智能毛笔书写与评价系统及应用方法

申请号 CN202210537836.X 申请日 2022-05-17 公开(公告)号 CN114801552A 公开(公告)日 2022-07-29
申请人 江苏大学; 发明人 高嘉敏; 周链; 陈寒松;
摘要 本 发明 公开了智能毛笔书写与评价系统及应用方法,包括智能书写装置、智能毛笔子系统和书写评价系统,智能书写装置通过安装 姿态 检测模 块 ,能对初学者的握笔姿势进行检测并根据检测结果进行视觉提示;书写评价系统运用视觉方法,对标准字体及初学者字体的图片轮廓进行笔锋比对,并根据比对结果给出初学者的书写笔锋评价。利用智能毛笔可以及时发现并纠正毛笔握笔姿势不正确的问题,同时还可以通过镇纸系统及书写评价显示系统,将书写字体的字形与笔锋同标准字体进行比对,并将评价结果进行显示,本发明运用智能与 可视化 的交互手段,提高了毛笔字初学者对书法练习的趣味性。
权利要求

1.智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,包括智能书写装置、智能毛笔子系统和书写评价系统,其中:
智能书写装置包括:智能毛笔、砚、大镇纸、小镇纸、笔山、底盘、笔盒、砚池、笔架、笔头;
其中,智能毛笔置于笔盒内,笔头通过磁吸盘悬挂于笔架上,砚、大镇纸、小镇纸、笔山、笔盒、砚池平放于底盘内,笔架垂直放置于底盘内;
所述智能毛笔子系统有笔杆姿态检测模,包括CPU子模块、姿态检测子模块、电源子模块、显示子模块;各模块之间依次电连接;
书写评价显示系统包括:字库标准字体显示区、字库标准字体显示按钮、书写字体显示区、书写字体显示按钮、书写评价结果显示区、电源开关按钮、书写评价处理模块;其中,字库标准字体显示区、书写字体显示区及书写评价结果显示区分别位于显示屏的左侧、中间、右侧三个区域,下端分别对应字库标准字体显示按钮、书写字体显示按钮及电源开关按钮,书写评价处理模块位于显示区后侧。
2.如权利要求1所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,所述智能书写装置中所述智能毛笔,自毛笔顶端开始沿笔杆方向分别包括笔盖、电池仓、笔杆姿态检测模块、笔杆垂直度指示灯、握笔笔杆及笔头,其中,电池仓所装电池为笔杆姿态检测模块及笔杆垂直度指示灯供电,笔头通过螺纹旋紧于笔杆末端。
3.如权利要求1所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,智能书写装置中所述小镇纸,自左至右包括镇纸左端外壳、镇纸主体、镇纸右端外壳;所述镇纸主体具体还包括电池仓、拍摄按钮及图片拍摄与处理模块;其中,电池仓所装电池为图片拍摄及处理模块供电;镇纸右端外壳具体还包括镜头,位于右端外壳顶端。
4.如权利要求3所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,所述小镇纸中图片拍摄与处理模块,具体包括图片拍摄子模块、图片存储与传输子模块、电源子模块,三个模块之间依次电连接。
5.如权利要求1所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,所述智能毛笔子系统中,笔杆姿态检测子模块包括如下检测步骤:
第一步:运用姿态传感器计算笔杆与纸面垂直轴之间的夹
第二步:当笔杆与纸面垂直轴之间的夹角大于规定的阈值,则表明笔杆握笔姿势倾斜。
6.如权利要求1所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,所述镇纸子系统中图片拍摄与处理模块,包括图片拍摄子模块、图片存储与传输子模块、电源子模块。
7.如权利要求1所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,所述书写评价显示子系统中书写评价处理模块,包括图片字体轮廓比对子模块、显示子模块、评价结果计算子模块、电源子模块。
8.如权利要求1所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,所述书写评价显示子系统中的书写评价处理模块,包括图片字体轮廓比对子模块、显示子模块、评价结果计算子模块、电源子模块,各模块依次电连接。
9.如权利要求8所述的智能毛笔书写与评价系统,其特征在于,所述书写评价显示子系统中评价结果计算子模块,包括如下检测步骤:
第一步:获取字库标准字体与学习者书写字体图片;
第二步:分别提取标准字体与书写字体轮廓;
第三步:计算标准字体与书写字体轮廓相似度,并根据相似度百分比给出书写质量评价值。
10.如权利要求1所述的智能毛笔书写与评价系统的应用方法,其特征在于,S1、毛笔书法初学者握笔姿势检测;
S11:安装于智能毛笔末端的姿态检测传感器实时计算握笔笔杆与纸面垂直轴之间的夹角;
S12:当握笔笔杆与纸面垂直轴之间的夹角小于规定的阈值角度时,笔杆垂直度指示灯显示绿色;
S13:当握笔笔杆与纸面垂直轴之间的夹角大于规定的第一阈值角度时,表明笔杆姿态倾斜但在许可范围内,笔杆垂直度指示灯显示黄色;
S14:当握笔笔杆与纸面垂直轴之间的夹角大于规定的第二阈值角度时,表明笔杆姿态倾斜且需要调整,笔杆垂直度指示灯显示红色;
S2:当初学者握笔姿势正确时,按下书写评价显示子系统中字库标准字体显示按钮,在字库标准字体显示区中显示要书写的字体;
S3:每当初学者一个字练习结束,按下大镇纸中图片拍摄按钮,完成书写字体拍摄。

说明书全文

智能毛笔书写与评价系统及应用方法

技术领域

[0001] 本发明属于学习辅助设备技术领域,具体涉及一种用于毛笔字初学者的智能书写装置、书写评价系统及应用方法。

背景技术

[0002] 毛笔字书法作为传统文化流传至今,不仅可以提高书写者的自身文化修养,还可以提高书写者的审美平。毛笔字书写是一项十分精细的活动,需要仔细观察字的结构,并准确控制运笔的轻重缓急。随着毛笔字书法初学者的逐渐增多,初学者因缺乏相应的书法基本知识,在学习毛笔字时,经常会出现毛笔笔杆的握笔姿势不正确、书写出来的字没有笔锋等一些常见问题。现今的解决方法主要依靠初学者不停的书写练习,但这种方式练习效果较差,需要很长一段时间才能够在一定程度上解决上述问题,因此需要一种用于毛笔字初学者的智能书写装置及书写评价系统作为辅助,以提高初学者练习书法提高学习的效率。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种用于毛笔字初学者的智能书写装置、书写评价系统及应用方法,智能书写装置通过安装姿态检测模,能对初学者的握笔姿势进行检测并根据检测结果进行视觉提示;书写评价系统运用视觉方法,对标准字体及初学者字体的图片轮廓进行笔锋比对,并根据比对结果给出初学者的书写笔锋评价。
[0004] 技术方案如下:
[0005] 智能毛笔书写与评价系统及应用方法,包括智能书写装置、智能毛笔子系统和书写评价系统,其中,
[0006] 智能书写装置包括:智能毛笔、砚、大镇纸、小镇纸、笔山、底盘、笔盒、砚池、笔架、笔头;其中,智能毛笔置于笔盒内,笔头通过磁吸盘悬挂于笔架上,砚、大镇纸、小镇纸、笔山、笔盒、砚池平放于底盘内,笔架垂直放置于底盘内;
[0007] 书写评价显示系统包括:字库标准字体显示区、字库标准字体显示按钮、书写字体显示区、书写字体显示按钮、书写评价结果显示区、电源开关按钮、书写评价处理模块;其中,字库标准字体显示区、书写字体显示区及书写评价结果显示区分别位于显示屏的左侧、中间、右侧三个区域,下端分别对应字库标准字体显示按钮、书写字体显示按钮及电源开关按钮,书写评价处理模块位于显示区后侧
[0008] 智能书写装置中所述智能毛笔,自毛笔顶端开始沿笔杆方向分别包括笔盖、电池仓、笔杆姿态检测模块、笔杆垂直度指示灯、握笔笔杆及笔头,其中,电池仓所装电池为笔杆姿态检测模块及笔杆垂直度指示灯供电,笔头通过螺纹旋紧于笔杆末端。
[0009] 所述智能毛笔中笔杆姿态检测模块,包括CPU子模块、姿态检测子模块、电源子模块、显示子模块,各模块依次电连接。
[0010] 所述智能毛笔中笔杆姿态检测子模块包括如下检测步骤:
[0011] 第一步:运用姿态传感器计算笔杆与纸面垂直轴之间的夹
[0012] 第二步:当笔杆与纸面垂直轴之间的夹角大于规定的阈值,则表明笔杆握笔姿势倾斜。
[0013] 智能书写装置中所述小镇纸14,自左至右分别包括镇纸左端外壳141、镇纸主体142、镇纸右端外壳143;所述镇纸主体142具体还包括电池仓1421、拍摄按钮1422及图片拍摄与处理模块1423;其中,电池仓所装电池为图片拍摄及处理模块供电;镇纸右端外壳具体还包括镜头1431,位于右端外壳顶端。
[0014] 所述小镇纸中图片拍摄与处理模块1423,包括图片拍摄子模块、图片存储与传输子模块、电源子模块,三个模块之间依次电连接。
[0015] 所述书写评价显示子系统中书写评价处理模块,包括图片字体轮廓比对子模块、显示子模块、评价结果计算子模块、电源子模块。
[0016] 所述书写评价显示子系统中评价结果计算子模块包括如下检测步骤:
[0017] 第一步:获取字库标准字体与学习者书写字体图片;
[0018] 第二步:分别提取标准字体与书写字体轮廓;
[0019] 第三步:计算标准字体与书写字体轮廓相似度,并根据相似度百分比给出书写质量评价值。附图说明
[0020] 图1为本发明整体示意图;
[0021] 图2‑A为本发明的智能毛笔装置结构图;
[0022] 图2‑B为本发明的智能毛笔装置剖面图;
[0023] 图3‑A为本发明的小镇纸整体结构示意图;
[0024] 图3‑B为本发明的小镇纸剖面结构示意图;
[0025] 图4为本发明的书写评价显示系统示意图;
[0026] 图5为本发明的智能毛笔姿态检测子模块功能框图
[0027] 图6为本发明的小镇纸子中图片拍摄与处理子模块功能框图。
[0028] 图7为本发明所包含的书写评价显示系统中书写评价处理子模块功能框图。
[0029] 图中:11‑智能毛笔、12‑砚、13‑大镇纸、14‑小镇纸、15‑笔山、16‑书写评价显示子系统、17‑底盘、18‑笔盒、19‑砚池、20‑笔架、21‑笔头;
[0030] 111‑笔盖、112‑电池仓、113‑笔杆姿态检测模块、114‑笔杆垂直度指示灯、115‑握笔笔杆、116‑笔头;
[0031] 141‑小镇纸左端外壳、142‑小镇纸主体、143‑小镇纸右端外壳;1421‑电池仓、1422‑拍摄按钮、1423‑图片拍摄与处理模块、1431‑镜头;
[0032] 161‑库标准字体显示区、162‑字库标准字体显示按钮、163‑书写字体显示按钮、164‑电源开关、165‑书写字体显示区、166‑书写评价结果显示区、167‑书写评价处理模块。
[0033] 有益效果
[0034] 本发明与现有单纯依靠初学者不停的书写练习方法相比,利用智能毛笔可以及时发现并纠正毛笔握笔姿势不正确的问题,同时还可以通过镇纸系统及书写评价显示系统,将书写字体的字形与笔锋同标准字体进行比对,并将评价结果进行显示,本发明运用智能与可视化的交互手段,提高了毛笔字初学者对书法练习的趣味性。

具体实施方式

[0035] 为了更清晰地阐明本发明的技术内容,下面结合附图及具体实施例来详细说明本发明,其中具体实施例以及说明仅用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
[0036] 本发明提供一种智能毛笔书写与评价系统及应用方法,整体方案如图1所示,具体包括智能毛笔11、砚12、大镇纸13、小镇纸14、笔山15、书写评价显示子系统16、底盘17、笔盒18、砚池19、笔架20、笔头21。其中,智能毛笔11置于笔盒18内,笔头21通过磁铁吸盘悬挂于笔架20上,砚12、大镇纸13、小镇纸14、笔山15、笔盒18、平放于底盘内,笔架20垂直放置于底盘内。
[0037] 所述智能毛笔11整体结构及剖面分别如图2‑A及2‑B所示,自左至右具体分别包括笔盖111、电池仓112、笔杆姿态检测模块113、笔杆垂直度指示灯114、握笔笔杆115及笔头116。其中,电池仓所装电池为笔杆姿态检测模块及笔杆垂直度指示灯供电,握笔笔杆115通过螺纹旋紧于笔杆末端。
[0038] 所述小镇纸14整体结构如图3‑A所示,自左至右分别为141‑镇纸左端外壳、142‑镇纸主体、143‑镇纸右端外壳;所述镇纸剖面结构如图3‑B所示,镇纸主体142具体还包括1421‑电池仓、1422‑拍摄按钮及1423‑图片拍摄与处理模块;其中,电池仓所装电池为图片拍摄及处理模块供电;镇纸右端外壳143具体还包括1431‑镜头,位于右端外壳顶端。
[0039] 所述书写评价显示子系统16,如图4所示,包括字库标准字体显示区161、字库标准字体显示按钮162、书写字体显示按钮163、电源开关164、书写字体显示区165、书写评价结果显示区166、书写评价处理模块167。其中,书写评价处理模块位于显示区正后方。
[0040] 所述智能毛笔11中笔杆姿态检测模块113,功能框图如图5所示,包括CPU子模块STM32F103C8T6、姿态检测子模块MPU9250、电源子模块AMS1117、6颗红黄绿LED珠组成的显示子模块。
[0041] 所述小镇纸14中图片拍摄与处理模块1423,功能框图如图6所示,包括基于摄像头OV2640的图片拍摄子模块、图片存储与传输子模块ESP32‑CAM、电源子模块AMS1117,不同模块之间依次电连接。
[0042] 所述书写评价显示子系统16中书写评价处理模块167,功能框图如图7所示,包括图片字体轮廓比对子模块、显示子模块、评价结果计算子模块、电源子模块,不同模块之间依次电连接。
[0043] 具体的,其评价应用方式包括以下步骤:
[0044] S1、毛笔书法初学者握笔姿势检测;
[0045] S11:安装于智能毛笔末端11的姿态检测传感器MPU9250实时计算握笔笔杆115与纸面垂直轴之间的夹角;
[0046] S12:当握笔笔杆115与纸面垂直轴之间的夹角小于规定的阈值角度时,笔杆垂直度指示灯114显示绿色;
[0047] S13:当握笔笔杆115与纸面垂直轴之间的夹角大于规定的第一阈值角度时,表明笔杆姿态倾斜但在许可范围内,笔杆垂直度指示灯114显示黄色;
[0048] S14:当握笔笔杆115与纸面垂直轴之间的夹角大于规定的第二阈值角度时,表明笔杆姿态倾斜且需要调整,笔杆垂直度指示灯114显示红色。
[0049] S2:当初学者握笔姿势正确时,按下书写评价显示子系统16中字库标准字体显示按钮152,在字库标准字体显示区151中显示要书写的字体;
[0050] S3:每当初学者一个字练习结束,按下大镇纸13中图片拍摄按钮1422,完成书写字体拍摄;
[0051] S4:按下书写评价显示系统16中书写字体显示按钮163,在书写字体显示区165中显示初学者的书写字体;评价结果计算子模块计算标准字体与书写字体的轮廓相似度,并在书写评价结果显示区166中给出轮廓对比显示及相似度百分比;
[0052] S5:
[0053] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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