CN111540253A - 智能硬笔书法练习系统及评分方法 - Google Patents

Abstract

智能硬笔书法练习系统及评分方法，它涉及教育信息化技术领域。智能硬笔书法练习系统包含带点码的字帖、智能笔、客户端、内容处理服务器；带点码的字帖用于练字者书写练习；智能笔用于在带点码的字帖上书写和储存书写的数据，并将书写的数据传输至客户端，智能笔与客户端通过蓝牙连接；客户端用于接收智能笔书写的数据，将书写数据自动传输至内容处理服务器，还用于接收内容处理服务器据处理后的结果显示，客户端和内容处理服务器通过网络连接；内容处理服务器用于接收和储存书写内容，并通过算法将书写内容笔迹的点码信息与标准点码信息进行对比打分，最后将结果返回客户端显示。

Description

智能硬笔书法练习系统及评分方法

技术领域

本发明涉及教育信息化技术领域，具体涉及智能硬笔书法练习系统及评分方法。

背景技术

硬笔书法是中国汉字特有的一种传统艺术。其中线条是书法美的表现基础，汉字线条应该是来龙去脉交待清楚、行笔流畅自如、轻重缓急得当，呈现出美的形态与神态，充满活力，或轻或重、或缓或急、或刚或柔，归于自然。

要表达字体的美，人们大多通过字帖临摹来完成书法的练习，但是由于一般的字帖练习后缺乏指导，人们无法自行判断出书写的字体好坏与差异；因而练习过程中就较为枯燥，许多人在自己练了一段时间之后，要么感觉长进不大，便认为自己没有练字的天分；要么认为自己的字写得还不错，甚至和标准的相差不大，因而孤芳自赏、不思进取，继而固步自封、停滞不前了。所以人们使用一般的字帖临摹进行书法练习时，因为与标准字体没有一个有效评分标准系统，同时无法判断笔顺是否有错误，因此造成许多练字者书法练习效果较差，缺乏积极性，不能长时间的坚持。

发明内容

本发明的目的在于针对现有字帖练习的缺陷和不足，提供一种智能硬笔书法练习系统及评分方法，它的设计合理，提高了练字者的积极性，解决字迹量化评价标准问题，适合推广使用。

为实现上述目的，本发明包含带点码的字帖1、智能笔2、客户端3、内容处理服务器4；带点码的字帖1用于练字者书写练习；智能笔2用于在带点码的字帖1上书写和储存书写的数据，并将书写的数据传输至客户端3，智能笔2与客户端3通过蓝牙连接；客户端3用于接收智能笔2书写的数据，将书写数据自动传输至内容处理服务器4，还用于接收内容处理服务器4据处理后的结果显示，客户端3和内容处理服务器4通过网络连接；内容处理服务器4用于接收和储存书写内容，并通过算法将书写内容笔迹的点码信息与标准点码信息进行对比打分，最后将结果返回客户端3显示。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：1、可以对笔画顺序进行鉴定； 2、对纸质字帖书写轨迹进行计算自动评分。在字帖材料上部署点阵，利用数字光学点阵技术记录手写轨迹，通过算法进行轨迹点阵坐标信息的提取，并与标准轨迹的点阵坐标信息进行比对，自动对练字者的书写轨迹评分，解决练字者不能自我判断有无进步的问题。

附图说明

图1是本发明的系统框架结构示意图；

图2是本发明中带点码的字帖1的制作流程图；

图3是本发明中客户端3的流程及功能图；

图4是本发明中智能笔2的信息采集流程图；

图5是本发明中的系统评分流程图；

具体实施方式

参看图1，本具体实施方式包含带点码的字帖1、智能笔2、客户端3、内容处理服务器4；带点码的字帖1用于练字者书写练习；智能笔2用于在带点码的字帖1上书写和储存书写的数据，并将书写的数据传输至客户端3，智能笔2与客户端3通过蓝牙连接；客户端3用于接收智能笔书写的数据，将书写数据自动传输至内容处理服务器4，还用于接收内容处理服务器4数据处理后的结果显示，客户端3和内容处服务理器4通过网络连接；内容处理服务器4用于接收和储存书写内容，并通过算法将书写内容笔迹的点码信息与标准点码信息进行对比打分，最后将结果返回客户端3显示。

参看图2，本具体实施方式中带点码的字帖1放入制作流程如下：

步骤1，将字帖的原始PDF文件上传到本系统的操作后台；

步骤2，后台服务器将在上传的PDF文件上印上一层不可见的点阵图案，基础点阵码应为3*3方阵，点码方阵中每个点应至少包含四种以上状态(依据所处位置)，点码方阵中每个点码间距为0.03mm以下，每页PDF上的点码都不相同，用于辨别书写数据；

步骤3，将带点码的PDF文件下载，并印刷，完成字帖与系统的关联。

参看图3，本具体实施方式中客户端3的功能及流程步骤如下：

步骤1，用户需在客户端完成注册，个人档案存储到内容处理服务器；

步骤2，个人档案与所用的智能笔绑定，智能笔内置唯一识别号，系统根据该编号的智能笔所书写的数据进行处理；

智能笔在带点码的教辅上书写，数据上传至客户端，智能笔与客户端通过蓝牙连接；

步骤3，客户端接收智能笔上传的数据，并将此数据通过网络上传至内容处理服务器进行处理；内容处理服务器对上传的数据处理后，将处理后的信息返回到客户端步骤4展示；通过客服端页面交互，用户可查看书写的笔迹5、书写的笔迹回放功能6、书写字体的时间记录7、书写字体的分数显示及差异提示8、用户可分享书写的笔迹页面9、浏览其他用户所分享10、查看同一字体得分及时间统计分析情况11。

参看图4，本具体实施方式中智能笔2的信息采集流程及实现方式如下：

步骤1，笔芯用于在带点码的字帖上书写，并与书写检测器连接，书写时笔芯触动书写检测器，自动打开电源开关，使智能笔处于工作状态，笔芯可以使用油性、中性的圆珠笔和水笔，可以进行更换；

步骤2，电源用于为整支智能笔提供电能，可以手动开启关闭电源；

步骤3，书写检测器用于检测智能笔是否处于开机书写状态，书写检测器可通过检测笔尖对纸面压力和笔记留存，根据以上两项指标中的一种完成对智能笔是否处于开机书写状态的判断；

步骤4，高速摄像头用于在书写检测器判定智能笔正处于开机书写状态时打开，对笔尖处所处点码坐标进行连续扫描记录，形成书写轨迹数据，高速摄像头每秒扫描速度50次以上，每次扫描区域至少可覆盖一组点码方阵；

步骤5，处理芯片用于对高速摄像头所采集的书写轨迹信息进行解码处理，解析坐标信息，并根据此坐标对当前书写的页码编号进行判断；

步骤6，存储器用于暂时存储书写轨迹信息；

步骤7，通讯模块用于与客户端进行蓝牙连接，将存储器中的数据上传客户端。

参看图5，本具体实施方式的系统评分流程，内容处理服务器4接收到客户端3传送的数据进行处理流程如下；

步骤1，内容处理服务器根据每页字帖的点码不同，将每页的数据分离；

步骤2，将每一页的数据根据米字格的点码坐标将数据再次分离；

步骤3，将每个米字格的数据通过算法还原每一个笔画；

步骤4，将用户每个笔画的起笔书写时间记录下来，并按照时间顺序对笔画编号；

步骤5，将用户书写的基本笔画编号与标准笔画编号进行对比，并将错误的笔画反馈于用户；

在整个字体评分中，总分为100分，笔顺在整个评判过程中占20分，分两个等次，A等20分，笔顺正确；B等10分，笔顺错误；

步骤6，内容处理服务器根据点码坐标提取用户书写字体的笔画特征，其中包含笔画位置、笔画的长短、笔画的粗细、笔画的倾斜角度、笔画弯曲角度；

根据公式计算书写笔画特征与标准笔画特征的偏离程度来打分；

笔画在整个评判过程中占30分，分为三个等次，A等30分，笔画到位； B等20分，笔画基本到位；C等10分，笔画不到位；

步骤7，内容处理服务器根据点码坐标提取书写字体的间架结构特征包含上下、左右、内外组成结构之间的高度、宽度、倾斜、大小；

根据公式计算书写字体间架结构特征与标准字体间架结构特征差异程度打分；

结构在整个评判过程中占50分，分为五个等次，A等50分，结构严谨、重心平衡、中心突出、收放自如；B等40分，结构较严谨、重心较平衡、中心较突出、收放较自如；C等30分，结构尚严谨、重心尚平衡、中心尚突出、收放尚自如；D等20分，结构少严谨、重心少平衡、中心少突出、收放少自如；E等10分，结构不严谨、重心不平衡、中心不突出、收放不自如；

步骤8，书写字体与标准字体的差异修正信息，将通过文字提示返回客户端，以便用户针对性的练习。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.智能硬笔书法练习系统，其特征在于，它包含带点码的字帖(1)、智能笔(2)、客户端(3)、内容处理服务器(4)；带点码的字帖(1)用于练字者书写练习；智能笔(2)用于在带点码的字帖(1)上书写和储存书写的数据，并将书写的数据传输至客户端(3)，智能笔(2)与客户端(3)通过蓝牙连接；客户端(3)用于接收智能笔(2)书写的数据，将书写数据自动传输至内容处理服务器(4)，还用于接收内容处理服务器(4)据处理后的结果显示，客户端(3)和内容处理服务器(4)通过网络连接；内容处理服务器(4)用于接收和储存书写内容，并通过算法将书写内容笔迹的点码信息与标准点码信息进行对比打分，最后将结果返回客户端(3)显示。

2.根据权利要求1所述的智能硬笔书法练习系统，其特征在于所述的带点码的字帖(1)放入制作流程如下：

步骤1，将字帖的原始PDF文件上传到本系统的操作后台；

步骤2，后台服务器将在上传的PDF文件上印上一层不可见的点阵图案，基础点阵码应为3*3方阵，点码方阵中每个点应至少包含四种以上状态(依据所处位置)，点码方阵中每个点码间距为0.03mm以下，每页PDF上的点码都不相同，用于辨别书写数据；

步骤3，将带点码的PDF文件下载，并印刷，完成字帖与系统的关联。

3.根据权利要求1所述的智能硬笔书法练习系统，其特征在于所述客户端(3)的功能及流程步骤如下：

步骤1，用户需在客户端完成注册，个人档案存储到内容处理服务器；

步骤2，个人档案与所用的智能笔绑定，智能笔内置唯一识别号，系统根据该编号的智能笔所书写的数据进行处理；

智能笔在带点码的教辅上书写，数据上传至客户端，智能笔与客户端通过蓝牙连接；

步骤3，客户端接收智能笔上传的数据，并将此数据通过网络上传至内容处理服务器进行处理；内容处理服务器对上传的数据处理后，将处理后的信息返回到客户端步骤4展示；通过客服端页面交互，用户可查看书写的笔迹5、书写的笔迹回放功能6、书写字体的时间记录7、书写字体的分数显示及差异提示8、用户可分享书写的笔迹页面9、浏览其他用户所分享10、查看同一字体得分及时间统计分析情况11。

4.根据权利要求1所述的智能硬笔书法练习系统，其特征在于所述智能笔(2)的信息采集流程及实现方式如下：

步骤1，笔芯用于在带点码的字帖上书写，并与书写检测器连接，书写时笔芯触动书写检测器，自动打开电源开关，使智能笔处于工作状态，笔芯可以使用油性、中性的圆珠笔和水笔，可以进行更换；

步骤2，电源用于为整支智能笔提供电能，可以手动开启关闭电源；

步骤3，书写检测器用于检测智能笔是否处于开机书写状态，书写检测器可通过检测笔尖对纸面压力和笔记留存，根据以上两项指标中的一种完成对智能笔是否处于开机书写状态的判断；

步骤4，高速摄像头用于在书写检测器判定智能笔正处于开机书写状态时打开，对笔尖处所处点码坐标进行连续扫描记录，形成书写轨迹数据，高速摄像头每秒扫描速度50次以上，每次扫描区域至少可覆盖一组点码方阵；

步骤5，处理芯片用于对高速摄像头所采集的书写轨迹信息进行解码处理，解析坐标信息，并根据此坐标对当前书写的页码编号进行判断；

步骤6，存储器用于暂时存储书写轨迹信息；步骤7，通讯模块用于与客户端进行蓝牙连接，将存储器中的数据上传客户端。

5.智能纸笔练习字帖评分方法，其特征在于评分流程，通过内容处理服务器(4)接收到客户端(3)传送的数据进行处理流程如下；

步骤1，内容处理服务器根据每页字帖的点码不同，将每页的数据分离；

步骤2，将每一页的数据根据米字格的点码坐标将数据再次分离；

步骤3，将每个米字格的数据通过算法还原每一个笔画；

步骤4，将用户每个基本笔画的起笔书写时间记录下来，并按照时间顺序对笔画编号；

步骤5，将用户书写的笔画编号与标准笔画编号进行对比，并将错误的笔画反馈于用户；

在整个字体评分中，总分为100分，笔顺在整个评判过程中占20分，分两个等次，A等20分，笔顺正确；B等10分，笔顺错误；

步骤6，内容处理服务器根据点码坐标提取用户书写字体的笔画特征，其中包含笔画位置、笔画的长短、笔画的粗细、笔画的倾斜角度、笔画弯曲角度；根据公式计算书写笔画特征与标准笔画特征的偏离程度来打分；笔画在整个评判过程中占30分，分为三个等次，A等30分，笔画到位；B等20分，笔画基本到位；C等10分，笔画不到位；

步骤7，内容处理服务器根据点码坐标提取书写字体的间架结构特征包含上下、左右、内外组成结构之间的高度、宽度、倾斜、大小；根据公式计算书写字体间架结构特征与标准字体间架结构特征差异程度打分；结构在整个评判过程中占50分，分为五个等次，A等50分，结构严谨、重心平衡、中心突出、收放自如；B等40分，结构较严谨、重心较平衡、中心较突出、收放较自如；C等30分，结构尚严谨、重心尚平衡、中心尚突出、收放尚自如；D等20分，结构少严谨、重心少平衡、中心少突出、收放少自如；E等10分，结构不严谨、重心不平衡、中心不突出、收放不自如；

步骤8，书写字体与标准字体的差异修正信息，将通过文字提示返回客户端，以便用户针对性的练习。

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