聯(lián)機(jī)手寫(xiě)化學(xué)公式處理關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、表達(dá)式處理一直是研究的熱點(diǎn)，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含義豐富、形式多樣，相關(guān)研究面臨諸多困難。隨著移動(dòng)設(shè)備的日漸普及，聯(lián)機(jī)手寫(xiě)輸入方式為表達(dá)式處理提供了時(shí)序分析的新方法。該類(lèi)研究需要綜合應(yīng)用模式識(shí)別、文檔圖像處理、人機(jī)交互等多領(lǐng)域知識(shí)。
　　 兩種最重要的表達(dá)式是數(shù)學(xué)公式和化學(xué)公式。針對(duì)數(shù)學(xué)公式處理的研究已經(jīng)非常成熟，市場(chǎng)上也有了相關(guān)產(chǎn)品，但是專(zhuān)門(mén)針對(duì)化學(xué)公式的研究還很不充分。因此，本文以在平板電腦(Tablet PC)上聯(lián)機(jī)書(shū)寫(xiě)的化學(xué)公

2、式和符號(hào)為處理對(duì)象，重點(diǎn)研究其識(shí)別、分析和理解的相關(guān)技術(shù)。具體說(shuō)來(lái)，本文的主要工作包括：
　　 1.構(gòu)建聯(lián)機(jī)手寫(xiě)化學(xué)符號(hào)識(shí)別框架
　　 本文針對(duì)聯(lián)機(jī)手寫(xiě)化學(xué)符號(hào)書(shū)寫(xiě)隨意、變形情況多的特點(diǎn)，基于改善符號(hào)質(zhì)量和規(guī)范字形字貌兩個(gè)考慮調(diào)整符號(hào)采樣點(diǎn)的空間分布，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一個(gè)兩級(jí)分類(lèi)器對(duì)102種符號(hào)進(jìn)行分類(lèi)和識(shí)別。
　　 2.化學(xué)公式版面結(jié)構(gòu)分析
　　 本文基于聯(lián)機(jī)手寫(xiě)化學(xué)公式的版面結(jié)構(gòu)信息，對(duì)符號(hào)進(jìn)行多級(jí)切分。綜

3、合運(yùn)用了垂直投影、連通域、字符寬度和部件結(jié)構(gòu)等技術(shù)分析公式的組成關(guān)系。其中，特別針對(duì)聯(lián)機(jī)手寫(xiě)樣本中常見(jiàn)的斷筆、粘連、連筆等情況進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)分析方法可以應(yīng)用于無(wú)約束書(shū)寫(xiě)的公式樣本集。
　　 3.化學(xué)公式語(yǔ)法分析和語(yǔ)義理解
　　 本文利用化學(xué)公式的語(yǔ)法特點(diǎn)，按照“生成符→分隔符→文本區(qū)域→有機(jī)環(huán)結(jié)構(gòu)”的順序依次提取公式的主要成分。對(duì)于有機(jī)環(huán)結(jié)構(gòu)，分析其原子所在位置及原子間的鍵連接方式，并以鄰接

4、矩陣的形式存儲(chǔ)。在上述過(guò)程中，一條手寫(xiě)化學(xué)公式被轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的一棵公式語(yǔ)法樹(shù)，該結(jié)構(gòu)可用于化學(xué)公式的存儲(chǔ)、重現(xiàn)和檢索。最后，利用元素守恒定律校驗(yàn)分析結(jié)果的語(yǔ)義合法性。
　　 4.實(shí)現(xiàn)純筆式化學(xué)人機(jī)交互
　　 基于本文提出的化學(xué)公式識(shí)別、分析和理解流程，設(shè)計(jì)了15種手勢(shì)用于執(zhí)行各種交互操作。手勢(shì)的設(shè)計(jì)依賴(lài)于兩個(gè)原則：符合用戶(hù)期望和易于機(jī)器辨識(shí)。利用手勢(shì)，還可以在平板電腦上演示簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
　　 5.建立聯(lián)機(jī)手寫(xiě)