KR100621845B1 - 필기문자 자동인식을 통한 언어교육시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자펜과 그 인터페이스를 장착한 장치 즉, 컴퓨터, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistants) 등에서 전자펜을 사용하여 어휘력 및 문장력을 향상할 수 있는 훈련과 동시에 글씨연습을 수행할 수 있는 정보처리시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 참조문자열, 및 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 크기의 편차, 및 각 문자간 간격에 대한 편차를 통해 참조문자열에 대응되는 입력문자열의 등급을 판단하는 전역특징 추출부, 및 입력문자열을 구성하는 각 문자의 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부를 구비한다.
언어교육, 글씨연습, 필기문자인식, 어휘력 향상, 인공신경망, Language education, Penmanship, Handwritten character recognition, Artificial neural network, Dynamic time warping
Description
도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 장치들 및 환경을 도시한 것이다.
도 2은 본 발명의 실시할때 나타나는 화면의 예를 도시한 것이다.
도 3는 글씨데이타베이스에서 참조자료를 획득 및 송수신한 예들과 그에 따라 펜으로 입력한 문자열들을 전시장치의 화면에 나타낸 예들를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 필기문자 자동인식을 통한 언어교육시스템의 구성도이다.
도 5는 언어별 글씨DB(Database)와 단어사전에서 참조자료를 획득하여 송수신 및 전시하는 절차도이다.
도 6 전자펜을 통하여 입력되는 인킹된 위치들을 수집하는 절차도이다.
도 7 참조문자열과 입력문자열에서 전역특징을 추출하는 예시도이다.
도 8 전역특징을 사용하여 등급을 측정하는 신경망의 예시도이다.
도 9 필기문자 각각의 특징인 지역특징을 추출하는 예시도이다.
도 10 지역특징을 사용하여 참조문자열과 입력문자열의 일치도를 산출하는 절차도이다.
도 11 참조문자열의 획순과 입력문자열의 획순의 불일치하는 경우 옳바른 획 순을 찾는 절차도이다.
본 발명이 속하는 기술분야은 필기문자인식(handwritten character recognition) 기술을 사용한 글씨연습 및 언어훈련이다. 전자펜과 그 인터페이스를 장착한 장치 즉, 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등에서 전자펜을 사용하여 어휘력 및 문장력향상 훈련과 동시에 글씨연습을 수행할 수 있는 정보처리시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명이 속하는 종래 기술은 다음과 같이 두가지 관점이다. 첫번째는 글씨연습방법이다. 전자장치를 통한 종래의 글씨연습 방법에는 제시어와 입력어가 동일한 언어의 문자에 대한 연습과 품질평가을 수행한다. 그 사용범위가 매우 제한되는 문제점이 있다.
두번째는 필기문자인식이다. 종래의 필기문자인식은 입력되는 글씨의 형태와 종류의 제약 없이 입력되는 글씨를 자동인식하여 인식된 결과를 컴퓨터에서 사용할 수 있는 코드로 출력하는 것이다. 즉, 입력된 문자가 어떤 문자인지 모를 상태에서 신경망 또는 HMM(Hidden Markov Model) 등과 같은 인식모델을 사용하여 그 결과를 출력하는 방법이다. 이 기술은 범용적으로 사용할 수 있어 많은 응용이 가능한 지만 높은 범용성으로 인하여 인식율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명이 목적은 글씨DB(Database) 및 단어사전의 검색을 통하여 다양한 형태의 제시어를 먼저 전시장치에 나타내고, 제시어 따라 사용자가 전자펜으로 입력한 문자들, 즉 문자열을 비교하여, 두 문자열들이 동일한 것인지 아닌지의 판정과 글씨의 품질 평가와 등급을 산출하는 것과; 글씨 품질 및 언어력 향상을 위하여 필요한 참고자료를 전시장치에 나타내는 것을 병행하는 것이다. 즉, 그 대상이 문자에 국한되지 않고 단어, 구, 문장을 포함할 뿐아니라 제시어와 입력어가 다른 교차어종에 대한 훈련을 수행할 수 있는 정보처리시스템의 발명을 그 목적으로 한다. 여기서, 교차어종이라 함은 제시문자열은 한글이지만 입력문자열은 영어와 같이 제시어의 언어와 입력어의 언어가 다른 경우를 의미한다. 도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 장치들 및 환경을 도시한 것이며, 도 2은 본 발명의 기술을 실시할때 나타나는 화면의 예를 도시한 것이다. 도 3은 사용자의 선택에 따라 글씨데이타베이스에서 획득한 참조자료과 그에 따라 전자펜으로 입력한 문자열을 전시장치의 화면에 나타낸 예들을 도시한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 핵심적인 기술적 과제는 사용자의 선택에 따라 컴퓨터가 제시할 문자열을 글씨DB와 단어사전에서 획득한 다음 송수신 및 전시하는 방법; 획득된 참조문자열이 가지는 획들을 그 순서에 따라 조합하여 문자들를 형성하는 방법; 입력문자열의 품질과 등급을 평가하기 위하여 전역적 특징과 지역적인 특징을 추출하는 방법; 이 특징을 바탕으로 동일여부와 품질 및 등급을 산 출하기 위하여 인식기를 학습하고 학습된 자료와 비교하여 등급을 평가하는 방법; 그리고 획순을 진단하는 방법이다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 크기의 편차, 및 각 문자간 간격에 대한 편차를 통해 상기 참조문자열에 대응되는 상기 입력문자열의 등급을 판단하는 전역특징 추출부, 및 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부에 의해 달성된다.
상기 무게중심은, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자에 대해, 각 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성 시, 형성된 최소포함 사각형에 대한 무게중심인 것이 바람직하다.
상기 지역특징 추출부는, 상기 무게중심에서 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자별 획의 시작점을 잇는 선분을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전역특징 추출부와 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 더 포함한다.
상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나일 수 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자을 구비하는 데이터베이스, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 각 문자들 중 상호 대응되는 문자의 크기 및 형태의 유사성에 따라 상기 입력문자열의 글씨 등급을 산출하는 전역특징 추출부를 포함하며, 상기 글씨등급은, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 평균크기, 및 문자별 크기의 균일도를 참조하여 산출되는 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 전역특징 추출부와 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 더 포함한다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열을 구비하는 데이터베이스, 및 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열을 구비하는 데이터베이스, 및 상기 참조문자열에 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 각 문자에 대해 상기 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성하고, 형성된 최소포함 사각형의 무게중심에서 문자의 획순에 따른 시작점을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단하는 지역특징 추출부에 의해 달성된다.
상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 크기의 편차, 및 각 문자간 간격에 대한 편차를 통해 상기 참조문자열에 대응되는 상기 입력문자열의 등급을 판단하는 전역특징 추출부, 및 상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부, 및 상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자에 대해 상기 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성하고, 형성된 최소포함 사각형의 무게중심에서 문자의 획순에 따른 시작점을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단하는 지역특징 추출부, 및 상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시스템은 도 4와 같이 환경설정부; 참조자료 획득, 송수신 및 전시부; 펜글씨입력부; 획조합부; 전역특징추출부; 전역특징에 의한 등급인식부; 지역특징추출부; 지역특징에 의한 등급인식부; 획순진단부; 결과합병부; 결과전시부 등의 처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에서 언급하는 전시부는 누르는 압력에 반응하는 터치스크림(touch screen)임을 특징으로 하지만, 타블렛을 사용하는 경우 다소의 불편이 있지만 터치스크린이 아니어도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
상기 무게중심은, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자에 대해, 각 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성 시, 형성된 최소포함 사각형에 대한 무게중심인 것이 바람직하다.
상기 지역특징 추출부는, 상기 무게중심에서 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자별 획의 시작점을 잇는 선분을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전역특징 추출부와 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 더 포함한다.
상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나일 수 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자을 구비하는 데이터베이스, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 각 문자들 중 상호 대응되는 문자의 크기 및 형태의 유사성에 따라 상기 입력문자열의 글씨 등급을 산출하는 전역특징 추출부를 포함하며, 상기 글씨등급은, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 평균크기, 및 문자별 크기의 균일도를 참조하여 산출되는 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 전역특징 추출부와 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 더 포함한다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열을 구비하는 데이터베이스, 및 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열을 구비하는 데이터베이스, 및 상기 참조문자열에 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 각 문자에 대해 상기 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성하고, 형성된 최소포함 사각형의 무게중심에서 문자의 획순에 따른 시작점을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단하는 지역특징 추출부에 의해 달성된다.
상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나일 수 있다.
바람직하게는, 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 크기의 편차, 및 각 문자간 간격에 대한 편차를 통해 상기 참조문자열에 대응되는 상기 입력문자열의 등급을 판단하는 전역특징 추출부, 및 상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부, 및 상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자에 대해 상기 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성하고, 형성된 최소포함 사각형의 무게중심에서 문자의 획순에 따른 시작점을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단하는 지역특징 추출부, 및 상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 언어교육 시스템에 의해 달성된다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시스템은 도 4와 같이 환경설정부; 참조자료 획득, 송수신 및 전시부; 펜글씨입력부; 획조합부; 전역특징추출부; 전역특징에 의한 등급인식부; 지역특징추출부; 지역특징에 의한 등급인식부; 획순진단부; 결과합병부; 결과전시부 등의 처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에서 언급하는 전시부는 누르는 압력에 반응하는 터치스크림(touch screen)임을 특징으로 하지만, 타블렛을 사용하는 경우 다소의 불편이 있지만 터치스크린이 아니어도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
환경설정부는 언어학습 또는 글씨연습을 수행함에 있어서 사용자가 원하는 대상을 선정하기 위하여 관련된 정보 즉, 언어의 종류, 글씨의 형태, 문자열의 형태, 훈련의 수준, 획순의 전시 여부 등에 대한 정보를 입력할 수 있는 처리부이다. 이해를 용이하게 위하여 이 처리부에 대한 예를 들면 다음과 같다. 언어의 종류 한글, 영어, 일어, 한자, 중국어 등과 같이 단일어종과 단일어종에 속하는 두개의 언어 즉, 한글->영어, 한글->일어 등과 같이 조합된 쌍으로 구성되는 교차어종이 있으며; 글씨의 형태는 정자체, 흘림체, 인쇄체, 필기체 등을; 문자열의 형태는 문자, 단어, 짧은 문장, 긴 문장 등을; 훈련의 수준은 1급, 2급, 3급 등을 의미하며; 획순은 입력한 문자열에 있는 문자들 각각을 구성하는 획들의 순서에 대한 정보를 나타낼 것인지 나타내지 않을 것인지의 선택하는 기능을 제공하는 것이다. 교차어종의 경우는 그 의미상 당연히 획순에 대한 정보를 나타내지 않는 것이 상황적으로 옳으므로 묵시적으로 획순에 대한 정보는 나타내지 않는 것을 선택한 것과 같다.
참조자료 획득, 송수신 및 전시부는 환경설정부에서 입력한 정보에 근거하여 글씨 DB와 단어사전에서 전시할 문자열; 펜글씨 입력부에 의하여 획득된 문자열과 비교할 글씨자료인 참조문자열; 사용자가 언어를 학습하는데 도움이 될 수 있는 참고자료들을 검색하는 처리를 수행하며 그 처리 절차는 도 5과 같다.
글씨DB는 언어별로 관리되며 이 DB가 가지는 자료 및 처리 기능들 중에서 중요한 사항은 각 언어가 가지는 문자들에 대한 글씨체마다의 글씨형(font)과 획순에 대한 자료; 문자, 단어, 문장 자료와 수준 관리 기능; 문자에 대한 표준코드를 사용하여 정의된 글씨체의 문자열을 생성하는 기능; 연속적으로 검색하는 경우 사용자의 선택에 따라 순서적 또는 임의적으로 제시문자열과 참조문자열을 생성하는 기능 등이다. 단어사전은 컴퓨터 상에서 통용되고 있는 것과 동일하거나 동일한 자료 및 기능을 수행하는 것이다.
펜글씨입력부는 사용자가 전자펜을 사용하여 문자열을 입력하고자 터치스크린에 인킹(inking)하고 있는 동안 다음 처리를 위하여 그 자료를 획득하는 처리를 수행하며 그 처리 절차는 도 6과 같다.
획조합부는 펜글씨입력부에서 획단위로 입력된 필기자료를 참조자료 획득, 송수신 및 전시부에서 획득된 펜글씨 문자들 각각과 일치하도록 획들을 모아서 2 차원의 그림형태로 문자열로 형성하는 처리를 수행한다.
전역특징추출부는 도 7과 같이 필기문자열이 주어질때 문자열 전체에 존재하는 구조적인 특성값들을 추출하는 처리를 수행한다. 추출하는 대표적인 특징들은 도 7을 참조하여 설명한다. 참조문자열과 입력문자열에 있는 문자들에 각각의 최소포함사각형 즉, Mrk와 Mik가 가지는 가로크기의 차이값들(Wdiffk=(|wrk
-wik|)/ (MAX(wrk,wik))의 평균(Mw)과 표준편차(STDw); 세로크기의 차이값들(Hdiff
k=(|hrk-hik|) /(MAX(hrk,hik))의 평균(Mh)과 표준편자(STDh); 두 문자 사이의 간격을 의미하는 인접한 최소포함사각형 사이 간격의 차이값들(Gdiffk=(|grk-gik|)/(MAX(g
rk,gik))의 평균(Mg)과 표준편차(STDg); 기준선(br 와 bi)과 각 문자의 세로크기의 중심점(hrk/2와 hik/2)과의 차이값(drk 와 dik)의 차들에 대한 평균(Md)과 표준편차(STDd) 등이다. 여기서, k는 문자를 포함하는 최소포함사각형을 지시하는 인자로 1에서 부터 n 즉, 문자의 수까지의 값을 가진다. 단, 최소포함사각형 사이의 간격에 대한 특징을 추출할때는 n-1까지 적용된다.
전역특징에 의한 등급인식부는 도 8와 같은 인공신경망을 사용하여 전역특징추출부에서 추출한 특징값들을 입력하여 입력문자열의 등급을 산출하는 처리를 수행한다. 이 처리를 위해서는 사전에 수집된 학습용 자료를 사용하여 인공신경망의 간선에 해당하는 가중치값들을 결정하는 학습과정을 반드시 수행한다. 이 힉습의 대표적 방법은 역전파훈련알고리즘(Back-propagation training algorithm)이라 할 수 있다.
지역특징추출부는 어떤 문자열이 주어질때 문자들 각각이 가지는 구조적인 특징을 추출하는 처리를 수행한다. 추출하는 대표적인 특징들은 문자의 중심에 인킹된 위치까지의 거리와 각도로 도 9을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 펜글씨입력부에서 획득된 위치자료를 P={(x0, y0), (x1, y1), ... , (xn, yn)}라 하면, 거리특징은 D={d0, d1, ... , dn} 이며, 각도특징은 θ = {θ0, θ1
, ... , θn}이다. 이 특징값들을 추출하는 절차는 입력된 문자의 최소포함사각형을 계산한 다음; 이 최소포함사각형의 무게중심 (xc, yc)와 최소포함원의 반경 R을 산출한 후; 거리특징은 무게중심에서 위치자료 (xi, yi) 까지의 거리를 최소포함원의 반경으로 나누는 과정을 통하여 각각 산출하고; 각도특징는 먼저 θ0를 0으로 설정한 다음, 무게중심과 (x0, y0)을 지나는 선과, 무게중심과 첫번째 이외의 위치자료 (xi, yi)을 각각 지나는 선이 이루는 각도 즉, 무게중심을 원점으로하는 두 벡터의 내적을 산출하는 과정을 통하여 추출한다.
지역특징에 의한 등급인식부는 참조문자열과 입력문자열에 있는 문자들 각각이 가지는 획들 사이에 일치도를 측정하여; 이 일치도를 0 에서 1의 값을 가지도록 정규화한 다음; 문자열에 있는 모든 획들에 대한 정규화된 일치도의 평균 산출하여; 이 평균 일치도가 사전에 설정 또는 학습을 통하여 얻어진 임계값 범위 내에 있는 등급을 산출하는 과정을 통하여 이루어진다. 산출된 일치도는 획순진단기에서 사용되기 위하여 각 획이 가지는 일치도, 이 일치도들의 평균과 표준편자, 일치도 의 문자별 평균과 표준편자를 별도의 기억공간에 저장해 준다.
획순진단부는 지역특징에 의한 등급인식부의 결과 등급이 나쁜 경우, 그 원인이 입력문자열의 획순과 참조문자열의 획순이 불일치한 것인지를 파악하며; 불일치하는 획을 찾아서 바른 획순을 찾는 처리를 수행한다. 그 처리는 도 11과 같이 획들 각각이 가지는 획일치도에 따라 정렬(sorting); 사전에 정의된 임계값 보다 적은 일치도를 가지는 획들 즉, 비교할 획들을 수집; 각 획을 포함되는 문자를 찾은 후; 그 문자에 속하는 획들 각각의 획일치도가 사전에 정의된 또 다른 임계값 보다 적은 획들 즉, 비교될 획들을 수집; 비교할 획과 비교하여 획일치도 가장 큰 획의 위치를 찾은 후; 그 위치에 비교할 획을 삽입한 다음; 입력문자열에 있는 획들을 정리하여 문자자료를 재산출한다. 이 과정을 모든 비교할 획들에 대하여 수행한 후; 지역특징을 추출하여 문자열의 일치도를 재산출한 다음; 이 재산출된 일치도가 향상되는 경우 지금까지의 절차를 다시 수행하지만; 이 결과 일치도가 향상되지 않는 경우는 진단 결과의 획순을 저장 및 출력 후 이 처리를 종료한다.
지역특징에 의한 등급인식부와 획순진단부에서 획의 일치도를 산출하기 위하여 획 대 획 비교를 수행하여 하는데, 본 발명에서는 비선형 정렬을 통한 일치도 측정법인 DTW(Dynamic Time Warping)를 사용하는 것이 효과적인 것으로 판단 및 적용한다.
결과합병부에서는 전역특징에 의한 등급인식부와 지역특징에 의한 등급인식부를 통하여 얻어진 등급들의 평균을 산출하여 최종의 등급을 산출한 다음; 최하위 보다 낮은 등급인 경우 참조문자열과 입력문자열이 다른 것으로 판정하는 처리를 수행한다.
결과전시부는 최종판정된 글씨 등급; 이 판정을 수행하는 과정에서 발생하는 자료들 중에서 도 2의 우측에 있는 자료항목들 즉, 참고사항, 전역특징들 각각의 일치도, 획들 각각의 일치도, 획순, 음성청취 등 글씨연습 및 언어훈련에 도움이 되는 정보를 수집하여 전시장치에 출력하는 처리를 수행한다.
본 발명의 직접적인 효과는 대부분이 악필인 IT 세대들의 필체를 교정할 수 있는 훈련의 장을 제공하며; 게임 형태의 서비스를 통하여 어휘 및 문장 등의 언어적 능력 향상과; 재미와 경쟁을 통하여 자연스럽게 외국어를 습득하게하여 그 능력을 향상시키는 것이다. 그리고 부가적인 효과는 타블렛 PC, PAD, 고급형 휴대폰 등의 휴대형 통신기기의 사용을 촉진하여 전자산업의 발전과; 건전하며 교육적인 게임 보급을 통하여 건전한 정보화 인류사회 건설에 기여하는 것이다.
Claims (14)
- 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 크기의 편차, 및 각 문자간 간격에 대한 편차를 통해 상기 참조문자열에 대응되는 상기 입력문자열의 등급을 판단하는 전역특징 추출부; 및상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 무게중심은,상기 입력문자열을 구성하는 각 문자에 대해, 각 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성 시, 형성된 최소포함 사각형에 대한 무게중심인 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 지역특징 추출부는,상기 무게중심에서 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자별 획의 시작점을 잇는 선분을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단하는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 전역특징 추출부와 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우,상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 참조문자열은,상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 참조문자을 구비하는 데이터베이스; 및상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 각 문자들 중 상호 대응되는 문자의 크기 및 형태의 유사성에 따라 상기 입력문자열의 글씨 등급을 산출하는 전역특징 추출부;를 포함하며,상기 글씨등급은,상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 평균크기, 및 문자별 크기의 균일도를 참조하여 산출되는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 제6항에 있어서,상기 전역특징 추출부와 상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우,상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 참조문자열을 구비하는 데이터베이스; 및상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 참조문자열을 구비하는 데이터베이스; 및상기 참조문자열에 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 각 문자에 대해 상기 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성하고, 형성된 최소포함 사각형의 무게중심에서 문자의 획순에 따른 시작점을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단하는 지역특징 추출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,상기 참조문자열은,상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,상기 지역특징 추출부에 의해 판단된 상기 참조문자열과 상기 입력문자열간 유사성이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우,상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 크기의 편차, 및 각 문자간 간격에 대한 편차를 통해 상기 참조문자열에 대응되는 상기 입력문자열의 등급을 판단하는 전역특징 추출부; 및상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부;를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자별 무게중심과 각 문자별 획의 시작점을 기준으로 형성되는 적어도 둘 이상의 벡터간 내적을 산출하고, 이를 상기 참조문자열을 구성하는 각 문자에 대해 미리 설정된 값과 비교하여 상기 입력문자열의 등급을 산출하는 지역특징 추출부; 및상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부;를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
- 참조문자열, 및 상기 참조문자열을 따라 사용자가 필기한 입력문자열을 구성하는 문자들 중 상호 대응되는 각 문자에 대해 상기 문자를 포함하는 최소포함 사각형을 형성하고, 형성된 최소포함 사각형의 무게중심에서 문자의 획순에 따른 시작점을 상기 최소포함 사각형의 외접원의 반경으로 나눈 거리특성값을 참조하여 상기 참조문자열과 상기 입력문자열에 포함되는 각 문자별 유사성을 판단하는 지역특징 추출부; 및상기 등급이 미리 마련된 기준에 미달하는 경우, 상기 입력문자열을 구성하는 각 문자의 획순을 상기 참조문자열에 설정된 획순에 대응시키는 획순 진단부;를 포함하며, 상기 참조문자열은, 상기 사용자가 선택한 언어에 따른 문자열 및 상기 문자열과 의미가 동일하되 언어의 종류가 다른 교차어종에 따른 문자열 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 언어교육 시스템.
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