CN110978866A - 一种智能笔的书写评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能笔的书写评价方法，该方法使用的智能笔包括笔头、笔身和笔尖，笔头上安装有图像采集模块，笔身上设有按钮，该方法包括以下步骤：利用该智能笔写出一个完整的汉字；将智能笔的笔尖抬高；按压智能笔上的按钮，图像采集模块获取汉字笔迹并作为基础笔迹；将基础笔迹与字符库的标准笔迹进行比较，获取字符库中与基础笔迹匹配度最高的标准笔迹；将基础笔迹与标准笔迹进行进一步的相似度匹配，并根据匹配的结果对书写的汉字进行评价。本发明由于图像采集模块在获取汉字字迹时整个汉字已经书写完成，因此获得的汉字字迹是完整且准确的，从而使得最后对书写的评价结果也是准确的。

Description

一种智能笔的书写评价方法

技术领域

本发明涉及文具技术领域，具体涉及一种智能笔的书写评价方法。

背景技术

汉字是人类信息交流的最重要载体之一,是我们语言沟通、思想交流的工具,汉字更是中国传统文化的瑰宝、中华民族智慧的结晶。正确的书写汉字是有效进行书面交流的基本保证。而在现在信息化技术革新的新时代,汉字书写能力倒退已经成为不争的事实,其中最常见的问题表现在：错别字多、提笔忘字、笔画错误、字迹潦草难认等等。

汉字书写规范是提高汉字书写能力的基础,更能帮助学生养成良好的习惯。纵观当前我国小学教育现状,小学生的汉字书写不够规范,书写能力有待提高；造成书写混乱不规范的根本原因,则是孩子对汉字笔画的错误认识和理解，好多孩子写字会有倒笔顺的现象！孩子不管是刚学写字，还是已经读到了三五年级经常写字笔顺还是会错,这是对笔画的结构产生了错误认识而养成的习惯。另外,随着无纸化时代的到来,孩子们接受专业的书写指导时间越来越少，家长在这一方面的关注度也越来越低,很多爸爸妈妈们会发现孩子的字迹随着年龄增长越来越潦草不规范。

目前，针对儿童书写的问题研发出了智能笔，该智能笔通过设置红外探头，在儿童书写过程中不断探测书写笔迹，然后根据探测到的书写笔迹与规范的字迹进行比较，根据比较的结果对儿童的书写情况进行评价，但这种字迹的识别方式在实际使用过程中常常存现下面的问题：由于汉字是由多个笔画组合而成的，而在书写过程中，汉字的书写需要一笔一笔的完成，红外探头往往只能探测到汉字的局部部分，这使得红外探头探测到的字迹不完整，从而使得探测到的字迹不能很好的与规范的字迹进行匹配，从而造成评价结果的偏差。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能准确获取书写的字迹，从而得到准确的评价结果的智能笔的书写评价方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种智能笔的书写评价方法，该方法使用的智能笔包括笔头、笔身和笔尖，所述笔头上安装有图像采集模块，所述笔身上设有按钮，所述按钮用于控制所述图像采集模块的开启或关闭，该方法包括以下步骤：

步骤1）：利用该智能笔在任意书写面上书写出一个完整的汉字；

步骤2）：将智能笔的笔尖抬高使得智能笔的笔尖离书写面的距离达到设定值；

步骤3）：按压智能笔上的按钮，使得图像采集模块开启，图像采集模块开启后对书写面上书写的完整的汉字进行采集，并通过对采集到的汉字进行轮廓识别以获取该汉字的笔迹信息，获取得到的汉字笔迹信息作为基础笔迹；

步骤4）：将步骤3）中获得的基础笔迹与字符库的标准笔迹进行比较，获取字符库中与基础笔迹匹配度最高的标准笔迹；

步骤5）：将基础笔迹与标准笔迹进行进一步的相似度匹配，并根据匹配的结果对书写的汉字进行评价。

本发明的智能笔在对书写的字迹进行评价时，首先需要对书写的字迹进行获取，在获取书写的字迹时，当完整的汉字写完后，将智能笔的笔尖抬高，然后再利用智能笔笔尖上的图像采集模块对完整的汉字字迹进行采集，采集后的汉字通过轮廓识别得到该汉字的字迹信息，获取得到的完整的汉字字迹信息再与标准字迹进行比较，并根据比较的结果得到对书写汉字的评价结果。

本发明在获取书写汉字的字迹时，是在完整的汉字写完后，再利用图像采集模块对书写的汉字字迹进行获取，与现有技术中边写边采集字迹容易导致字迹采集不完整不准确的方式相比，本发明由于图像采集模块在获取汉字字迹时整个汉字已经书写完成，因此获得的汉字字迹是完整且准确的，从而使得最后对书写的评价结果也是准确的。

优选的，步骤2）中智能笔的笔尖离书写面的距离为3-5cm，且智能笔的笔尖在书写面上的投影位于书写的汉字正下方3-5cm处。

这样，将智能笔的笔尖设定为离书写面的距离为3-5cm，一般在不进行书写时，手握住智能笔处于自由状态时的距离一般在上述范围内，选用该距离使得在利用图像采集模块对汉字的字迹进行采集时，不用刻意的抬高智能笔，只需要手握智能笔处于一个比较自由放松的状态即可；同时智能笔的笔尖在书写面上的投影位于书写的汉字正下方3-5cm处，这是由于在灯光的照射下，智能笔的投影往往位于智能笔笔尖的后侧，在进行字迹采集时，使智能笔的笔尖投影位于书写的汉字正下方3-5cm处，这样，智能笔的投影就不会覆盖在书写的汉字上，由此也不会对字迹的获取产生影响，进一步保证了汉字字迹获取的准确性。

优选的，步骤5）中将基础笔迹与标准笔迹进行相似度匹配：

基础笔迹与标准笔迹的相似度大于85%时的评价为优；

基础笔迹与标准笔迹的相似度为70%-85%时的评价为良；

基础笔迹与标准笔迹的相似度为60%-70%时的评价为中；

基础笔迹与标准笔迹的相似度小于60%时的评价为差。

这样，通过上述评价结果的划分，可以使得智能笔的儿童对自己的书写情况有较好的认识。

优选的，智能笔上还设有显示模块和语音模块；

步骤4）中，在将基础笔迹与标准笔迹进行比较获得字符库中与基础笔迹匹配度最高的标准笔迹后，利用显示模块将获得的匹配度最高的标准笔迹进行显示；

步骤5）中，在将基础笔迹与标准笔迹进行相似度匹配得到评价结果后，利用语音模块播报该评价结果。

这样，利用显示模块显示出字符库中的标准笔迹，以便智能笔的儿童直观的了解到书写错误的地方以及正确的书写效果，同时语音模块通过对评价结果进行播报，也使得智能笔的儿童和相关人员可以更直观的对书写的情况进行了解。

优选的，步骤5）中基础笔迹与标准笔迹相似度匹配后得到的评价结果将进行储存，当再次书写该汉字时，基础笔迹与标准笔迹相似度匹配后得到的评价结果将和上一次的评价结果共同通过显示模块进行显示，并且通过语音模块进行播报。

这样，在每次书写相同的汉字时，通过语音模块和显示模块对两次的书写结果进行比较，使得智能笔的儿童能更直观的发现自己书写过程中存在的问题，有利于下一次更加规范的书写该汉字。

优选的，步骤4）中当在字符库中未匹配到合适的标准笔迹时，语音模块播报“未匹配成功，请重新书写”。

这样，当智能笔的儿童书写错误时，提醒其重新进行书写。

优选的，步骤3）中，持续按压智能笔上的按钮3s以上，图像采集模块开启，图像采集模块开启3-5s后将自动关闭。

这样，要开启图像采集模块，需要持续按压智能笔上的按钮3s以上，由此可以防止书写过程中的误操作，同时图像采集模块在开启3-5s后将自动关闭，使得图像采集模块在获取完书写的汉字字迹时可以自动关闭，不再需要通过按钮进行操作，提高使用的便捷性。

优选的，所述笔头、笔身和笔帽均为截面呈三角形的结构形式，且所述笔身和所述笔帽各截面处的三角形结构尺寸相同，所述笔头截面处的三角形结构尺寸向远离所述笔身所在方向减小直到所述笔头的笔孔处。

这样，通过将笔身设计为截面呈三角形的结构形式，是基于儿童使用智能笔时的握笔姿势，并结合儿童的手的人机尺寸,能有效防止儿童握笔姿势错误。当儿童在使用该智能笔时，笔身三角形结构的三个面分别对应拇指、食指和中指的位置，正确的握笔姿势为：将笔身放在拇指、食指和中指的三个指梢之间，食指在前，拇指在左后，中指在右下，食指应较拇指低些，手指尖应距笔尖约3厘米，笔杆与纸面保持六十度的倾斜，掌心虚圆，指关节略弯曲。

同时将笔头和笔帽也设计为截面为三角形的结构是为了保持整体外观造型的一致性，提高美观度。

优选的，所述显示模块为OLED柔性屏，所述OLED柔性屏的横截面呈L形结构，所述OLED柔性屏L形结构的两端分别位于所述笔身三角形结构的两边，所述笔头的笔孔位于所述笔身三角形结构上设有所述OLED柔性屏的两边的相接面侧。

这样，通过将OLED柔性屏的横截面设计呈L形结构，同时将其L形结构的两端分别设置于笔身三角形结构的两边，这样可以在OLED柔性屏L形结构的两端分别用于显示不同的内容，另外，笔头的笔孔位于所述笔身三角形结构上设有所述OLED柔性屏的两边的相接面上，这样在将智能笔放置在桌面上不使用时，将未设置有OLED柔性屏的一侧放置在桌面上，此时笔头的笔孔将高于桌面，避免了笔孔处的笔芯与桌面接触对桌面造成污染。

优选的，笔身内设有中央处理器，所述中央处理器内嵌设有依次连接的数据处理模块、数据比较模块和数据传输模块，所述图像采集模块与所述数据处理模块进行数据传输连接并将获取的运行轨迹传递给所述数据处理模块，所述数据比较模块存储有规范的汉字笔画并获取所述数据处理模块传递的数据，所述数据传输模块获取所述数据比较模块的数据并与外部通讯设备连接。

这样，当图像采集模块获取到汉字的字迹后，将该汉字字迹的数据传递给数据处理模块，数据处理模块对该数据进行处理后传递给数据比较模块，数据比较模块中存储有规范的汉字笔画，数据比较模块将获取的运行轨迹数据与规范的汉字笔画进行比较，比较后的数据经数据输出模块传递给外部通讯设备，如手机、电脑等，从而老师或家长可以通过传递到手机或电脑上的数据实时的对儿童的书写进行指导。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的另一视角的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式的另一视角的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式的系统示意图。

附图标记说明：笔头1、笔身2、笔帽3、笔芯4、OLED柔性屏5、图像采集模块6。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如附图1到附图4所示，一种智能笔的书写评价方法，该方法使用的智能笔包括笔头1、笔身2和笔尖，笔头1上安装有图像采集模块6，笔身2上设有按钮，按钮用于控制图像采集模块6的开启或关闭，该方法包括以下步骤：

步骤1）：利用该智能笔在任意书写面上书写出一个完整的汉字；

步骤2）：将智能笔的笔尖抬高使得智能笔的笔尖离书写面的距离达到设定值；

步骤3）：按压智能笔上的按钮，使得图像采集模块6开启，图像采集模块6开启后对书写面上书写的完整的汉字进行采集，并通过对采集到的汉字进行轮廓识别以获取该汉字的笔迹信息，获取得到的汉字笔迹信息作为基础笔迹；

步骤4）：将步骤3）中获得的基础笔迹与字符库的标准笔迹进行比较，获取字符库中与基础笔迹匹配度最高的标准笔迹；

步骤5）：将基础笔迹与标准笔迹进行进一步的相似度匹配，并根据匹配的结果对书写的汉字进行评价。

本发明的智能笔在对书写的字迹进行评价时，首先需要对书写的字迹进行获取，在获取书写的字迹时，当完整的汉字写完后，将智能笔的笔尖抬高，然后再利用智能笔笔尖上的图像采集模块6对完整的汉字字迹进行获取，获取得到的完整的汉字字迹再与标准字迹进行比较，并根据比较的结果得到对书写汉字的评价结果。

本发明在获取书写汉字的字迹时，是在完整的汉字写完后，再利用图像采集模块6对书写的汉字字迹进行获取，与现有技术中边写边采集字迹容易导致字迹采集不完整不准确的方式相比，本发明由于图像采集模块6在获取汉字字迹时整个汉字已经书写完成，因此获得的汉字字迹是完整且准确的，从而使得最后对书写的评价结果也是准确的。

在本实施例中，步骤2）中智能笔的笔尖离书写面的距离为3-5cm，且智能笔的笔尖在书写面上的投影位于书写的汉字正下方3-5cm处。

这样，将智能笔的笔尖设定为离书写面的距离为3-5cm，一般在不进行书写时，手握住智能笔处于自由状态时的距离一般在上述范围内，选用该距离使得在利用图像采集模块6对汉字的字迹进行采集时，不用刻意的太高智能笔，只需要手握智能笔处于一个比较自由放松的状态即可；同时智能笔的笔尖在书写面上的投影位于书写的汉字正下方3-5cm处，这是由于在灯光的照射下，智能笔的投影往往位于智能笔笔尖的后侧，在进行字迹采集时，使智能笔的笔尖投影位于书写的汉字正下方3-5cm处，这样，智能笔的投影就不会覆盖在书写的汉字上，由此也不会对字迹的获取产生影响，进一步保证了汉字字迹获取的准确性。

在本实施例中，步骤5）中将基础笔迹与标准笔迹进行相似度匹配：

基础笔迹与标准笔迹的相似度大于85%时的评价为优；

基础笔迹与标准笔迹的相似度为70%-85%时的评价为良；

基础笔迹与标准笔迹的相似度为60%-70%时的评价为中；

基础笔迹与标准笔迹的相似度小于60%时的评价为差。

这样，通过上述评价结果的划分，可以使得智能笔的儿童对自己的书写情况有较好的认识。

在本实施例中，智能笔上还设有显示模块和语音模块；

步骤4）中，在将基础笔迹与标准笔迹进行比较获得字符库中与基础笔迹匹配度最高的标准笔迹后，利用显示模块将获得的匹配度最高的标准笔迹进行显示；

步骤5）中，在将基础笔迹与标准笔迹进行相似度匹配得到评价结果后，利用语音模块播报该评价结果。

这样，利用显示模块显示出字符库中的标准笔迹，以便智能笔的儿童直观的了解到书写错误的地方以及正确的书写效果，同时语音模块通过对评价结果进行播报，也使得智能笔的儿童和相关人员可以更直观的对书写的情况进行了解。

在本实施例中，步骤5）中基础笔迹与标准笔迹相似度匹配后得到的评价结果将进行储存，当再次书写该汉字时，基础笔迹与标准笔迹相似度匹配后得到的评价结果将和上一次的评价结果共同通过显示模块进行显示，并且通过语音模块进行播报。

这样，在每次书写相同的汉字时，通过语音模块和显示模块对两次的书写结果进行比较，使得智能笔的儿童能更直观的发现自己书写过程中存在的问题，有利于下一次更加规范的书写该汉字。

在本实施例中，步骤4）中当在字符库中未匹配到合适的标准笔迹时，语音模块播报“未匹配成功，请重新书写”。

这样，当智能笔的儿童书写错误时，提醒其重新进行书写。

在本实施例中，步骤3）中，持续按压智能笔上的按钮3s以上，图像采集模块6开启，图像采集模块6开启3-5s后将自动关闭。

这样，要开启图像采集模块6，需要持续按压智能笔上的按钮3s以上，由此可以防止书写过程中的误操作，同时图像采集模块6在开启3-5s后将自动关闭，使得图像采集模块6在获取完书写的汉字字迹时可以自动关闭，不再需要通过按钮进行操作，提高使用的便捷性。

在本实施例中，笔头1、笔身2和笔帽3均为截面呈三角形的结构形式，且笔身2和笔帽3各截面处的三角形结构尺寸相同，笔头1截面处的三角形结构尺寸向远离笔身2所在方向减小直到笔头1的笔孔处。

这样，通过将笔身2设计为截面呈三角形的结构形式，是基于儿童使用智能笔时的握笔姿势，并结合儿童的手的人机尺寸,能有效防止儿童握笔姿势错误。当儿童在使用该智能笔时，笔身2三角形结构的三个面分别对应拇指、食指和中指的位置，正确的握笔姿势为：将笔身2放在拇指、食指和中指的三个指梢之间，食指在前，拇指在左后，中指在右下，食指应较拇指低些，手指尖应距笔尖约3厘米，笔杆与纸面保持六十度的倾斜，掌心虚圆，指关节略弯曲。

同时将笔头1和笔帽3也设计为截面为三角形的结构是为了保持整体外观造型的一致性，提高美观度。

在本实施例中，显示模块为OLED柔性屏5，OLED柔性屏5的横截面呈L形结构，OLED柔性屏5的L形结构的两端分别位于笔身2三角形结构的两边，笔头1的笔孔位于笔身2三角形结构上设有OLED柔性屏5的两边的相接面侧。

这样，通过将OLED柔性屏5的横截面设计呈L形结构，同时将其L形结构的两端分别设置于笔身2三角形结构的两边，这样可以在OLED柔性屏5的L形结构的两端分别用于显示不同的内容，另外，笔头1的笔孔位于笔身2三角形结构上设有OLED柔性屏5的两边的相接面上，这样在将智能笔放置在桌面上不使用时，将未设置有OLED柔性屏5的一侧放置在桌面上，此时笔头1的笔孔将高于桌面，避免了笔孔处的笔芯4与桌面接触对桌面造成污染。

在本实施例中，笔身2内设有中央处理器，中央处理器内嵌设有依次连接的数据处理模块、数据比较模块和数据传输模块，图像采集模块6与数据处理模块进行数据传输连接并将获取的运行轨迹传递给数据处理模块，数据比较模块存储有规范的汉字笔画并获取数据处理模块传递的数据，数据传输模块获取数据比较模块的数据并与显示模块和语音模块进行连接，在实际使用时，数据传输模块还可以与外部通讯设备进行连接，如手机、电脑等，从而老师或家长可以通过传递到手机或电脑上的数据实时的对儿童的书写进行指导。

这样，当图像采集模块6获取到汉字的字迹后，将该汉字字迹的数据传递给数据处理模块，数据处理模块对该数据进行处理后传递给数据比较模块，数据比较模块中存储有规范的汉字笔画，数据比较模块将获取的运行轨迹数据与规范的汉字笔画进行比较。

本方案的智能笔中，具体而言，图像采集模块可以采用摄像头实现；数据传输模块则可以采用蓝牙模块、NFC模块、WiFi模块、移动通信网络模块等常用的无线数据传输模块来实现；数据比较模块则可以用过能够编程的微处理器通过编程控制而实现。

在本实施例中，还包括充放电模块，充放电模块包括电连接的蓄电池和充电接口，蓄电池用于向图像采集模块6、中央处理器、OLED柔性屏5和语音模块供电，充电接口用于与市电进行连接并给蓄电池充电。

这样，利用市电通过充电接口对蓄电池进行充电，充好电的蓄电池用于给图像采集模块6、中央处理器、OLED柔性屏5和语音模块供电，从而保证了智能笔的正常使用，一般蓄电池充满一次电量可以连续书写8小时,满足一般正常情况下使用2到3天的使用需求。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种智能笔的书写评价方法，其特征在于，该方法使用的智能笔包括笔头、笔身和笔尖，所述笔头上安装有图像采集模块，所述笔身上设有按钮，所述按钮用于控制所述图像采集模块的开启或关闭，该方法包括以下步骤：

步骤1）：利用该智能笔在任意书写面上书写出一个完整的汉字；

步骤2）：将智能笔的笔尖抬高使得智能笔的笔尖离书写面的距离达到设定值；

步骤3）：按压智能笔上的按钮，使得图像采集模块开启，图像采集模块开启后对书写面上书写的完整的汉字进行采集，并通过对采集到的汉字进行轮廓识别以获取该汉字的笔迹信息，获取得到的汉字笔迹信息作为基础笔迹；

步骤4）：将步骤3）中获得的基础笔迹与字符库的标准笔迹进行比较，获取字符库中与基础笔迹匹配度最高的标准笔迹；

步骤5）：将基础笔迹与标准笔迹进行进一步的相似度匹配，并根据匹配的结果对书写的汉字进行评价。

2.根据权利要求1所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，步骤2）中智能笔的笔尖离书写面的距离为3-5cm，且智能笔的笔尖在书写面上的投影位于书写的汉字正下方3-5cm处。

3.根据权利要求1所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，步骤5）中将基础笔迹与标准笔迹进行相似度匹配：

基础笔迹与标准笔迹的相似度大于85%时的评价为优；

基础笔迹与标准笔迹的相似度为70%-85%时的评价为良；

基础笔迹与标准笔迹的相似度为60%-70%时的评价为中；

基础笔迹与标准笔迹的相似度小于60%时的评价为差。

4.根据权利要求1所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，智能笔上还设有显示模块和语音模块；

步骤4）中，在将基础笔迹与标准笔迹进行比较获得字符库中与基础笔迹匹配度最高的标准笔迹后，利用显示模块将获得的匹配度最高的标准笔迹进行显示；

步骤5）中，在将基础笔迹与标准笔迹进行相似度匹配得到评价结果后，利用语音模块播报该评价结果。

5.根据权利要求4所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，步骤5）中基础笔迹与标准笔迹相似度匹配后得到的评价结果将进行储存，当再次书写该汉字时，基础笔迹与标准笔迹相似度匹配后得到的评价结果将和上一次的评价结果共同通过显示模块进行显示，并且通过语音模块进行播报。

6.根据权利要求4所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，步骤4）中当在字符库中未匹配到合适的标准笔迹时，语音模块播报“未匹配成功，请重新书写”。

7.根据权利要求1所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，步骤3）中，持续按压智能笔上的按钮3s以上，图像采集模块开启，图像采集模块开启3-5s后将自动关闭。

8.根据权利要求1所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，所述笔头、笔身和笔帽均为截面呈三角形的结构形式，且所述笔身和所述笔帽各截面处的三角形结构尺寸相同，所述笔头截面处的三角形结构尺寸向远离所述笔身所在方向减小直到所述笔头的笔孔处。

9.根据权利要求8所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，所述显示模块为OLED柔性屏，所述OLED柔性屏的横截面呈L形结构，所述OLED柔性屏L形结构的两端分别位于所述笔身三角形结构的两边，所述笔头的笔孔位于所述笔身三角形结构上设有所述OLED柔性屏的两边的相接面侧。

10.根据权利要求9所述的智能笔的书写评价方法，其特征在于，笔身内设有中央处理器，所述中央处理器内嵌设有依次连接的数据处理模块、数据比较模块和数据传输模块，所述图像采集模块与所述数据处理模块进行数据传输连接并将获取的运行轨迹传递给所述数据处理模块，所述数据比较模块存储有规范的汉字笔画并获取所述数据处理模块传递的数据，所述数据传输模块获取所述数据比较模块的数据并与外部通讯设备连接。

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