Software & Systems

В эпоху всеобщего перехода от бумажного представления информации к электронному актуальной является проблема обучения первоклассников каллиграфически правильному письму. Трудности, возникающие при овладении техникой письма, имеют разные причины: физиологические, психологические и педагогические.

Прежде всего определим понятия каллиграфии и каллиграфических ошибок.

Каллиграфия – искусство красивого письма, то есть умение писать правильным (четким) и устойчивым почерком.

Каллиграфические ошибки – нарушение пропорции элементов букв по ширине, высоте и углу наклона. Они являются следствием несформированности координации движений пальцев, кисти, предплечья и плечевого отдела руки.

Создание эффективной системы оценки каллиграфии включает в себя анализ каллиграфических ошибок, сравнительный анализ методов их выявления и исправления дефектов, то есть задача разработки методики оценки каллиграфии входит в задачу создания системы оценки каллиграфии рукописного текста как составная часть.

Классификация графических ошибок

По оценкам психологов, проблема нарушений письма и чтения одна из самых актуальных для школьного обучения, поскольку письмо и чтение из цели становятся средством дальнейшего получения знаний учащимися.

Интерес к проблемам раннего выявления, предупреждения и коррекции специфических нарушений письма (дисграфия) и чтения (дислексия) у детей обусловлен тем, что письмо как деятельность играет важную роль в жизни человека: оно стимулирует его психическое развитие, обеспечивает общеобразовательную подготовку, влияет на формирование личности.

В методике обучения учащихся каллиграфическому письму выделяются следующие графические ошибки [1].

1.   Нарушение наклона в 65°, приводящее к непараллельности элементов букв и даже элементов одной буквы, часто сопровождающееся искривлением элементов (рис. 1).

2.   Ошибки, связанные с нарушением пропорций: вертикальных (неодинаковая высота букв или их частей); горизонтальных (неодинаковая ширина букв и их элементов); пропорций между частями букв (увеличенные или уменьшенные элементы букв) (см. рис. 2 а, б и в соответственно).

3.   Искажение овалов, полуовалов и других элементов, содержащих закругления, изогнутые линии, а также ошибки, связанные с несоблюдением пропорций (рис. 3).

4.   Пропуск отдельных букв или замена элементов букв: вместо м – л, вместо д – а.

5.   Несоблюдение строчки, переписывание через линию полей, непропорционально большие (или маленькие) интервалы между словами, недописывание строки и пр. Часты ошибки в соединениях букв.

6.   Каллиграфические ошибки по кинетическому сходству: смешение букв, начертание первого элемента которых требует тождественных движений руки (см. табл.).

Кинетическое сходство букв

Для успешного преодоления ошибок письма очень важно в каждом отдельном случае разобраться в их причинах, выбрать для исправления ошибки соответствующий прием. Так, например, преодоление ошибок первой группы требует отработки написания прямых параллельных линий с нужным наклоном к строке в 65°. Исправление ошибок второй группы требует развития глазомера, без чего невозможно соблюдение пропорций. Третья группа ошибок требует работы над кривыми линиями, над изгибами и закруглениями, над плавностью движения руки. Ошибки четвертой группы связаны с нарушениями внимания.

Алгоритмы распознавания рукописных текстов

Выделение псевдослов в контуре. Алгоритм выделения слов в данном случае назовем алгоритмом выделения псевдослов. Под ним скрывается тот факт, что на данном этапе нельзя точно определить, чем являются наборы линий, образующих изолированные подграфы (псевдослова): целыми словами, какой-либо их частью либо несколькими словами.

Выделение псевдослов производится элементарным обходом по вершинам и ребрам таких подграфов с выставлением меток на ребрах о проходе по ним, начиная с некоторой произвольной точки, и с извлечением уже пройденных кривых в отдельный контейнер текущего псевдослова. Такие обходы выполняются до тех пор, пока не будут выделены все подграфы.

Выделение символов в слове. Данная операция выполняется после выделения строк, она необходима для последующего распознавания символов. Процесс аналогичен выделению строк: выполняется горизонтальная проекция (построение гистограммы) столбцов пикселей, на которой находятся области резкого перепада числа значимых (черных) пикселей в строке; если число черных точек в предыдущем столбце было значительно меньше их числа в текущем столбце, это говорит о начале символа, и наоборот. При этом может использоваться тот же порог выделения, что и для строк. Кроме того, после выделения символа по горизонтали осуществляется его выделение и по вертикали (уточнение границ), так как его границы могут отличаться от границ всей строки. Проблема неразделимости пересекающихся в проекции символов сохраняется.

Выбор языка распознаваемых символов. Выбранный язык определяет эталоны символов, с которыми будут сравниваться распознаваемые области изображения. В более общей задаче распознавания язык должен определяться автоматически, по максимальному совпадению символов в слове. Для этого в библиотеке эталонов должны находиться символы нескольких языков. Чтобы отладить комплекс, ограничимся языком, вы- бранным пользователем. На этом этапе алфавит представляется в виде среднестатистического векторного изображения символов.

Непосредственное распознавание – это срав­нение выделенных областей изображения с име­ющимися эталонами символов и проверка результата на допустимость. Отметим следующие моменты.

·  Описание распознаваемого текста после выделения областей изображения представляет собой описание узлов и их связей для символов или слов на распознаваемом изображении; библиотека эталонов состоит из эталонных изображений символов алфавита и соответствующих им кодов.

·  В процессе распознавания осуществляется перебор во внешнем цикле всех выделенных символов распознаваемого текста, а во внутреннем цикле – всех эталонов, то есть каждому символу распознаваемого текста поочередно ставятся в соответствие все эталонные символы и определяется степень их совпадения.

·  Для разделения букв в слове применяется цикл разбивки контура в каждом узле поочередно слева направо.

·  Для повышения эффективности распознавания сначала сравнивается количество узлов, связей и их типов у символов и эталонов (чтобы не пытаться сравнивать символ «,» с эталоном «Ж») и определяется максимальная степень отклонения символов от эталонов (если для текущего сравнения она больше допустимого, символ не распознан).

·  Символ считается распознанным, если есть хотя бы один эталон, степень совпадения с которым оказалась не меньше минимально допустимой. Если таких эталонов несколько, выбирается тот, с которым была достигнута наибольшая степень совпадения; если эталонов с одинаковой наибольшей степенью совпадения несколько, выбирается первый по алфавиту.

Основное преимущество метода сравнения векторов перед методом наложения состоит в том, что он учитывает совпадение распознаваемого символа и эталона по ключевым моментам (признакам символа), а не по его графической интерпретации (рис. 4). Поэтому вероятность того, что сравнение одного и того же символа с разными эталонами даст одинаковую степень совпадения, намного меньше, чем у алгоритмов сравнения печатных символов. Наконец, сам способ определения степени совпадения может во многом определять результат; в случае с методом наложения степень совпадения будет определяться по числу нулевых точек на совмещенном изображении, отнесенным к числу точек на изображении распознаваемого символа.

Для рукописного текста метод наложения эталонов практически неприменим, так как вариантов написания символа, его наклона и искажений может существовать бесчисленное множество. В системах распознавания рукописного текста используется сравнение, как правило, с векторными объектами и их связями между собой.

Разработка методики оценки качества каллиграфии автоматизированной системой

Исходя из проведенного исследования, система оценки каллиграфии должна сочетать в себе все описанные методы, выявлять любые возможные отклонения от существующих норм письма с точностью, достаточной для объективной оценки.

На основании этого система оценки каллиграфии должна предоставлять комплекс упражнений, направленных на выявление и устранение дефектов письма:

1)   оценка написания отдельных элементов букв и соединений: короткая или длинная линия, линия с закруглением внизу, прямая с петлей, овал, полуовал, линия с закруглением с двух сторон, малая петля и дополнительный элемент (две точки);

2)   оценка написания отдельных букв полностью: строчных и прописных с выдерживанием угла наклона и пропорций частей;

3)   оценка написания соединений двух-трех букв с акцентом на межсоединения;

4)   оценка написания значащих слов и словосочетаний с выдерживанием расстояния между буквами и словами.

На каждом этапе выполнения система должна продолжать контролировать все критерии качества каллиграфии, сочетать и подбирать упражнения на основе индивидуальных результатов их выполнения каждым учеником.

Система должна оценивать выполненные упражнения с учетом отклонения от нормированного эталона, что позволит избежать необъективной оценки.

Подытоживая, отметим, что в данной статье проанализированы методики выявления дефектов и оценки каллиграфии, а также сформулированы главные требования, предъявляемые к системе.

Основное внимание уделено анализу каллиграфических ошибок. При разработке критериев оценки принимались во внимание существующие в этой области проблемы и совокупность методов их решения.

Литература

1.   Хорошилова Е.И. Характеристика специфических ошибок письма младших школьников // Начальная школа. 2001. № 7.

2.   Власов А.И., Кирбабин О.Е., Шепель А.С. Методология визуального проектирования как инструмент организации поддержки учебного процесса // Новые информационные технологии и менеджмент качества (NIT&MQ`2008): матер. Междунар. симпоз. М.: ЭГРИ, 2008. 219 с.

3.   Цыновникова Ю.Л. Автоматизация навыка письма на этапе первичного усвоения буквенных знаков // Начальная школа. 2001. № 7.

4.   Проненко Л.И. Каллиграфия для всех. М.: Книга, 1990.

5.   Кудреватова Л.И. Типичные каллиграфические ошибки и их исправления // Начальная школа. 1995. № 3.