[发明专利]基于数字手写设备的汉字书写正误自动评测方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于汉字书写的信息处理技术领域，具体地涉及一种基于数字手写设备的汉字书写正误自动评测方法和装置。

背景技术

汉字书写正误评测的应用目标在于：辅助汉语学习者在无人值守的情况下进行自主的汉字书写学习。因此，其思路是，实时采集学习者书写汉字的位置、时间等信息并进行特征提取，然后将学习者书写的汉字与标准汉字在笔画、部件、整字等层面上进行自动的比对，并进行汉字书写错误点的自动识别和反馈。

汉字书写评测与汉字识别具有本质区别。汉字书写评测的根本任务是评价用户书写的规范程度，而汉字识别则主要关心未知手写体样本与现有样本库中哪一个最相似的问题；汉字评测侧重于对汉字细微差别的评判和反馈，而汉字识别往往只关心总体上的近似性；汉字书写评测只是将一个待测汉字与一个已知的标准汉字进行特征匹配，而汉字识别是将一个待识别的汉字与汉字库中所有汉字(通常是成千上万)进行特征匹配，从而找出一个或多个与其最相近的汉字。

在当今汉语国际推广的背景下，汉语学习越来越受到人们的重视，国外的学习者也逐渐增多。汉字的学习是汉语学习的一个重要组成部分。由于中国汉字(表意文字)与西方文字(表音文字)在书写形式上的本质差别，使得汉字的书写能力成为制约学习者提高汉语水平的一个重要因素。

传统的汉字书写教学方法，存在着各种局限性。例如：教师的手工评判工作量巨大，学生不能在无人值守的情况下完成汉字书写练习和自我评判。随着信息技术的不断发展，人们提出了很多计算机辅助的汉字书写教学系统，来弥补传统教学方式的不足。

早期的汉字书写教学系统[1]只是将正确汉字(这里称为模板汉字)的书写过程以动画的形式演示给用户。这种以演示为主的系统只能让用户进行被动的记忆，并不能主动的发现用户的书写错误，因此也不能检验用户的学习效果，并给出针对性的改进意见。

为了加强学生的学习和记忆效果，后续的教学系统开始逐渐增加交互功能。例如，有些系统[2]要求用户以描红的方式完成汉字书写；有些系统[3，4]要求用户以笔画选择的方式拼写汉字。这些简单的交互功能只能发现极少的书写错误，例如笔顺的书写错误，不能暴露出多笔、少笔、连笔、断笔等错误。

为了能够给用户更多的书写指导，人们也设计出一些汉字书写评价系统，然而这些系统只是对汉字的整体布局进行评价，在书写错误方面的反馈非常有限。例如文献[5，6]所实现的系统，要求用户书写的汉字与模板字在笔画上是严格对应的，也就是说默认用户知道汉字的正确书写过程，系统最终反馈汉字整体布局的美观性；文献[7，8]设计的系统也只是考查手写汉字的静态图像特征，并不关注笔序、笔向等时间相关特征。

此外，有些系统采用联机的方式进行汉字书写教学[9，10]。每当用户书写完一个笔画，系统就立即反馈结果。这种交互形式不停的打断用户的书写过程，显得不够友好。另外，它们仅仅重视笔顺错误的识别。

上述系统在交互形式、错误识别等方面都具有一定的局限性，也限制了系统的应用范围。为了达到智能化的教学效果，最近的汉字书写教学系统开始加入了汉字笔画的自动匹配算法。这些系统让用户一次性写完汉字，然后与模板汉字进行笔画匹配。Chen等人[11]根据斜率将基本笔画分为6种类型，首先将手写汉字的笔画进行归类，然后进行笔画的匹配。胡智慧[12]分别将模板汉字和手写汉字的笔画位置关系表示为两个ARG图[13]，然后通过边的插入和删除操作建立起两个图之间的匹配关系，最后根据边操作顺序得到匹配关系。Tang等人[14]将模板汉字和手写汉字的笔画匹配问题理解为线性分配问题。

上述方法全部应用于以抄写为主的汉字书写教学系统中，因此不能有效的检查用户记字、认字的能力；它们要求汉字本身的复杂程度不能太高，也就是说只能应用到简单汉字的书写教学中；另外，上述方法要求用户的书写结果不能与模板汉字相差太大。如果让用户默写汉字，那么用户可能会出现各种各样的书写错误，从而使得现有的系统不能胜任。另外，西方国家的学习者只是将汉字简单的理解为图形并随意的描画，因此在书写过程中也会出现各种意想不到的错误。针对他们书写的汉字，目前的系统也是很难处理的。

参考文献：

[1]唐棠，陆兵，一种汉字书写模拟练习软件的设计，中文信息学报，vol.10，No.3，10-17页，1996年。