聯(lián)機手寫化學(xué)公式處理關(guān)鍵問題研究.pdf

1、表達式處理一直是研究的熱點，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。隨著移動設(shè)備的日漸普及，聯(lián)機手寫輸入方式為表達式處理提供了時序分析的新方法。該類研究需要綜合應(yīng)用模式識別、文檔圖像處理、人機交互等多領(lǐng)域知識。
　　 兩種最重要的表達式是數(shù)學(xué)公式和化學(xué)公式。針對數(shù)學(xué)公式處理的研究已經(jīng)非常成熟，市場上也有了相關(guān)產(chǎn)品，但是專門針對化學(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)機書寫的化學(xué)公

2、式和符號為處理對象，重點研究其識別、分析和理解的相關(guān)技術(shù)。具體說來，本文的主要工作包括：
　　 1.構(gòu)建聯(lián)機手寫化學(xué)符號識別框架
　　 本文針對聯(lián)機手寫化學(xué)符號書寫隨意、變形情況多的特點，基于改善符號質(zhì)量和規(guī)范字形字貌兩個考慮調(diào)整符號采樣點的空間分布，進而設(shè)計了一個兩級分類器對102種符號進行分類和識別。
　　 2.化學(xué)公式版面結(jié)構(gòu)分析
　　 本文基于聯(lián)機手寫化學(xué)公式的版面結(jié)構(gòu)信息，對符號進行多級切分。綜

3、合運用了垂直投影、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，特別針對聯(lián)機手寫樣本中常見的斷筆、粘連、連筆等情況進行了專門處理。實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的結(jié)構(gòu)分析方法可以應(yīng)用于無約束書寫的公式樣本集。
　　 3.化學(xué)公式語法分析和語義理解
　　 本文利用化學(xué)公式的語法特點，按照“生成符→分隔符→文本區(qū)域→有機環(huán)結(jié)構(gòu)”的順序依次提取公式的主要成分。對于有機環(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。在上述過程中，一條手寫化學(xué)公式被轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的一棵公式語法樹，該結(jié)構(gòu)可用于化學(xué)公式的存儲、重現(xiàn)和檢索。最后，利用元素守恒定律校驗分析結(jié)果的語義合法性。
　　 4.實現(xiàn)純筆式化學(xué)人機交互
　　 基于本文提出的化學(xué)公式識別、分析和理解流程，設(shè)計了15種手勢用于執(zhí)行各種交互操作。手勢的設(shè)計依賴于兩個原則：符合用戶期望和易于機器辨識。利用手勢，還可以在平板電腦上演示簡單的化學(xué)實驗。
　　 5.建立聯(lián)機手寫