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SWC技术研究报告1
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43页
1. 书写图像检测:用户上传书写练习的图像(包括但不限于字帖、作业等), 2. 汉字识别与纠正:该模块是本应用的核心功能,应用可以识别用户书写的 3. 用户个性
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第十四届全国大学生软件创新大赛
文档编号:SWC2021-T20210533-花生队
落笔云烟
Magpie’s Pen
技术研究报告
Version:V2.2.0
花生队
2021.05.20
All Rights Reserved
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落笔云烟 文档编号:SWC2021-T20210533-花生队
I
目录
1
问题聚焦
................................................................................................................ 1
1.1 问题描述 .................................................................................................................... 1
1.2 问题抽象 .................................................................................................................... 1
1.3 问题定位 .................................................................................................................... 2
1.4 问题评估 .................................................................................................................... 4
1.5 问题分解 .................................................................................................................... 8
2
相关工作
.............................................................................................................. 12
3
技术方案
.............................................................................................................. 15
3.1 技术方向 .................................................................................................................. 15
3.2 技术选择 .................................................................................................................. 16
3.3 结果期望 .................................................................................................................. 31
4
技术实践
.............................................................................................................. 33
4.1 使用的开发框架及依赖的库 .................................................................................. 33
4.2 技术实践过程 .......................................................................................................... 33
5
结果验证
.............................................................................................................. 38
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落笔云烟 文档编号:SWC2021-T20210533-花生队
II
文档修订历史
序号
修订原因
版本号
作者
修订日期
备注
1
创建技术研究报
告
V1.0.0
A
2020.11.15
2
创建问题聚焦模
块
V1.1.0
C
2020.11.15
3
更新问题聚焦模
块
V1.1.1
C
2020.11.18
4
创建相关工作模
块
V1.2.0
B
2020.11.19
5
创建技术方案模
块
V1.3.0
C
2020.12.10
6
更新技术方案模
块
V1.3.1
C
2020.12.20
7
创建技术实践模
块
V2.0.0
C
2021.2.3
8
更新技术方案模
块
V2.0.1
C
2021.2.15
更新技术方向
9
更新技术方案模
块
V2.0.2
C
2021.2.18
更新技术选型
10
更新技术实践模
块
V2.1.0
C
2021.3.10
11
更新技术实践模
块
V2.1.1
C
2021.3.17
更新技术实现
过程
12
更新技术实践模
块
V2.1.2
C
2021.3.30
更新技术实现
过程
13
文档核对
V2.2.0
B, C
2021.4.4
14
文档核对
V2.3.0
B, C
2021.5.20
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86333857/bg4.jpg)
落笔云烟 文档编号:SWC2021-T20210533-花生队
1
1 问题聚焦
1.1 问题描述
“落笔云烟”是一个使用深度学习算法辅助用户练习硬笔书法的软件。项
目按功能可以分成三个模块:书写图像识别、单字分析与评价、用户个性化服
务。以下将从这三个模块对所涉及到的流程与问题简要描述:
1. 书写图像检测:用户上传书写练习的图像(包括但不限于字帖、作业等),
系统对上传的图像进行处理与分析,并将处理后的结果保存于系统内,方
便系统其他功能直接使用。同时,系统会对用户上传的练习图像进行整体
分析,并将评价结果反馈给用户。
2. 汉字识别与纠正:该模块是本应用的核心功能,应用可以识别用户书写的
汉字的笔画、结构,并与目标字体对比,为用户生成多方面的书写评价指
导,帮助用户更快地发现自己书写的缺陷所在,向正确的方向练习。
3. 用户个性化服务:该功能模块主要为用户提供个性化的服务,包括以下几
个方面:书写推荐——根据用户薄弱字体分析的结果为用户推荐同样结构
的字体进行练习;学习追踪——依据历史数据,项目可为用户提供具体字
体风格变化情况以及评分变化曲线,记录用户的成长;娱乐模块——为解
决现有练字所不得不面对的费事及枯燥,通过设定字体闯关等方式,为用
户设定成长系统,变被动练习为主动训练。
1.2 问题抽象
根据 1.1 所列出的三大模块,本节将详细阐述各个模块包含的具体问题所对
应的技术问题。
❖ 书写图像检测模块:
书写图像检测需要对用户上传的图像进行分析,识别出图像中的字,并向用
户反馈总体的书写情况,因此涉及到以下技术问题:
➢ 图像的处理,去除图像中的噪声,并做一定程度的图像增强。
➢ 图像中单字的检测,检测出输入图像中的汉字,检测出单个汉字的边框并
识别出对应的汉字。
➢ 整体书写情况评价,根据识别出的汉字的边框信息,汉字在图片中的位置
信息等,给出输入的书写图片的整体书写评价。
➢ 书写报告生成,根据之前生成的整体书写评价,使用自然语言处理技术生
成用户易于理解的书写报告。
❖ 书写识别与纠正模块:
本模块是本应用的核心功能,主要针对单个汉字进行处理,在获得“书写图
像检测”模块检测出的单个汉字的图片与汉字信息后,本模块将识别出单个
汉字的笔画与结构信息,并与用户选择的模版字对比,计算出用户书写的汉
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86333857/bg5.jpg)
落笔云烟 文档编号:SWC2021-T20210533-花生队
2
字有缺陷的部分,同时对这个字的书写情况进行评分,并将结果反馈给用户
提供指导。该功能需要对输入的单个字的图像进行分析,给出这个字的评分,
并给用户反馈该字书写的缺陷,因此涉及到以下技术问题:
➢ 图像处理,针对上一模块给出的汉字的位置信息,对输入图片进行裁剪,
并去除图像中的噪声,提高接下来的汉字识别模型的识别准确率。
➢ 汉字骨架的识别,对输入的汉字,识别出汉字中包含的所有笔画的位置信
息以及对应的笔画信息。
➢ 汉字图像的对齐,根据检测出的笔画信息与输入手写字本身的图像信息对
输入图片进行适当的旋转、缩放,将输入汉字图像标准化,方便后续的纠
正。
➢ 汉字纠正,本功能由三个方面组成,详细内容请参考“技术方案”部分。
一、根据手写汉字与模版汉字的骨架信息,得到两者的最适配位置,将该
位置反馈给用户便于查看书写汉字与模版字的区别。二、根据检测出的骨
架信息与模版字的骨架信息对比,通过不同的指标计算出用户书写的汉字
存在缺陷的地方,将该信息反馈给用户。三、根据提前录入的专业汉字书
写指导信息,匹配用户书写汉字对用的模块,根据此指导信息与识别出的
书写骨架信息,提供专业的书写指导。
➢ 书写评价,根据检测出的骨架信息,结合“汉字纠正”模块的部分指标信
息,对用户的书写进行评分,反馈给用户并记录。
❖ 用户个性化服务:
该功能对用户的书写历史进行记录并建模分析,绘制出用户的总体评分曲线,
并根据用户的书写历史推荐相似结构或易错的单字供用户练习;同时,根据
用户的书写特点推荐最适合用户练习的字体、根据用户的字体特征生成用户
的专属字体文件。因此涉及到以下技术问题:
➢ 根据书写历史推荐练习内容及相似字体,需要根据用户之间以及单字的相
似度来动态计算推荐群及信任子群,同时需要考虑解决冷启动问题。
➢ 根据书写特征生成用户专属字体文件,以用户的历史书写的字体风格数据
为基础,迁移生成个人字体库。
1.3 问题定位
对 1.2 节中所列出的技术问题总结如下:
技术问题
模块
业务领域
技术领域
备注
图像降噪、图
像增强
书写图像检测
后台算法
数字图像处理
后台完成,不
将结果反馈给
用户
手写字检测
书写图像检测
后台算法
目标识别,深
度学习
可以使用
AIUnit 在客
户端完成,节
约服务器计算
资源
整体书写评价
书写图像检测
后台算法
数字图像处
可以得到不同
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