基于模糊技术的线条图形手绘自动教学

发布时间：2019-08-08 13:42

【摘要】：绘画是儿童教育中的重要环节,而线条图形绘制学习是小学生的必修美术课之一。为适应实际绘画的需要,将物体的形状用流畅的线条图形连接起来,随心所欲地表现出看到的和想到的画面成为儿童美术绘画教学的基本要求。当前,缓解传统教学中教师的教学压力和教育资源匮乏的需求迫在眉睫。同时,随着信息技术普及生态保护的呼声高涨,低龄学生的绘图自动教学技术研究成为热点。不同于文字书写,线条图形的笔画元集合无界,且笔画起、落点无严格规定,笔画形态多变,笔画之间存在较多的几何关系,不能直接套用文字类的自动教学方法。服务于低龄用户的绘画自动教学系统所必须满足的基本要求之一是绘制结构的正确率不能过高,重点是多档位评价绘制质量。线条图形手绘自动教学的实现需要突破的难点主要有:(1)笔画绘画过程的跟踪、分析与指导意见产生;(2)绘画结构合格后对绘画质量的评价;(3)差质识别模型的建立及其标记等。本文探索了基于模糊技术的自动教学方法,获得的成果及创新点列举如下:1、定义具有高自由度绘制的开环、闭环线条及其独特关系。将线条图形分为单线条子图和多线条子图两大类。其中,单线条子图分为开环和闭环线条子图,子图之间的空间几何关系分为单线条和多线条子图关系。同时分析了低龄儿童的实际绘画笔迹特点,提出实时跟踪指导绘画过程、质量评价等概念。2、给出知识图形的形式化结构描述及绘制结构的粗放式识别。教学知识为手绘的模板线条图形,由教师绘制录入,用于跟踪指导实际绘画过程,识别绘制结构和对绘制质量的评价。作为自由式线条图形绘图自动教学,无需对绘制对象的结构作精准识别,识别结果正确率大于等于某设定阈值便可。3、设计面向单线条子图、多线条子图的绘制质量分析模糊机制。当绘画结构合格后,通过关键点及端点连线偏角对开环线条,笔段结构、比例、角度及弧度等对闭环线条;相对位置距离、质心距离对线条子图关系等的绘制质量进行模糊分析,构建实绘质量模糊隶属度向量,并与模板模糊隶属度向量进行贴近度比对,获得总体的绘制质量层次评价。4、建立差质识别模型及其标记策略。单线条子图的差质形态主要有长短偏差、折波线笔段数目不准、紧邻线条链接端点不重叠、笔段交叉等;多线条子图的差质形态多表现为线条关系、子图关系等。教师-系统批改作业对比实验表明,该方法的结构识别分差、评价等级差及差质标注次数差等指标均与教师的主观评价结果相吻合,满足实用性要求,且指导意见客观实时。
【图文】：

摸信息经接口送入 ARM，ARM 分析是功能信息还是笔迹信息。如则运行相应的功能模块，如果是笔迹信息则按触摸坐标送入触摸显M 分析书写内容后进行识别及质量评价，如果需要语音提示用户示内容送往语音器进行语音辅导。ARM 通过 USB 接口、以太网互信息，构建书绘教学教室系统，实现作业的联网收发、在线评能。书绘指导系统实物图如下图 2.2所示。

条开环线条笔段[53]。质量分析特征参数设置笔段结构、宽高比例、直的两边夹角及曲线类子图的弧度等 4 类模糊子集，，分别记为 、 、模糊子集的集合用c 表示，即 ={ , , , }。（1）笔段结构特征：设置 4 个模糊子集，即0 、45 、90 、135 等 4段数目模糊子集，论域为同类直线的笔段数，用 表示。4 个模糊子集 ={ 1 , 2 , 3 , 4 }。（2）比例特征：对于某类图形来说绘画的宽高比例影响着子图的形态长方形”与“正方形”、“圆形”与“椭圆形”等。设置 1 个比例特征模记为 ，论域为闭环线条子图的宽高比值，用 表示，max minmax min( )( )x xy y （对表 3.2 中的闭环线条按文献[45]所呈现的标准形态绘画并作统计得到子图的宽高比例特征统计图如图 4.2 所示。理想绘画的宽高比例值多数0.8 之间，因此比例特征中心点 [0.6, 0.8]。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G623.75


本文编号：2524401