基于模板匹配的小学生手写英文字母的正确性判别研究

作     者：张宇康 

作者单位：南京师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李艺

授予年度：2021年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 040110[教育学-教育技术学（可授教育学、理学学位）] 

主      题：英文字母 相似度 模板匹配 正确性判别 

摘      要：本研究致力于实现小学生手写英文字母正确性自动化判别。在保证用户在移动设备上规范书写英文字母的正确性判别的准确率的前提下,试图提高对小学生书写过程中可能出现的倾斜书写和衬体字书写的失范容错率,并以此为基础,提升算法的可扩展性,为日后进行小学生英文单词书写,英文句子书写乃至其他拉丁字母的书写的正确性判断服务。本文使用文献调查法对已有的一些针对小学生英文字母书写的研究成果进行了调查与研究,认真反思了这些研究的判别思路,吸收借鉴了这类程序设计算法的精髓之处,并结合了英文字母书写的规范以及在实际教学中教师们的经验,在笔者所在项目组已有的对其他文种的正确性判别的研究经验的基础上,提出了一套基于模板字匹配的英文字母正确性判别方案。本研究以标准书写的英文字母以及学生手写的英文字母为研究对象,以标准书写的英文字母为模板字母,在对模板字母和手写字母的笔画点集进行预处理后,量化字母的各项特征,如笔画走向、笔画长度、笔画位置等,进而计算并获取其各项特征的相似度,在此基础上进行正确性判断。本研究使用Java语言实现正确性判别功能后,采集了N市某小学三年级和五年级书写样本共3120份,其中三年级样本1560份,五年级样本1560份。为了增加程序功能的可兼容性,使之能够对小学生之外的其他英文书写人员的的英文字母书写字迹有判断能力,本研究特采集其他人员书写字迹2080份,总计5200份书写样本。使用这些样本对该正确性判别方案进行测试,结果发现,该程序对英文字母手写的判断正确性整体在90%以上,实验结果表明该正确性判别方案能够较为稳定地正确地判断自由书写前提下英文字母的正误。