该书写单元与该显示单元为同一单元，该书写单元与该显示单元的书写区域与显示区域一致。

4.根据权利要求1所述的中文书写学习机，其中该字符处理单元还包括用户简档模块，用于存储所述字符书写学习的记录和用户表现数据。

5.根据权利要求1或4所述的中文书写学习机，其中该字符处理单元还包括游戏增强模块，用于以游戏模式增强用户书写的手眼协调能力。

6.根据权利要求5所述的中文书写学习机，其中该字符处理单元还包括基础练习模块，用于为用户提供构成字符的基本笔划的书写练习。

7.根据权利要求1或4所述的中文书写学习机，其中该字符处理单元还包括基础练习模块，用于为用户提供构成字符的基本笔划的书写练习。

8.根据权利要求1所述的中文书写学习机，其中该数据存储单元中存储的字符笔划数据由用户定制。

9.根据权利要求1所述的中文书写学习机，其中该数据存储单元还存储有用于为用户提供字符发音和提示的音频数据。

10.一种中文书写学习方法，应用于中文书写学习机中，该装置包括彼此电连接的书写单元、显示单元、数据存储单元和字符识别处理单元，该方法包括如下步骤：

通过书写单元接收用户字符书写输入；

通过字符识别处理单元实时记录用户的字符书写笔划；

将所述书写字符笔划与该数据存储单元中存储的相应字符笔划数据比较，分析用户字符书写是否存在问题；

如果用户字符书写中存在问题，则将所述问题动态地反馈给用户；

根据反馈信息，由用户重新书写有问题的笔划部分，以实时纠正所述问题；

如果用户字符书写中不存在问题，则将用户书写数据存储于数据存储单元；

在用户结束字符书写后，将用户的表现动态地反馈给用户。