CN111638807A - 一种基于智能手写笔的学习辅助*** - Google Patents

一种基于智能手写笔的学习辅助*** Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于智能手写笔的学***面上显示；本方案可解决文字输入困难，学习效率低下的问题。

Description

一种基于智能手写笔的学习辅助***
技术领域
本发明属于辅助学习技术领域，具体的讲涉及一种基于智能手写笔的学习辅助***。
背景技术
在传统的课堂教学和家庭练习过程中，学生利用智能设备，互联网，人工智能等智能科技时，一个最主要的问题，就是文字输入困难，比如作文写作，中英文听写，字词查询等。
具体如键盘、触摸屏输入：速度慢效率低，未成年人使用困难。
语音输入：错误率高，受环境影响大，易受到口语习惯影响。
手写体识别，拍照输入：书写环节不改变日常习惯，但是拍照输入环节需要额外操作，且容易引入错误。
手写板，手写屏输入：书写手感和传统纸笔差异大，小孩操作困难。
以上是各种现有技术或者现有方式各自的缺点，可以看出现有技术尤其不太适合广大中小学生群体。
发明内容
本发明提供一种基于智能手写笔的学习辅助***以解决现有技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于智能手写笔的学习辅助***，包括服务器、硬件端和安装在移动设备上的软件客户端；所述软件客户端包括以下功能模块：笔记记录模块、文字识别模块、文字评测模块、字母识别模块、涂改订正模块、字词本模块、听写模块；
所述硬件端包括智能笔和书写纸，所述智能笔上安装有摄像头和压力传感器以及蓝牙；所述书写纸上印有二维码点，智能笔划过二维码点，摄像头和压力传感器将捕捉、定位笔迹并通过蓝牙传输至移动设备上的软件客户端；进而笔迹在设备平面上显示。
进一步地，所述笔记记录模块，通过智能笔上的摄像头和压力传感器，在印有二维码点的书写纸上书写，捕捉、定位、记录笔迹，通过蓝牙将笔迹实时传到移动设备安装的软件客户端，笔迹可同步在设备屏幕上显示出来，达到所见即所得的书写体验；
所述文字识别模块设有轨迹识别算法，智能笔通过在配套的书写纸上书写时该轨迹将输入信息进入轨迹识别算法，该算法将调用存储在服务器中的小学生语文教学大纲和常用字词表，并进行比对、匹配、优化，然后在移动设备的屏幕上输出文字轨迹；文字识别采用的是针对书写轨迹识别算法，而非离线图片文字识别。根据下述的不同具体场景，在各自专用的纸张/本子上书写，比普通的手写体识别有更准确完整的输入信息(如格子定位)，因此有很高的识别准确率。同时，根据小学生语文教学大纲和常用字词表，对语言模型进行定制优化，进一步提高输出文字的准确。
所述文字评测模块设有文字识别算法，智能笔的写轨迹将输入进入文字识别算法，该算法将捕捉使用者的错误书写轨迹，并将其高亮提示；在写作文等通用手写输入场景，对于书写的小错误，文字识别算法将自动纠错，输出最可能的正确文字。但是对于小学生练习、抄写、听写默写等场景，文字识别算法将捕捉错误的书写，尤其时小学生容易混淆写错的字(例如：人-入、土-士、候-侯)，并将其高亮提示，对小学生字词的掌握提高起到很好的作用。进一步的，文字评测还可以针对书写的规范度(笔顺错误)，美观度等指标进行评测，全方面的辅助小学生书写方面的教学。
所述字母识别模块在运用时将配备印有横线的书写本；书写英语、拼音字母时，使用印有横线的专门书写本上(如图1)，避免了传统手写识别时针对字符的对齐、尺寸归一化等步骤，大幅提高了识别准确率。
所述涂改订正模块包括划去删除单元、***少量文字单元、***大段文字单元；本模块中使用者可通过划去删除单元将选取部分的文字轨迹删除，以及利用***少量文字单元在对应的文字轨迹之间重新***少量新的文字，还能够利用***大段文字单元在对应的文字轨迹之间重新***新的大段文字；便于实时的修改和订正书写内容。
所述字词本模块运用时配备有生词本，所述生词本上分为书写区和两个功能区，两个功能区包括确认勾选区和提示辅助区，使用者利用智能笔在书写区进行书写，使用者书写一个字词后可用智能笔点击确认勾选区，字词本模块会将该词录入数据库储存，使用者点击提示辅助区，字词本模块会在移动设备的屏幕上弹出该词语的注释、以及是否被记录储存进数据库的信息；
所述听写模块使用时将首先在创建一个听写事件。
进一步地，听写事件将首选根据选定的听写任务字词表启动抄写步骤，抄写完毕后用户点击提交；随后开始听写，点击开始，此时听写模块将调用储存在服务器中的对应字词的音频并将其随机逐个播报，用户根据音频在书写纸上书写，书写笔迹将同步在屏幕上显示，写完停笔之后，自动识别文字，判定对错；如果写对了，自动进行下一个词；如果写错了，软件客户端将提示错误，由用户选择重写或者查看答案进入下一个词；听写过程中，可以点击重听按钮重新听当前词的发音；之后全部词听写完毕，点击提交，软件客户端上展示整个听写任务的完成情况，列出每个词的正确书写、用户书写、对错情况；此次听写成绩将汇总计入总成绩，并将相应报告发送给家长或者老师；最后回顾复习，可在软件客户端上选取一段时期的所有听写任务，将所有错误的字词一起进行一次听写复查。
进一步地，听写过程中，可以点击重听按钮重新听当前词的发音。
本发明的工作原理的效果如下：
本发明采用的是一种可以直接在纸上书写，通过蓝牙和手机/平板/电脑等设备，实时地将笔迹传入设备，并且能显示在屏幕上，同时还能将笔迹识别成文字。
这种书写输入方式，不改变平常的书写体验，实现了书写和智能设备的实时互动，进而为字词听写默写，作文习作的自动辅导教学提供了可能。
在小学生的语文，英语等学科学习过程中，老师和家长通常需要人工核对或者批改，工作量大且效率低下。本发明提出的这套辅助学习***，可以实现自动核对和批改，减轻老师和家长的负担，提高孩子学习的积极性和学习效率。
附图说明
图1是本发明一种基于智能手写笔的学习辅助***的架构图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围内。
实施例1
如图1所示，一种基于智能手写笔的学习辅助***，包括服务器、硬件端和安装在移动设备上的软件客户端；所述软件客户端包括以下功能模块：笔记记录模块、文字识别模块、文字评测模块、字母识别模块、涂改订正模块、字词本模块、听写模块；
所述硬件端包括智能笔和书写纸，所述智能笔上安装有摄像头和压力传感器以及蓝牙；所述书写纸上印有二维码点，智能笔划过二维码点，摄像头和压力传感器将捕捉、定位笔迹并通过蓝牙传输至移动设备上的软件客户端；进而笔迹在设备平面上显示。
具体工作过程：
本方案使用时，主要通过上述几个功能模块实现；
分别是笔记记录模块：智能笔上有摄像头和压力传感器，在印有二维码点的专用纸张上书写，可以捕捉、定位、记录笔迹，通过蓝牙将笔迹实时传到手机/平板等设备，笔迹可以同步在设备屏幕上显示出来，达到所见即所得的书写体验。
文字识别模块：文字识别采用的是针对书写轨迹识别算法，而非离线图片文字识别。根据下述的不同具体场景，在各自专用的纸张/本子上书写，比普通的手写体识别有更准确完整的输入信息(如格子定位)，因此有很高的识别准确率。同时，根据小学生语文教学大纲和常用字词表，对语言模型进行定制优化，进一步提高输出文字的准确。
文字评测模块：在写作文等通用手写输入场景，对于书写的小错误，文字识别算法将自动纠错，输出最可能的正确文字。但是对于小学生练习、抄写、听写默写等场景，文字识别算法将捕捉错误的书写，尤其时小学生容易混淆写错的字(例如：人-入、土-士、候-侯)，并将其高亮提示，对小学生字词的掌握提高起到很好的作用。进一步的，文字评测还可以针对书写的规范度(笔顺错误)，美观度等指标进行评测，全方面的辅助小学生书写方面的教学。
字母识别模块：书写英语、拼音字母时，使用印有横线的专门书写本上，避免了传统手写识别时针对字符的对齐、尺寸归一化等步骤，大幅提高了识别准确率。
涂改订正模块：通过对大量小学生书写时常见的涂改订正的数据分析，总结出集中典型的习惯。1)划去删除。2)***字、词、字母、单词等少量文字。3)***大段文字。
字词本模块：在专门的生字生词本上进行书写，写的字词将根据区域录入软件客户端。专用本上，每个书写区块前，有两个功能区域(虚拟按钮)，用于确认勾选和触发辅助功能。
听写模块：
在软件客户端里创建一个听写。根据此次听写任务的字词表，学生在听写本上将每个字词抄写一遍。(一是为了获取此次任务的正确答案，二是让学生听写默写前先巩固熟悉)。抄写完毕之后，点击提交，在软件客户端上核对此次听写任务的所有字词，如果有错误，可以在软件客户端上直接修改。
开始听写。听写本可以翻到新的一页。在软件客户端上选定一个听写任务，点击开始，此任务的待听写字词，将会打乱顺序，然后逐个语音播报，等待学生在本子上书写。书写笔迹将同步在屏幕上显示，写完停笔之后，自动识别文字，判定对错。如果写对了，自动进行下一个词；如果写错了，软件客户端将提示错误，由用户选择重写或者查看答案进入下一个词。听写过程中，可以点击重听按钮重新听当前词的发音。
全部词听写完毕，点击提交。软件客户端上展示整个听写任务的完成情况，列出每个词的正确书写、用户书写、对错情况。此次听写成绩将汇总计入总成绩，并将相应报告发送给家长/老师。
回顾复习。可在软件客户端上选取一段时期的所有听写任务，将所有错误的字词一起进行一次听写复查。
本方案采用的是一种可以直接在纸上书写，通过蓝牙和手机/平板/电脑等设备，实时地将笔迹传入设备，并且能显示在屏幕上，同时还能将笔迹识别成文字。
这种书写输入方式，不改变平常的书写体验，实现了书写和智能设备的实时互动，进而为字词听写默写，作文习作的自动辅导教学提供了可能。
在小学生的语文，英语等学科学习过程中，老师和家长通常需要人工核对或者批改，工作量大且效率低下。本发明提出的这套辅助学习***，可以实现自动核对和批改，减轻老师和家长的负担，提高孩子学习的积极性和学习效率
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种基于智能手写笔的学习辅助***，其特征在于，包括服务器、硬件端和安装在移动设备上的软件客户端；所述软件客户端包括以下功能模块：笔记记录模块、文字识别模块、文字评测模块、字母识别模块、涂改订正模块、字词本模块、听写模块；
所述硬件端包括智能笔和书写纸，所述智能笔上安装有摄像头和压力传感器以及蓝牙；所述书写纸上印有二维码点，智能笔划过二维码点，摄像头和压力传感器将捕捉、定位笔迹并通过蓝牙传输至移动设备上的软件客户端；进而笔迹在设备平面上显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能手写笔的学习辅助***，其特征在于：所述笔记记录模块，通过智能笔上的摄像头和压力传感器，在印有二维码点的书写纸上书写，捕捉、定位、记录笔迹，通过蓝牙将笔迹实时传到移动设备安装的软件客户端，笔迹可同步在设备屏幕上显示出来；
所述文字识别模块设有轨迹识别算法，智能笔通过在配套的书写纸上书写时该轨迹将输入信息进入轨迹识别算法，该算法将调用存储在服务器中的小学生语文教学大纲和常用字词表，并进行比对、匹配、优化，然后在移动设备的屏幕上输出文字轨迹；
所述文字评测模块设有文字识别算法，智能笔的写轨迹将输入进入文字识别算法，该算法将捕捉使用者的错误书写轨迹，并将其高亮提示；
所述字母识别模块在运用时将配备印有横线的书写本；
所述涂改订正模块包括划去删除单元、***少量文字单元、***大段文字单元；本模块中使用者可通过划去删除单元将选取部分的文字轨迹删除，以及利用***少量文字单元在对应的文字轨迹之间重新***少量新的文字，还能够利用***大段文字单元在对应的文字轨迹之间重新***新的大段文字；
所述字词本模块运用时配备有生词本，所述生词本上分为书写区和两个功能区，两个功能区包括确认勾选区和提示辅助区，使用者利用智能笔在书写区进行书写，使用者书写一个字词后可用智能笔点击确认勾选区，字词本模块会将该词收纳进入数据库储存，使用者点击提示辅助区，字词本模块会在移动设备的屏幕上弹出该词语的注释、以及是否被记录储存进数据库的信息；
所述听写模块使用时将首先在创建一个听写事件。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能手写笔的学习辅助***，其特征在于，所述听写事件包括以下步骤：
首选根据选定的听写任务字词表启动抄写步骤，抄写完毕后用户点击提交；
随后开始听写，点击开始，此时听写模块将调用储存在服务器中的对应字词的音频并将其随机逐个播报，用户根据音频在书写纸上书写，书写笔迹将同步在屏幕上显示，写完停笔之后，自动识别文字，判定对错；结果正确，自动进行下一个词；结果错误，软件客户端将提示错误，由用户选择重写或者查看答案进入下一个词；
之后全部词听写完毕，点击提交，软件客户端上展示整个听写任务的完成情况，列出每个词的正确书写、用户书写、对错情况；此次听写成绩将汇总计入总成绩，并将相应报告发送给家长或者老师；
最后回顾复习，可在软件客户端上选取一段时期的所有听写任务，将所有错误的字词一起进行一次听写复查。
4.根据权利要求3所述的一种基于智能手写笔的学习辅助***，其特征在于：听写过程中，可以点击重听按钮重新听当前词的发音。
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