CN111833669B - 一种中国书法用笔教学系统及教学方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种中国书法用笔教学系统及教学方法。该系统包括摄像设备、存储器、显示器和处理器；所述摄像设备，用于采集书法学员练习字体的书写视频信息，并将采集的书写视频信息发送给所述处理器；所述处理器，用于对采集的书写视频信息进行分析，提取所述书法学员的书写特征，并根据所述书法学员的书写特征确定所述书法学员的书写错误类型；以及根据所述书法学员的书写错误类型，从存储在所述存储器中的正确书写视频集中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写视频，并将获取的所述字体的正确书写视频发送给所述显示器；所述显示器，用于向所述书法学员显示所述正确书写视频，以帮助所述书法学员正确地练习书法。

Description

一种中国书法用笔教学系统及教学方法

技术领域

本申请涉及书法教学领域，具体涉及一种中国书法用笔教学系统。本申请同时涉及一种中国书法用笔教学的教学方法。

背景技术

书法在中国、日本、韩国等东方国家有着久远和广泛的基础。在中国，书法由于依托中华民族赖以使用的中国话、中国字，成为具有最广泛群众基础的一种艺术形式，也成为最能够呈现“中国方案”一种艺术形式。近几年来，伴随着文化自信建设的时代要求，教育部要求在全国范围内开展中小学书法教育。然而，传统的书法教学都是依靠老师面授，有大课，更多的是一对一辅导的小课。由于书法老师数量有限，已经明显无法满足越来越多的书法求学者的要求。与此同时，科学技术的飞速发展，特别是人工智能日益神通广大，这为中国书法教学商业化和大规模化奠定了基础。

在CN 108281062 A 中公开了一种书法练习系统，如图9所示，其包括硬件系统10、传输系统20和软件系统30。硬件系统包括用于练习书法的手写板101、用于练习书法的手写笔102、用于显示字体的显示屏104、用于练习书写过程的摄像装置103。软件系统30包括字体选择模块308、书写评价模块307、书写显示模块306等各种模块，但是，这种方法需要在练习书法的手写板上书写，而不是在我们传统的书法用纸上进行书写。更重要的是，该专利申请公开的书法练习系统与其它一些现有技术中的书法教学或者练习系统（例如,济南东森公司的练习系统）一样，没有深入考察、全面梳理和充分利用书法用笔系统的几个核心要素，更没有充分利用高科技的最新发展成果——人工智能，所以不能解决书法师资紧缺和充分利用高水平师资的课题，也无法实现自动化教学书法的目的。

发明内容

本发明是我们国家在全中国乃至全球范围内力推国学教育的国策与二十一世纪科技腾飞现状对撞后产生的新文化产业结晶。本发明的发明人之一孙学峰在几十年的书法教学中找出了中国书法最本质的规律。即，中国书法教学实质上是练习学生以“手”持“笔”的用笔技巧和头脑如何审美的思考。其中，以“手”持“笔”的用笔技巧可以归纳为三个要素：平动、提按和速度。

孙学峰老师提出了中国书法用笔教学的四维五步法，五个步骤包括：笔画拆解、路线规划、平动训练、平动基础上的提按训练、平动与提按基础上的快慢训练。由于依托汉字书写而衍生出的书法艺术在一定的平面空间内塑造形象，所谓平动是指右手持笔与纸面摩擦书写笔画的二维运动。但仅仅如此是不够的，为了完成一幅完整的书法作品，我们在写完一个笔画之后还需要将笔提起来向下一笔过渡，否则，将只能在纸面上留下“一”“丨”“丿”“丶”等某些单个的笔道，那么，在平动基础上的提按训练便构成了三维运动。另外，书写作为从“无”到“有”的过程，从来都不是匀速的运动，而是必然涉及到历时生成中的缓急有序。在平动和提按基础上的速度快慢训练又形成了四维运动。

以四维五步法进行教学，在当今的高科技水准上，书法用笔教学就可以智能化、规模化，在师资有限的情况下仍能充分扩充教学市场，满足广大书法爱好者的学习要求。特别是，在疫情期间，即便足不出户，也不会耽误书法学习者跟随名师学习书法。

按照本发明的书法用笔教学系统包括字帖储存模块、字帖选择模块、图像采集模块、教师演示模块、显示模块。所述字帖储存模块里包括若干二维平动字帖、平动加提按的三维用笔训练字帖、平动+提按+速度的四维用笔训练字帖、全动字帖，所谓全动字帖包括了二维平动和提按以及速度变化的各种组合。所述教师演示模块包括对应于所述各字帖的教师书写演示模块和单笔动作演示模块，所述教师演示模块可以通过所述显示模块显示。所述各模块通讯连接。所述图像采集模块包括学员动作视频采集模块，其设置在能够清晰拍摄到学员书写的位置。

通过上述书法用笔教学系统，可以实现教师不在场的情况下进行书法学习和训练，也可以让教师把握这一套教学系统之后更加提高书法教学的质量和效率，从而大大提高了书法教学市场应用前景，使更多书法爱好者能够得到名师教学。同时还能简化书法教学，让学员很快学好书法。

本申请提供的中国书法用笔教学系统，包括摄像设备、存储器、显示器和

处理器，所述摄像设备，用于采集书法学员练习字体的书写视频信息，并将采集的书写视频信息发送给所述处理器；

所述处理器用于对采集的书写视频信息进行分析，提取所述书法学员的书写特征，并根据所述书法学员的书写特征确定所述书法学员的书写错误类型；根据所述书法学员的书写错误类型，从存储在所述存储器中的正确书写视频集中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写视频，并将获取的所述字体的正确书写视频发送给所述显示器；

所述显示器用于向所述书法学员显示所述正确书写视频，以帮助所述书法学员正确地练习书法。

优选的是，所述书法学员的书写特征包括：所述书法学员书写所述字体的笔画、书写所述书法学员所述字体时右手持笔的运笔线路、所述书法学员书写所述字体时右手书写的平动动作、提按动作、书写速度。

上述任一技术方案中优选的是，所述中国书法教学系统还包括控制器和用于辅助所述书法学员的第一机械臂，所述第一机械臂设置在所述书法学员的用于练习书法的第一台面；

所述处理器用于根据所述书法学员的书写错误类型，从存储在所述存储器中的书写动作集合中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写动作信息，并将所述字体的正确书写动作信息发送给所述控制器；

所述控制器用于根据所述字体的正确书写动作信息控制所述第一机械臂，辅助所述书法学员在书写错误处按照所述字体的正确书写动作在所述第一台面上书写所述字体。

在上述任一技术方案中优选的是，所述字体的书写动作信息包括书写所述字体的笔画、书写所述字体时右手持笔的运行线路和书写所述字体时右手的平动动作、提按动作、书写速度。

在上述任一技术方案中优选的是，所述中国书法用笔教学系统还包括播放器；

所述控制器用于根据所述字体的书写动作信息，控制所述第一机械臂辅助所述书法学员在书写错误处按照所述字体的正确书写动作来书写所述字体，同时控制所述播放器播放相应的语音讲解。

在上述任一方案中优选的是，所述中国书法用笔教学系统还包括第二机械臂，所述第二机械臂设置在教学人员的用于指导教学的第二台面；

所述处理器还用于将所述书法学员的书写特征发送给所述控制器；

所述控制器还用于根据所述书法学员的书写特征，控制所述第二机械臂按照所述书法学员的书写特征在所述第二台面上书写所述字体。

在上述任一方案中优选的是，还包括教师讲解模块。

在上述任一方案中优选的是，还包括常见动作错误分析模块。例如在系统投放市场前，教师根据经验输入一些典型的学生易发错误，并进行分析指正。

在上述任一方案中优选的是，所述图像采集模块包括学生练习视频收集模块，还包括学生练习智能分析模块，在按照本发明的中国书法用笔教学系统初始投放市场前就存入教师根据以往的经验总结出的一些典型错误，并进行分析。该智能分析模块具有学习功能，根据教师多次分析的学生错误，能够逐渐自动找出学生错误，并代替老师进行分析指正。

在上述任一方案中优选的是，所述智能分析模块可以根据学生写出的字与字帖的相似度打分。

在上述任一方案中优选的是，所述书法用笔教学系统可装在一台云服务器上，例如通过一个APP可以付费使用。例如教师可以通过云端掌控几十个、几百个，甚至上千个使用者的学习情况。

在上述任一方案中优选的是，所述书法用笔教学系统还包括学员互动平台，通过该平台学习者可以交流体会，还可以搞比赛等活动。

在上述任一方案中更优选的是，所述书法用笔教学系统还配置有机械臂，可以根据设置好的编程现场书写，甚至可以让学员设置四维五步教学的顺序，由机械臂现场当即书写。尽管按照本发明的中国书法用笔教学系统带有教师演示模块，机械臂可以产生立体运动，这比视频的教师演示模块更立体逼真，让学生更加直观易理解。

为了进一步增加学习的趣味性，让学生们更信服孙学峰老师发现的中国书法基本要素，轻松掌握书法用笔规律，还可以增加一个游戏模块，例如，看到一个字，例如古代名书法家的字，依次说出此字的五步顺序并根据对错判分。

本发明还涉及一种中国书法用笔的教学方法，所述教学方法包括：

采集书法学员练习字体的书写视频信息；

对采集的书写视频信息进行分析，提取所述书法学员的书写特征，并根据所述书法学员的书写特征确定所述书法学员的书写错误类型；以及

根据所述书法学员的书写错误类型，从预存储的正确书写视频集中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写视频；

向所述书法学员显示所述正确书写视频，以帮助所述书法学员正确地练习书法。

优选的是，所述书法学员的书写特征包括：按照合适的笔顺书写所述字体的笔画、书写所述字体的运行线路和书写所述字体时右手的平动动作、提按动作、书写速度。

在上述任一放着呢中优选的是，所述教学方法还包括：

根据所述书法学员的书写错误类型，从预存储的书写动作集合中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写动作信息；

根据所述字体的正确书写动作信息，控制设置在所述书法学员用于练习书法的第一台面的第一机械臂辅助所述书法学员在书写错误处按照所述字体的正确书写动作在所述第一台面上书写所述字体。

在上述任一方案中优选的是，所述字体的书写动作信息包括：所述字体的书写笔画、书写所述字体时右手持笔的运行线路和书写所述字体右手的平动动作、提按动作、书写速度。

在上述任一方案中优选的是，所述教学方法还包括：

根据所述字体的书写动作信息，控制所述第一机械臂辅助所述书法学员在书写错误处按照所述字体的正确书写动作来书写所述字体，同时控制播放器播放相应的语音讲解。

在上述任一方案中优选的是，所述教学方法还包括：

根据所述书法学员的书写特征，控制安装在教学人员的用于指导教学的第二台面上的第二机械臂按照所述书法学员的书写特征在所述第二台面上书写所述字体。

附图说明

图1为按照本发明的中国书法用笔教学系统的一个优选实施例的系统结构图。

图2为按照本发明的中国书法用笔教学方法的一优选实施例的流程图。

图3为按照本发明的中国书法用笔教学系统的一个优选实施例的系统硬件架构。

图4为按照本发明的中国书法用笔教学系统的一个优选实施例的机械臂的功能图。

图5为按照本发明的中国书法用笔教学系统的软件系统的一优选实施例的结构图。

图6为按照本发明的中国书法用笔教学系统中的图像分析还原模块的一优选实施例的框图。

图7为按照本发明的中国书法用笔教学系统的采用图3所示的系统硬件实施例和图5所示的系统软件实施例的优选实施例的系统工作流程图。

图8为按照本发明的中国书法用笔教学系统的一优选实施例中的的机械臂的一优选实施例带动学员书写的示意图。

图9为现有技术CN108281062A公开的书法练习系统图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

在本申请中，分别提供了一种中国书法用笔教学系统、一种中国书法用笔的教学方法。在下面的实施例中逐一进行详细说明。

为了便于本领域技术人员了解本申请的应用场景，参见图1，首先介绍一种中国书法用笔教学系统，具体包括：摄像设备101，处理器102，显示器103，与处理器102相连的存储器104。

摄像设备101包括相机，可以是本地的连到计算机上的usb摄像头，也可以是手机上的摄像头，需要通过软件连到中心计算机上即可。还可以是专用的工业相机通过网络连接到中心计算机。手机上的摄像头用起来方便，不需要单独购买硬件，但是图像捕捉速度不是很快。工业相机的特点是像素多，成像速度快，能够记录和还原更多书写过程的细节。Usb摄像头介于两者之间。工业相机一般是以千兆以太网或者是usb3.0方式连接到处理计算机上。

图像采集还可以选用深度相机，深度相机提供了其他相机所不能提供的深度数据，可以直接提供三维的运动数据，更方便后期的图像处理。

通过实验并结合适当的软件编程，可以选择图像采集模块的相机品牌、数量、设置的位置和角度，以使拍摄出的视频能够最清晰和容易地捕获被采集者书写时三要素的运用。对这些特征，申请人试图通过商业秘密和软件著作权加以保护，不在专利说明书中公开。然而，这些都是业内技术人员通过有限次试验得到的特征，不会造成本发明的公开不充分。

处理器102，用于对采集的书写视频信息进行分析，提取所述书法学员的书写特征，并根据所述书法学员的书写特征确定所述书法学员的书写错误类型；以及根据所述书法学员的书写错误类型，从存储在所述存储器中的正确书写视频集中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写视频，并将获取的所述字体的正确书写视频发送给所述显示器；

显示器103，用于向所述书法学员显示所述正确书写视频，以帮助所述书法学员正确地练习书法。

本地显示用于显示本地的视频教学内容，可以是本地显示器，也可以是投影仪，还可以是智能电视，需要能够本地呈现。

所述书法学员的书写特征包括：所述书法学员书写所述字体的笔画、书写所述书法学员所述字体时右手持笔的运笔线路、所述书法学员书写所述字体时右手书写的平动动作、提按动作、书写速度。1）了解笔画和笔顺：了解所临汉字的笔画和笔顺，作为书写的基本常识帮助理解范本中汉字的书写过程。2）勾勒书写运行线路：根据所临范本中汉字的笔画和笔顺，以寻找笔锋出入的痕迹为突破口，勾勒出范本作者以手持笔书写的运行线路。作为读帖的核心环节，运行线路的勾勒可以帮助学书者由范本的静态观察过渡到对具体书写活动的分析，以便顺利进行平动、提按和快慢的动作训练。3）进行平动训练：依托描绘出的运行线路，拟测所临范字中笔锋的出入痕迹和运行趋向，复现并强化范本作者书写在二维空间内的平动动作；4）提按训练：在平动训练的基础上，由所临范本中汉字笔画粗细的观察切入，拟测、复现并强化书家的书写在三维空间内的提按动作；5）快慢动作训练：在平动和提按的基础上，由所临范字中转折、粗细等形态的综合分析切入，拟测、复现并强化书家的书写在四维空间内的快慢动作。

所述中国书法用笔教学系统还包括：控制器和用于辅助所述书法学员的第一机械臂，所述第一机械臂设置在所述书法学员的用于练习书法的第一台面；

处理器102，用于根据所述书法学员的书写错误类型，从存储在所述存储器中的书写动作集合中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写动作信息，并将所述字体的正确书写动作信息发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述字体的正确书写动作信息，控制所述第一机械臂辅助所述书法学员在书写错误处按照所述字体的正确书写动作在所述第一台面上书写所述字体。

在本实施例中还包括机械臂，其用于书法教学的实景展示。用机械臂或者机器人把事先编辑好的动作展示出来，不仅增加了教学的趣味性，更避免了平面视频对孙学峰老师的书法三要素的无法展示。机械臂代替传统书法教学中老师的手臂，机械臂末端装有毛笔，通过预先设定的程序带动末端的笔在纸上写出示范字，让书法学习者能够更直接和真切地切身感受到书写的过程。与普通的视频教学，还有电脑模拟教学，VR虚拟现实教学相比，有着不可比拟的优势。如果对成本不太考虑，甚至可以做成机器人，可以达到边示范边讲解的效果。机械臂可以是固定在桌面的六轴标准机械臂，也可以是固定在桌面的四轴SCARA机械臂，还可以是装在机器人身上的机器人手臂。

机械臂的运动自由度要能够按照孙学峰老师的书法用笔三要素完成书写，这在机器人领域是很容易设计并制作出的，甚至可以购得市售的现成机械臂或者机器人实现此功能。

六轴机械臂和SCARA四轴都可以完成本案例中的用笔示范教学工作，他们各有优缺点，可根据客户的实际需求来进行选配。六轴机械臂更加灵活，但是成本会更高，SCARA四轴机械臂成本低，但是没有六轴灵活。对于完成书法教学示范的工作，两者都可以胜任。

无论是六轴机械臂还是SCARA四轴机械臂，他们的原理类似，如图4所示：

电机202完成各个关节的旋转，驱动器203负责为电机提供动力，控制器204负责控制驱动器完成电机的速度和路径控制和路径规划。

所述机械臂或者机器人可以针对学习者的年龄和性别设计尺寸。在不考虑成本增高的情况下，所述机械臂或者机器人还可以制作成可以带动学习者的手臂一起运动，例如握住学习者的手腕带动其手臂运动书写。这样的话，更要要求大小与学习者相配。

在现有的科技水平下，机械臂或者机器人设计成尺寸可变的也是很容易实现的，在不考虑成本的情况下，可以设置尺寸可变的机械臂或者机器人，例如机器人的高度、肩宽、腰围、特别是臂长都在一定的范围内可调。

还可以设有能够手把手带着学生书写的机械臂或者机器人。如图8所示：

机械臂105安装在底座106上，底座106和控制器107都安装在学习桌109上，控制器107带有控制按钮108，书法练习纸110也放置在学习桌109上。

当书法练习者站立在学习桌前手握毛笔需要练习书法时，按动控制器107上的控制按钮108后，机械臂105开始手把手引导学生在书法练习纸110上进行书写。机械臂105运动的速度可以由控制器107上的按钮108控制，也可以通过网络由电脑进行过程控制。当练习者在机械臂105的辅助练习下练习一段时间后，掌握了书写的规律再自行练习，可大大提高书法练习的效率。

这种机械臂或者机器人的运动自由度比上述演示机器人更复杂些，但对于机器人领域，也是通过一般工程师简单的设计和有限次实验很容易实现的。这种机械臂或者机器人本身不能构成一种发明，但其在本发明的领域中的运用却使得本发明远远超出业内的现有技术水平，为本发明的创造性做出了更大的贡献。

上述机械臂或者机器人还可以带有行走机构和锁定机构，这样就可以灵活地移动。

也可以在教师端设置机械臂或者机器人，其可以把远程学员的书写转变成教师面前的机器人运动，让教师更容易清楚地指导学员。这样的机械手或者机器人设计起来难度更大，但是仍然没有超出机器人领域的工程师一般专业定制服务的水平。通过机器人领域的工程师运用专业知识和相关行业标准，并经过有限次试验，得到这种机械臂或者机器人也不是需要付出发明创造级别的劳动的。

所述字体的书写动作信息包括：书写所述字体的笔画、书写所述字体时右手持笔的运行线路和书写所述字体时右手的平动动作、提按动作、书写速度。

所述中国书法用笔教学系统还包括播放器；

所述控制器，用于根据所述字体的书写动作信息，控制所述第一机械臂辅助所述书法学员在书写错误处按照所述字体的正确书写动作来书写所述字体，同时控制所述播放器播放相应的语音讲解。

所述中国书法用笔教学系统还包括：第二机械臂，所述第二机械臂设置在教学人员的用于指导教学的第二台面；

机械臂运动控制模块依据事先配置好的配置文件，来完成对机械臂的控制。机械臂的控制可以采用CAN总线接口，也可以采用485总线接口。控制采取配置文件的方式，事先规划好的运动轨迹以配置文件的方式存储在计算机里面，机械臂105运动控制模块从配置文件中读取运动数据，通过CAN总线或者485总线发送给机械臂，从而完成机械臂的三维实时控制。机械臂末端带动毛笔或者硬笔在预设的纸上完成书法书写展示。

所述处理器还用于将所述书法学员的书写特征发送给所述控制器；

所述控制器还用于根据所述书法学员的书写特征，控制所述第二机械臂按照所述书法学员的书写特征在所述第二台面上书写所述字体。

图3所示的按照本发明的中国书法用笔教学系统的实施例包括若干本地系统，图中示例性地示出了两个本地系统，本地系统1和本地系统2。本地系统可以如图示的本地系统1，包括本地显示模块、图像采集模块、计算机系统，在本实施例中还包括了机械臂。如图3所示，本实施例中的远程系统包括云服务器、网络、远程终端。字帖储存模块可以在本地系统的计算机里，优选装在云服务器或者远程终端里，供不同的本地系统共享。字帖选择模块也可以装在本地计算机或者云服务器里或者远程终端上。通过网络云服务器与远程终端和本地计算机之间交换数据信息。图像采集模块将采集的图像传送给计算机，计算机向本地显示模块发送显示指令和信息，向机械臂发送动作指令。图像采集模块采集的图像也经计算机传送给云服务器或者远程终端。

在本实施例中还包括教师演示模块，其通过视屏的方式向学生演示教师的书写，并配合必要的语音讲解。同样，教师演示模块也可以装在本地计算机，或者装在云服务器上供不同的本地系统共享。在本实施例中优选装在云服务器上。这些本实施例中，教师演示模块是对教师书写的直接视频拍摄。然而，教师演示模块也可以智能控制，选择不同的字帖，不同的教师，系统可以根据预先的编程进行逻辑运算，即时形成教师书写动画。这在现有技术中很容易实现，为了节省篇幅，这里不赘述细节。

在拍摄教师书写视频时，如何选取摄像机及其数量、各摄像机的位置和方向，这些都可以通过有限次试验得到使学员最容易看明白的最佳效果，这些细节申请人欲以商业秘密保护，不写在本专利申请文件中。也可以采用全息摄影等让拍摄更逼真的摄影手段。

图像采集模块用于捕捉和记录书法练习者练习的过程，以视频图像的方式存储在本地计算机上，计算机可以对其实时处理也可以后处理。

远程终端可以是远程学生学习使用，也可以用于使老师掌握学生的书写情况。远程终端也可以包括显示模块。

网络为计算机远程连接提供媒质，可以是wifi也可以是以太网，中间也可以经过广域网，来满足不同地域的练习者的学习需求。

远程学习者可以通过远程终端来连入到中心计算机，通过远程的方法来学习书法。远程终端可以是手机，可以是pad，也可以是计算机。

在本实施例中还包括云服务器，其主要完成公共算法计算和远程接入中转。整个教学系统连接在统一的云端服务器上。本地教学系统可以是分布在不同地方的多个本地系统，通过云端服务器做统一调度和协调。一些公共的算法模块也放在云端来操作，例如图像识别模块。

按照本发明的中国书法用笔教学系统优选采用图5所示的软件结构，包括系统总线，用户管理模块301主要完成用户的登录鉴权和维护，包括用户身份验证，合法性验证，用户身份管理。

网络支付模块302主要完成支付功能，该功能是整个系统完成闭环的商业模式的一个关键环节。例如整个系统的收费策略可以采用初级功能免费，高级功能预付费的消费方式。缴费完成之后用户的身份会发生变化，相应的用户权限也会发生变化。总的来说越是高级的用户所能使用的功能也响应的越多。

其中图像分析和还原模块303主要是指运行在计算机内部的软件，主要完成对计算机信息采集系统采集到的信息进行分析处理，并把结果匹配到按照本发明的中国书法用笔教学系统中。通过分析采集系统采集到的视频信息，深度信息，运用聚类等AI算法来把练习者的运笔过程匹配到本教学系统的五步四维的教学方法中，找到练习者运笔的错误和问题。并且把问题进行归类统计。

计算机评分模块304主要是根据上个系统输出的结果对练习者的整个练习过程进行综合评价，根据评价模板来评价每个动作的关键点指标，最后生成一个统一的分数值，满分100分的情况下，练习者达到60分就可以通关，可以获得练习下一关的权限。计算机评分系统结合老师多年的教学经验，设计出了一套合理的评分依据，可以作为练习者学习提高的一个重要的参考依据。

在一优选实施例中，按照本发明的中国书法用笔教学系统中的图像分析还原模块如图6所示，包括图像抽取子模块401、特征聚类子模块402、四维五步匹配子模块403、结果输出子模块404。其数据流向如图6所示。

图像抽取子模块401主要是从上级模块（信息采集系统）的视频流里面提取我们关心的关键图片，然后对图片进行锐化，边缘处理，特征打标等前期预处理工作。特征聚类子模块402主要完成对图像中的运笔过程进行分析，用模式识别的方法把平动，提按等动作进行分类分解。五步四维匹配子模块403则是根据上级模块的处理结果，来匹配五步四维运笔的要求，找出不合规范的动作，并且进行标记。结果输出子模块404的功能是把上个模块标记过的特征点输出到评分系统中，并且通过网络或者打印机进行输出。整个系统各个模块通过系统软总线的方式连接在一起组成一个有机的整体。

整个系统工作如上图7所示，最开始联系着通过网页或者专用app软件登录到系统中，用户名密码验证之后可以选择开始练习。如果没有注册过的用户，系统会跳转到新用户注册页面，用户根据自己的实际需求可以选择是普通用户还是高级用户，普通用户是免费的，可以使用系统中的一些基础功能，高级用户是收费的，能够使用系统的更多功能。如果注册用户是高级用户，系统会跳转到交付页面，用户通过扫描二维码来完成缴费。开始练习之后系统会要求练习这是否需要演示，如果不需要演示，就可以直接开始练习。如果需要演示，可以选择音视频演示还是机械臂演示，是否可以机械臂演示取决于用户的权限和用户是否配置了机械臂模块。开始练习的过程中系统实时采集联系者的书写过程，并且实时分析书写过程跟系统预设的书写方法的匹配程度。练习结束，把笔拿出摄像头的视野范围，系统自动结束一次练习过程，并且把练习结果分析输出到手机和显示屏上，给出练习者的得分。

在上述的实施例中，提供了一种中国书法用笔教学系统，与之相对应的，本申请还提供一种中国书法用笔的教学方法。请参看图2，其为本申请的一种中国书法用笔的教学方法实施例的流程图。由于方法实施例基本相似于系统实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示意性的。

S200:采集书法学员练习字体的书写视频信息；

S210:对采集的书写视频信息进行分析，提取所述书法学员的书写特征，并根据所述书法学员的书写特征确定所述书法学员的书写错误类型；

S220:根据所述书法学员的书写错误类型，从预存储的正确书写视频集中获取与所述书法学员的书写错误对应的所述字体的正确书写视频；

S230:向所述书法学员显示所述正确书写视频，以帮助所述书法学员正确地练习书法。

Claims (10)

1.一种中国书法用笔教学系统，包括摄像设备、存储器、显示器和处理器，所述摄像设备适合于拍摄书写用笔视频，并用于采集书法学员练习字体的书写用笔视频信息，并将采集的书写用笔视频信息发送给所述处理器；所述处理器用于对采集的书写用笔视频信息进行分析，提取所述书法学员的书写用笔特征，并根据所述书法学员的书写用笔特征确定所述书法学员的书写用笔错误类型，其特征在于：

所述存储器中装有正确书写用笔动作要领与要求视频集；

所述处理器还根据所述书法学员的书写用笔错误类型从存储在所述存储器中的所述正确书写用笔动作要领与要求视频集中获取与所述书法学员的书写用笔错误对应的所述字体的正确书写用笔视频，并将获取的所述字体的正确书写用笔视频发送给所述显示器；

所述显示器用于向所述书法学员显示所述正确书写用笔视频；

所述中国书法用笔教学系统还包括控制器和用于辅助所述书法学员的第一机械臂，该第一机械臂设置在所述书法学员的用于练习书法的第一台面上；

所述处理器还用于根据所述书法学员的书写动作错误类型，从存储在所述存储器中的所述书写动作要领与要求集合中获取与所述书法学员的书写用笔错误类型对应的正确书写用笔动作信息，并将该正确书写用笔动作信息发送给所述控制器；

所述控制器用于根据所述正确书写用笔动作信息控制所述第一机械臂，使其辅助所述书法学员在书写用笔错误处按照所述正确书写用笔动作在所述第一台面上书写，所述第一机械臂包括通过与所述书写学员的书写用笔动作部位接触实现辅助所述学员的机械臂；

所述中国书法用笔教学系统还包括第二机械臂，所述第二机械臂设置在教学人员的用于指导教学的第二台面上；

所述处理器还用于将所述书法学员的书写用笔动作特征发送给所述控制器；

所述控制器还用于根据所述书法学员的书写用笔动作特征，控制所述第二机械臂按照所述书法学员的书写用笔动作特征在所述第二台面上书写所述字体。

2.如权利要求1所述的中国书法用笔教学系统，其特征在于，所述书法学员的书写用笔特征包括所述书法学员书写所述字体时右手书写的平动动作、提按动作、书写速度。

3.如权利要求2所述的中国书法用笔教学系统，其特征在于：还包括字帖储存模块、字帖选择模块和教师演示模块；所述字帖储存模块里包括若干二维平动用笔训练帖、平动+提按的三维用笔训练帖、平动+提按+速度的四维用笔训练帖、全动帖，该全动帖包括了二维平动和提按以及速度变化的各种组合；所述教师演示模块包括对应于所述各帖的教师书写用笔演示模块和单笔动作演示模块，所述教师演示模块可以通过所述显示器显示；所述各模块通讯连接。

4.如权利要求1所述的中国书法用笔教学系统，其特征在于，所述字体的书写用笔动作信息包括书写所述字体时右手的平动动作、提按动作、书写速度。

5.如权利要求3所述的中国书法用笔教学系统，其特征在于，所述中国书法用笔教学系统还包括播放器；

所述控制器还用于根据所述字体的书写用笔动作信息，控制所述第一机械臂辅助所述书法学员在书写用笔动作错误处按照所述正确书写用笔动作来书写，同时控制所述播放器播放相应的语音讲解。

6.如权利要求3所述的中国书法用笔教学系统，其特征在于包括本地系统(1)和本地系统(2)和远程系统，所述本地系统包括本地显示模块、图像采集模块、计算机系统，还包括所述第一机械臂，远程系统包括云服务器、网络、远程终端，还包括所述第二机械臂。

7.如权利要求6的中国书法用笔教学系统，其特征在于：所述字帖储存模块设置在本地系统的计算机里。

8.如权利要求6的中国书法用笔教学系统，其特征在于：所述字帖储存模设置在云服务器或者远程终端里，供不同的本地系统共享，通过网络云服务器与远程终端和本地计算机之间交换数据信息。

9.如权利要求6或7的中国书法用笔教学系统，其特征在于：所述图像采集模块将采集的图像传送给所述计算机，该计算机向本地显示模块发送显示指令和信息，并向所述机械臂发送动作指令。

10.如权利要求9的中国书法用笔教学系统，其特征在于：所述图像采集模块采集的图像也经所述计算机传送给所述云服务器或者所述远程终端。

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