CN111554149A - 一种用于字帖评分的***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于字帖评分的***及方法,它属于汉字书写评价技术领域。本发明解决了现有方法对书写好的字帖的评价结果不准确,以及无法衡量练字效果的问题。本发明首先提取出图像中的感兴趣区域,再对感兴趣区域进行位置校正后,提取出书写好的字帖中每个字的特征,将提取出的特征与字帖模板特征进行比对后,获得书写好的字帖的评分结果,本发明在特征提取之前进行了位置校正,可以使评分结果不受字体偏移的影响,评价更加准确。本发明方法不需要人工来进行评分,避免受到人为主观因素的影响,可以有效提高评价的准确性。而且将各次的评价结果均进行保存,可以用于每次书写的评分对比,以此来衡量练字效果。本发明可以应用于书写评价。
Description
技术领域
本发明属于汉字书写评价技术领域,具体涉及一种用于字帖评分的***及方法。
背景技术
文字是记录语言,表达和交流思想的工具,字写得正确、端正、美观能增强表达效果,提高汉字书写水平,也是提高民族素质的一个重要方面。
写字是识字的继续和深化,是小学语文教学的重要组成部分,也是小学生最应具备的基本功。对于小学生来说,书写是最重要的基础,最重要的学习习惯和学习能力。
在各种考试的阅卷过程中,好的书写也能给人留下好的印象,因此,对于小学生来说,从小练字,以养成好的书写习惯是至关重要的。目前多采用字帖进行练字的方式,然后采用人工对书写好的字帖进行评价,这种人工评价的方式存在一定的主观性,导致评价结果不准确,而且不能进行练字效果的对比,无法衡量练字获得的效果。
发明内容
本发明的目的是为解决采用现有方法对书写好的字帖的评价结果不准确,以及无法衡量练字效果的问题,而提出了一种用于字帖评分的***及方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:
基于本发明的一个方面,一种用于字帖评分的***,所述***包括图像采集模块、神经网络模块、位置校正模块、特征提取模块、对比评分模块和数据存储模块,其中:
所述图像采集模块用于采集练习者书写好的字帖的图像,字帖内的汉字分别位于各个田字格内;再将采集的图像输入神经网络模块;
所述神经网络模块用于对输入的图像进行识别,并提取出感兴趣区域图像;
所述位置校正模块用于对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像;并将位置校正后的图像输入特征提取模块;
所述特征提取模块用于对输入的图像进行特征提取,以提取出输入图像的特征;并将提取出的特征输入对比评分模块;
所述对比评分模块用于将输入特征与字帖模板特征进行对比,输出对书写好的字帖的评分结果;
所述数据存储模块用于存储评分结果。
基于本发明的另一个方面,一种用于字帖评分的***的评分方法,所述方法具体包括以下步骤:
练习者在字帖的每个田字格内书写好汉字后,再利用图像采集模块对书写好的字帖进行图像采集,将采集的图像输入神经网络模块;
神经网络模块对输入的图像进行识别,提取出感兴趣区域图像;
再利用位置校正模块对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像;并利用特征提取模块对位置校正后图像内的每个字进行特征提取,提取出每个字对应的特征;
对比评分模块将提取出的特征与字帖模板内每个汉字的特征进行对比,获得对书写好的字帖的评分结果;再将获得的评分结果存储到数据存储模块。
本发明的有益效果是:本发明提出了一种用于字帖评分的***及方法,本发明首先提取出图像中的感兴趣区域,再对感兴趣区域进行位置校正后,提取出书写好的字帖中每个字的特征,将提取出的特征与字帖模板特征进行比对后,获得书写好的字帖的评分结果,本发明在特征提取之前进行了位置校正,可以使评分结果不受字体偏移的影响,评价更加准确。
本发明方法不需要人工来进行评分,避免受到人为主观因素的影响,可以有效提高评价的准确性。而且将各次的评价结果均进行保存,可以用于每次书写的评分对比,以此来衡量练字效果。
附图说明
图1为本发明的一种用于字帖评分的***的框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式。本实施方式所述的一种用于字帖评分的***,所述***包括图像采集模块、神经网络模块、位置校正模块、特征提取模块、对比评分模块和数据存储模块,其中:
所述图像采集模块用于采集练习者书写好的字帖的图像,字帖内的汉字分别位于各个田字格内;再将采集的图像输入神经网络模块;
所述神经网络模块用于对输入的图像进行识别,并提取出感兴趣区域图像;
所述位置校正模块用于对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像;并将位置校正后的图像输入特征提取模块;
所述特征提取模块用于对输入的图像进行特征提取,以提取出输入图像的特征;并将提取出的特征输入对比评分模块;
所述对比评分模块用于将输入特征与字帖模板特征进行对比,输出对书写好的字帖的评分结果;
所述数据存储模块用于存储评分结果。
字帖内包含着若干行和若干列的田字格,练习者在字帖的各个田字格内进行汉字书写,图像采集模块使用高分辨率相机对书写好的字帖进行拍照,神经网络模块利用神经网络模型进行感兴趣区域图像的提取,感兴趣区域图像应包括全部的田字格区域,因为相机的拍摄角度可能存在着一定的误差,因此需要对感兴趣区域图像的角度进行校正。
提取感兴趣区域图像后,根据最左上角田字格的顶点坐标,最右上角田字格顶点坐标,最左下角田字格顶点坐标,最右下角田字格顶点坐标,对感兴趣区域图像进行位置校正。校正后,即可提取每个字的特征。再根据提取出来的特征,对每个字进行评分,最终得到整个字帖的评分,将本次书写字帖的评分保存起来,用于与今后书写的对比,方便衡量练字的效果,同时,也可用于不同练***、准确。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是,所述位置校正模块用于对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像,其具体为:
在感兴趣区域图像中,通过字帖最左上角田字格的坐标和最右上角田字格的坐标来判断感兴趣区域图像的偏移角度,再根据偏移角度对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的感兴趣区域图像,保证位置校正后的感兴趣区域图像内田字格所在区域端正。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是,所述特征提取模块用于对输入的图像进行特征提取,以提取出输入图像的特征,所述特征包括输入图像中每个汉字笔画的左上角顶点坐标、左下角顶点坐标、右上角顶点坐标以及右下角顶点坐标。
每个汉字笔画的左上角顶点坐标、左下角顶点坐标、右上角顶点坐标以及右下角顶点坐标是指:在以感兴趣区域内最左下角田字格的顶点为原心,以水平向右为x轴正方向,以竖直向上为y轴正方向的坐标系中的坐标。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式三不同的是,所述对比评分模块用于将输入特征与字帖模板特征进行对比,输出对书写好的字帖的评分结果,其具体为:
再计算出位置校正后的感兴趣区域图像内其他汉字的大小,并求取全部汉字的大小值的均方差D;
同理,计算出字帖模板内每个汉字的中心位置;
求出位置校正后的感兴趣区域图像中第i个汉字的中心位置与第i个汉字在字帖模板中的中心位置的距离;然后对各个汉字对应的距离求平均,得到距离的平均值M;
利用基础分数Q减去均方差D和平均值M,得到书写好的字帖的初始得分Q1;
根据计算出的书写的第i个汉字的中心位置,对书写的第i个汉字进行平移,使书写的第i个汉字的中心与字帖模板中第i个汉字的中心重合;
对书写的第i个汉字进行平移后,再利用特征提取模块对书写的第i个汉字进行特征向量的提取;计算出书写的第i个汉字与模板的第i个汉字的欧式距离;
引入排名机制,将书写的第i个汉字对应的欧式距离加入到***的数据库中,将数据库中该字对应的全部欧式距离进行降序排列,得到本次书写的第i个汉字对应的欧氏距离的排序序号Li;
字帖模板特征为:以字帖模板的最左下角田字格的顶点为原心,以水平向右为x’轴正向,以竖直向上为y’轴正向,建立字帖模板坐标系,在字帖模板坐标系下,分别获得字帖模板中每个汉字的左上角顶点坐标、左下角顶点坐标、右上角顶点坐标以及右下角顶点坐标。
本实施方式首先计算出书写的每个汉字的大小,然后再计算各个汉字大小的均方差,可以很好的衡量书写的汉字大小的均匀程度,当书写的汉字出现忽大忽小的情况时,可以进行得分的惩罚,有效评价书写的汉字大小的均匀程度,提高书写的整齐程度。
通过对比书写汉字中心位置与模板汉字中心位置的差异,可以衡量出书写的偏移程度,提高书写质量。
将书写的汉字根据计算出的中心位置进行平移后,再利用CNN网络提取特征向量,并计算欧式距离。通过平移这个过程,可以使欧式距离的计算不受汉字位置偏移的影响,评价结果更准确。比如在不考虑位置偏移的情况下,有些汉字对应的欧氏距离是很小的,但是由于中心位置的偏移,导致计算出的欧式距离偏大。
综合使用本实施方式的书写评价方法,可以保证评价的准确性,与只进行x轴偏移或y轴偏移评价方法相比,本发明方法更准确,因为x轴偏移大或y轴偏移大不一定完全代表着书写质量不好,相反,偏移小也不一定代表书写质量不好,要进行综合的评价。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式四不同的是,所述***还包括汉字书写模块和书写计时模块,汉字书写模块用于练习者直接书写,书写计时模块用于对书写进行计时。
具体实施方式六:基于具体实施方式一所述的一种用于字帖评分的***的评分方法,所述方法具体包括以下步骤:
练习者在字帖的每个田字格内书写好汉字后,再利用图像采集模块对书写好的字帖进行图像采集,将采集的图像输入神经网络模块;
神经网络模块对输入的图像进行识别,提取出感兴趣区域图像;
再利用位置校正模块对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像;并利用特征提取模块对位置校正后图像内的每个字进行特征提取,提取出每个字对应的特征;
对比评分模块将提取出的特征与字帖模板内每个汉字的特征进行对比,获得对书写好的字帖的评分结果;再将获得的评分结果存储到数据存储模块。
将本次书写字帖的评分保存起来,用于与今后书写的对比,方便衡量练字的效果,同时,也可用于不同练***、准确。
具体实施方式七、本实施方式与具体实施方式六不同的是,所述利用位置校正模块对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像,其具体过程为:
在感兴趣区域图像中,通过字帖最左上角田字格的坐标和最右上角田字格的坐标来判断感兴趣区域图像的偏移角度,再根据偏移角度对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的感兴趣区域图像,保证位置校正后的感兴趣区域图像内田字格所在区域端正。
具体实施方式八、本实施方式与具体实施方式七不同的是,所述利用特征提取模块对位置校正后图像内的每个汉字进行特征提取,所述特征包括位置校正后图像中每个汉字笔画的左上角顶点坐标、左下角顶点坐标、右上角顶点坐标以及右下角顶点坐标。
具体实施方式九、本实施方式与具体实施方式八不同的是,所述对比评分模块将提取出的特征与字帖模板特征进行对比,获得对书写好的字帖的评分结果;再将获得的评分结果存储到数据存储模块,其具体过程为:
再计算出位置校正后的感兴趣区域图像内其他汉字的大小,并求取全部汉字的大小值的均方差D;
同理,计算出字帖模板内每个汉字的中心位置;
求出位置校正后的感兴趣区域图像中第i个汉字的中心位置与第i个汉字在字帖模板中的中心位置的距离;然后对各个汉字对应的距离求平均,得到距离的平均值M;
利用基础分数Q减去均方差D和平均值M,得到书写好的字帖的初始得分Q1;
根据计算出的书写的第i个汉字的中心位置,对书写的第i个汉字进行平移,使书写的第i个汉字的中心与字帖模板中第i个汉字的中心重合;
对书写的第i个汉字进行平移后,再利用特征提取模块对书写的第i个汉字进行特征向量的提取;计算出书写的第i个汉字与模板的第i个汉字的欧式距离;
引入排名机制,将书写的第i个汉字对应的欧式距离加入到***的数据库中,将数据库中该字对应的全部欧式距离进行降序排列,得到本次书写的第i个汉字对应的欧氏距离的排序序号Li;
并将当前次书写好的字帖的评分结果保存到数据存储模块中,方便各次书写的评分对比。
根据各次书写好的字帖的评分对比,来衡量练字效果。
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (9)
1.一种用于字帖评分的***,其特征在于,所述***包括图像采集模块、神经网络模块、位置校正模块、特征提取模块、对比评分模块和数据存储模块,其中:
所述图像采集模块用于采集练习者书写好的字帖的图像,字帖内的汉字分别位于各个田字格内;再将采集的图像输入神经网络模块;
所述神经网络模块用于对输入的图像进行识别,并提取出感兴趣区域图像;
所述位置校正模块用于对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像;并将位置校正后的图像输入特征提取模块;
所述特征提取模块用于对输入的图像进行特征提取,以提取出输入图像的特征;并将提取出的特征输入对比评分模块;
所述对比评分模块用于将输入特征与字帖模板特征进行对比,输出对书写好的字帖的评分结果;
所述数据存储模块用于存储评分结果。
2.根据权利要求1所述的一种用于字帖评分的***,其特征在于,所述位置校正模块用于对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像,其具体为:
在感兴趣区域图像中,通过字帖最左上角田字格的坐标和最右上角田字格的坐标来判断感兴趣区域图像的偏移角度,再根据偏移角度对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的感兴趣区域图像,保证位置校正后的感兴趣区域图像内田字格所在区域端正。
3.根据权利要求2所述的一种用于字帖评分的***,其特征在于,所述特征提取模块用于对输入的图像进行特征提取,以提取出输入图像的特征,所述特征包括输入图像中每个汉字笔画的左上角顶点坐标、左下角顶点坐标、右上角顶点坐标以及右下角顶点坐标。
4.根据权利要求3所述的一种用于字帖评分的***,其特征在于,所述对比评分模块用于将输入特征与字帖模板特征进行对比,输出对书写好的字帖的评分结果,其具体为:
再计算出位置校正后的感兴趣区域图像内其他汉字的大小,并求取全部汉字的大小值的均方差D;
同理,计算出字帖模板内每个汉字的中心位置;
求出位置校正后的感兴趣区域图像中第i个汉字的中心位置与第i个汉字在字帖模板中的中心位置的距离;然后对各个汉字对应的距离求平均,得到距离的平均值M;
利用基础分数Q减去均方差D和平均值M,得到书写好的字帖的初始得分Q1;
根据计算出的书写的第i个汉字的中心位置,对书写的第i个汉字进行平移,使书写的第i个汉字的中心与字帖模板中第i个汉字的中心重合;
对书写的第i个汉字进行平移后,再利用特征提取模块对书写的第i个汉字进行特征向量的提取;计算出书写的第i个汉字与模板的第i个汉字的欧式距离;
引入排名机制,将书写的第i个汉字对应的欧式距离加入到***的数据库中,将数据库中该字对应的全部欧式距离进行降序排列,得到本次书写的第i个汉字对应的欧氏距离的排序序号Li;
5.根据权利要求4所述的一种用于字帖评分的***,其特征在于,所述***还包括汉字书写模块和书写计时模块,汉字书写模块用于练习者直接书写,书写计时模块用于对书写进行计时。
6.基于权利要求1所述的一种用于字帖评分的***的评分方法,其特征在于,所述方法具体包括以下步骤:
练习者在字帖的每个田字格内书写好汉字后,再利用图像采集模块对书写好的字帖进行图像采集,将采集的图像输入神经网络模块;
神经网络模块对输入的图像进行识别,提取出感兴趣区域图像;
再利用位置校正模块对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像;并利用特征提取模块对位置校正后图像内的每个字进行特征提取,提取出每个字对应的特征;
对比评分模块将提取出的特征与字帖模板内每个汉字的特征进行对比,获得对书写好的字帖的评分结果;再将获得的评分结果存储到数据存储模块。
7.根据权利要求6所述的一种用于字帖评分的***的评分方法,其特征在于,所述利用位置校正模块对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的图像,其具体过程为:
在感兴趣区域图像中,通过字帖最左上角田字格的坐标和最右上角田字格的坐标来判断感兴趣区域图像的偏移角度,再根据偏移角度对感兴趣区域图像进行位置校正,获得位置校正后的感兴趣区域图像,保证位置校正后的感兴趣区域图像内田字格所在区域端正。
8.根据权利要求7所述的一种用于字帖评分的***的评分方法,其特征在于,所述利用特征提取模块对位置校正后图像内的每个汉字进行特征提取,所述特征包括位置校正后图像中每个汉字笔画的左上角顶点坐标、左下角顶点坐标、右上角顶点坐标以及右下角顶点坐标。
9.根据权利要求8所述的一种用于字帖评分的***的评分方法,其特征在于,所述对比评分模块将提取出的特征与字帖模板特征进行对比,获得对书写好的字帖的评分结果;再将获得的评分结果存储到数据存储模块,其具体过程为:
再计算出位置校正后的感兴趣区域图像内其他汉字的大小,并求取全部汉字的大小值的均方差D;
同理,计算出字帖模板内每个汉字的中心位置;
求出位置校正后的感兴趣区域图像中第i个汉字的中心位置与第i个汉字在字帖模板中的中心位置的距离;然后对各个汉字对应的距离求平均,得到距离的平均值M;
利用基础分数Q减去均方差D和平均值M,得到书写好的字帖的初始得分Q1;
根据计算出的书写的第i个汉字的中心位置,对书写的第i个汉字进行平移,使书写的第i个汉字的中心与字帖模板中第i个汉字的中心重合;
对书写的第i个汉字进行平移后,再利用特征提取模块对书写的第i个汉字进行特征向量的提取;计算出书写的第i个汉字与模板的第i个汉字的欧式距离;
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并将当前次书写好的字帖的评分结果保存到数据存储模块中,方便各次书写的评分对比。
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