Войти
Анализ движений рукописного ввода - это изучение и анализ движений, задействованных в почерк и рисунок. Он составляет важную часть графономики, которая была создана после «Международного семинара по анализу движений почерка» в 1982 году в Неймегене, Нидерланды. Это станет первой из продолжающейся серии Международных конференций по графономике. Первой вехой в графономике был Thomassen, Keuss, Van Galen, Grootveld (1983).
Почерк исторически считается самым распространенным двигательным навыком. Это также один из первых и часто единственный моторный навык, которым дети овладевают в начальной школе. Требуются годы практики и взросления, прежде чем человек овладеет навыком почерка взрослого. Почерк рассматривается не только как движение, оставляющее видимый след чернил на бумаге (продукте), но его также можно рассматривать как движение (процесс). Понимание продукта для рукописного ввода не будет полным, пока не будет понятен процесс рукописного ввода. Таким образом, движение почерка изучается с тех пор, как стали доступны методы измерения.
Однако до того, как запись и обработка движений рукописного ввода стала доступной для тех, кто интересовался изучением движений рукописного ввода, требовались три компонента: устройства для фиксации движений рукописного ввода, лабораторные компьютеры для хранения и обработки данных о движениях и компьютерное программное обеспечение, которое позволяет исследователю делать это в рамках определенных экспериментальных парадигм без необходимости программировать непроверенное программное обеспечение. Программное обеспечение для анализа движений рукописного ввода также используется для изучения рисования, координации глаз и рук или любых других ситуаций, когда исследователь хочет записывать движения с помощью пера.
«Телавтограф» Элишы Грей, патент США 386815 (1888), за которым следуют еще четыре аналогичных патента (1891–93). См. «Аннотированную библиографию в перьевых вычислениях и распознавании рукописного ввода» Жана Ренарда Варда (http://users.erols.com/rwservices/biblio.html ). Рукописный текст можно было передавать только по проводам и воспроизводить где-либо еще в режиме реального времени. Священное Писание (1895 г.) разработало пишущий аппарат, позволяющий сохранять позиции пера на бумаге с частотой 100 Гц. Этот прибор позволял измерять продолжительность отдельных рукописных штрихов (McAllister, 1900).
Движения рукописного ввода быстрые, не повторяются с основной частотой около 5 Гц и полосой пропускания около 10 Гц. Хотя теоретически достаточно частоты дискретизации 20 Гц, повышающая дискретизация потребуется для правильной визуализации рукописного ввода и рисования в стиле Лиссажу. Частота дискретизации выше необходимой, например 100 Гц, является предпочтительной, так как это также позволит фильтровать нижних частот или сглаживать данные с уменьшенным оборудованием и шумом квантования с коэффициентом √100 / 20 = √5. Лабораторный компьютер потребуется для хранения, обработки и визуализации огромного количества образцов. Чтобы компьютеры стали доступны в лабораториях, потребовалось более 50 лет. Электронные аналоговые компьютеры использовались до тех пор, пока цифровые компьютеры не стали доступны для исследований: Wang Laboratories, Digital Equipment Corporation (DEC), Apple Inc., IBM PC (персональный компьютер), Norsk Data, Atari, Osborne Computer Corporation и Общие данные. Большинство этих инновационных мини- и микрокомпьютерных компаний прекратили свою деятельность.
Первыми устройствами для точной записи рукописного текста, которые могли быть подключены к компьютерам, были графический планшет или дигитайзер, xy-планшет, графический планшет с электронные ручки, какими мы их знаем сегодня. Среди самых ранних планшетов - электронный планшет Styalator с ручкой для компьютерного ввода и распознавания рукописного ввода в 1957 году и коммерческие продукты Vector General. Продукты Vector General сообщали положение стилуса при 100 Гц и заявляли точность 0,1 см. Типичные планшеты определяют положение пера электромагнитным способом. Сенсорные планшеты нельзя использовать, когда рука лежит на планшете, если они не обеспечивают отторжение руки. Планшеты могут иметь встроенный дисплей (например, как в планшетном ПК). До сих пор планшеты для рукописного ввода являются золотым стандартом для записи почерка. Частота дискретизации составляла 100 Гц, пока не было решено, что минимальная частота для устройств ввода данных HID должна составлять не менее 133 Гц, увеличивая частоту дискретизации до 133–200 Гц. Преимущество заключается в снижении шума устройства и шума квантования на 15–40%. Технология дигитайзера относится к наиболее точным и экономичным указывающим устройствам. Достижима динамическая точность 0,01 см при постоянной частоте. Непрозрачные планшеты производятся Wacom, которая также производит дигитайзеры дисплеев, Euronovate SA, Hanvon, VisTablet, Adesso, Genius.
Были разработаны устройства для записи рукописного ввода на основе пера, но они никогда не обеспечивали точности таблетки. В настоящее время на рынке появляется много новых систем, которые «записывают» почерк, например, от Anoto, а также систем на основе ЭМГ.
Многие системы регистрации движения пера фиксируют не только координаты x и y вершины пера, но также осевое давление пера, наклон x и y или высоту и азимут корпуса пера.
Системы измерения движения рукописного ввода могут фиксировать:
При желании дигитайзеры могут определять ориентацию корпуса пера относительно планшета:
В идеале, каждый набор координат должен быть выбран одновременно и с фиксированной частотой, и включать отметки времени для каждой координаты для исправления неизохронной выборки. Дополнительные характеристики, которые могут быть измерены дигитайзерами (в основном в прошлых моделях), включают высоту пера, вращение корпуса пера и силу захвата (например, в области захвата 3 пальцев).
Рукописные движения изучаются во многих дисциплинах, включая кинезиологию, науку о движениях человека, биомеханику руки, управление мелкой моторикой, руки, взаимодействие человека с компьютером, зрительно-моторный контроль, визуальная обратная связь, целенаправленные движения, рисование, экспериментальное психология, психиатрия, экстрапирамидные симптомы (EPS) или побочные эффекты движения, вызванные приемом лекарств, неврология, двигательные расстройства, Болезнь Паркинсона, дистония, писчая судорога, физиотерапия, лечебный почерк, трудотерапия, ребенок развитие, нарушения развития, образование, начальное образование, домашнее обучение, перевоспитание, лингвистика, язык, общение, заикание, судебно-медицинская экспертиза документов, документов t анализ, судебно-медицинская экспертиза документов или экспертиза сомнительных документов, проверка подписи и идентификация, анализ почерковедческого изображения, информатика, искусственный интеллект, распознавание почерка и т. д.
Следующая волна состояла из пакетного программного обеспечения, которое можно было сделать доступным для записи рукописного ввода во многих местах. Большинство начальных программных систем были разработаны университетскими исследователями, которые зачастую были единственными, кто мог их использовать. Даже сегодня важным достижением является предоставление программного обеспечения в виде пакета, который может быть установлен на неизвестный компьютер и может использоваться после короткого времени ознакомления другими пользователями, которые не участвовали.
За последние несколько лет на рынке появились программные пакеты, которые могут использоваться многими другими исследователями, интересующимися областью анализа движений почерка.
Первым предложенным для продажи анализом движения почерка (примерно в 1980 г.) был CSWin от Science And Motion, разработанный Кристианом Марквардтом и Норбертом Мэем в Мюнхене, Германия. CSWin продавался в Германии и используется во многих немецких больницах. Его использовали для лечения 500 больных писательскими спазмами. Нынешняя компания специализируется на обучении игре в гольф. Она была основана в 2003 году и управляется владельцем Кристианом Марквардтом. Самая старая их публикация - это Marquardt and Mai (1994).
Другой ранней системой была Oasis от KikoSoft, Нидерланды, которая была основана в 1995 году Питером Де Йонгом. Oasis можно настроить с помощью гибкого макроязыка. В 1998 году эта система была использована для разработки автоматизированной батареи тестов для психофармакологических исследований: Orgabat. Одна из старейших ссылок на Oasis - это Де Йонг, Хулстейн, Костерман и Смитс-Энгельсман (1996).
В Колумбийском университете профессор доктор Сет Пулман разработал сбор и анализ спирали Пульмана. Он используется для проверки тремора у пациентов с болезнью Паркинсона. В 2002 году Пуллман получил патент США № 6454706: «Система и метод клинической оценки двигательной функции». Пациенты с двигательными нарушениями, такими как болезнь Паркинсона, рисуют спирали. Программа вычисляет гладкость первого порядка, гладкость второго порядка, плотность спирали, частоту пересечения нуля, скорость пересечения нуля второго порядка и извлекает из этих баллов степень серьезности. Их система позволяет объективно оценивать двигательную функцию врачами, не имеющими квалификации или опыта в оценке двигательных нарушений, например, терапевтами или педиатрами, не имеющими сертификатов в практике неврологии. Ранняя публикация его спирального анализа принадлежит Пуллману (1998).
Другая система анализа почерка - это Neuroskill от Verifax, Боулдер, Колорадо, США, которая была основана в 1990 году доктором Рут Шрейрман и Алексом Ландау. Neuroskill был разработан для биометрических измерений, целей безопасности и воздействия лекарств от болезни Паркинсона и имеет множество применений при двигательных расстройствах. Verifax начал работу с целью разработки биометрического инструмента для проверки подписей на расстоянии (VeriFax Autograph Technology). Verifax разработала еще два приложения, используя модификации своего индивидуального программного обеспечения Neuroskill для конкретных приложений: приложения для скрининга и обнаружения злоупотребления психоактивными веществами, мониторинга токсичных вдыхаемых веществ и воздействия окружающей среды, а также точной идентификации подписи для обеспечения безопасности / защиты конфиденциальности и обнаружения подделок. Целевые рынки могут включать центры нервно-мышечных заболеваний, клиники по лечению наркозависимости и алкоголизма, центры гигиены труда и отрасль безопасности. В процессе они применили свою технологию к биометрическим измерениям в качестве инструмента клинического мониторинга для врачей, исследующих нервно-мышечные заболевания.
В 2003 году NeuroSkill получила патент США 6 546 134: «Система для оценки контроля мелкой моторики у людей». Их метод оценивает стабильность, плавность и синхронизацию движений писателя как количественные показатели неврологической функции, используя свой анализ корреляционной функции (CFA) поведенческих сигналов. CFA возвращает числовые оценки и диаграммы, отражающие стабильность рукописных штрихов и характеристики фазовых искажений при воспроизведении образцов курсива.
Еще одно приложение заключалось в оценке лиц с критическими навыками (например, пилотов авиакомпаний, водителей автобусов) на предмет нарушений физической и умственной работоспособности, вызванных стрессом, физиологическими расстройствами, злоупотреблением алкоголем и наркотиками, с использованием их фирменного пишущего инструмента VeriFax Impairoscope. Это последнее приложение открыло возможность использования варианта импайроскопа, пригодного для использования в космосе, для оценки работы космонавта в отношении воздействия стресса, усталости, чрезмерной рабочей нагрузки, накопления токсичных химикатов в космической среде обитания и т. Д.
В 2009 году веб-портал iNeuroskill был создан в рамках новой бизнес-единицы: iNeuroskill. Веб-сайт позволяет пациентам с болезнью Паркинсона загружать свои подписи, записанные с помощью дигитайзера. Они получают немедленную обратную связь относительно своей мелкой моторики в виде анализа диаграммы. Самая старая их статья написана Моргенталером, Шрейрманом и Ландау (1998).
MovAlyzeR был разработан NeuroScript, Tempe, AZ, США. NeuroScript был основан в 1997 году профессором доктором Джорджем Стельмахом, который с тех пор вышел на пенсию, и доктором Хансом-Лео Теулингсом. В 1999 году к команде MovAlyzeR присоединился Грегори М. Бейкер. Это программное обеспечение для анализа движений почерка является первым, кто демонстрирует, что оно может распознавать побочные эффекты движения, вызванные лечением шизофрении, лучше, чем любой традиционный метод оценки, используемый сегодня в психиатрии (ожидается получение международного патента) (Caligiuri et al., 2009а, б). MovAlyzeR в настоящее время является единственной программой для анализа движений рукописного ввода, сертифицированной для Microsoft Windows XP и Vista. Его можно интегрировать с MATLAB и выполнять обработку изображений на отсканированных экземплярах рукописного ввода. Он используется в самых разных областях: от исследований в области движений человека, кинезиологии, психологии, образования, исследований старения, психиатрии., неврология, трудотерапия, судебно-медицинская экспертиза, информатика (распознавание почерка, проверка подписи ), на образовательные демонстрации или студенческие проекты в этих областях. Самые старые ссылки на MovAlyzeR - это Teulings and Romero (2003), Teulings and Van Gemmert (2003), Romero and Teulings (2003).
В Университете Хайфы д-р Сара Розенблюм и Патриция Л. (Тамар) Вайс и ее коллеги разработали компьютеризированную систему оценки почерка под названием POET: Penmanship Objective Evaluation Tool с использованием MATLAB. Он использовался для введения визуальных стимулов, а также для записи и анализа движений почерка. Они исследовали феномен воздуха: движения пера над бумагой (воздушные штрихи). Самое древнее упоминание о ПОЭТА есть у Розенблюма, Паруша, Эпстена и Вайса (2003).
Вскоре после этого POET получил дальнейшее развитие и был переименован в ComPET: Computerized Penmanship Evaluation Tool. Он используется для изучения детей с дисграфией, нарушениями координации развития (DCD) и взрослых с несколькими патологиями, такими как депрессия при рассеянном склерозе (MS), болезнь Альцгеймера, Паркинсона, а также эффекты старения. Он также используется с вербальной технологией обнаружения лжи, такой как полиграф.
Eye and Pen - это программа, разработанная в Университете Пуатье (Франция) для синхронной записи почерка и движений глаз. Его первая версия направлена на изучение периодов паузы и написания текста при создании текста (G-Studio; 1994). После полного переписывания для поддержки MS-Windows была добавлена запись движения глаз, чтобы получить представление о чтении во время записи и извлечения информации. Его эволюция является плодом сотрудничества с исследователями почерка, в основном из лаборатории психологии Университета Пуатье (Дени Аламарго, Эрик Ламберт, Сирил Перре, Тьерри Олив). Теперь он объединяет аудиозапись, сигналы синхронизации (с / на другие компьютеры, программное обеспечение или устройства), инструменты тегирования данных, а также различные модули фильтрации и извлечения данных, открывая возможности для мультимодальных исследований. После коммерческого распространения (2004-2018) теперь распространяется бесплатно. Самые старые упоминания о Глазе и Пене - это Chesnet and Alamargot (2005), Alamargot, Chesnet, Dansac, Ros, C. (2006).
MedDraw - это компьютерный проект по диагностике и реабилитации задач рисования между Университетом Кента, Великобритания и Университетом Руана, Франция, координируемый доктором Ричардом Гестом и начатый в 2003 году. Проект направлен на разработку надежной, современной, но простой в использовании клинической системы, дающей объективные диагностические рекомендации для целого ряда клинических состояний. Их цель - выявить пространственное пренебрежение в поле зрения и организацию двигательного расстройства. Они по-прежнему будут сосредоточены на диагностике этих расстройств на основе рисунков. Первые исследовательские публикации, в которых упоминается MedDraw, написаны Kaplani, Guest и Fairhurst (2005), а также Glenat, Heutte, Paquet и Mellier (2005). Программа не работает с 2006 года.
Расширенный тест рисования - это компьютеризированная графономическая оценка функции руки и кисти. EDT измеряет способность объекта рисовать вертикальные линии как левой, так и правой рукой. Чтобы сравнить производительность между грубыми движениями рук и точным управлением пальцами, испытуемые рисуют линии, удерживая либо перо планшета (удерживаемое пальцами), либо мышь (удерживаемое всей рукой). Последние движения не включают движения пальцев. Нормы установлены для здоровых лиц от 3 до 70 лет. Отклонения от норм для здоровья будут отражать разные патологии для разных групп пациентов, например, пациентов с гемиплегическим инсультом. Первая статья, в которой упоминается EDT, - это Vuillermot, Pescatore, Holper, Kiper, and Eng (2009).
.
