【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術的快速發(fā)展,教育信息化的步伐正在加快,智慧教育的概念已經(jīng)開始影響并改變著傳統(tǒng)的教育方式,而且現(xiàn)代化的電子產(chǎn)品與移動終端都已經(jīng)全方位的覆蓋于教育教學過程中,其中手寫識別技術擔任著不可或缺的責任。目前手寫體識別主要是集中在漢字、英文字符以及數(shù)字的研究上,并在這幾個領域已取得了非常好的成績,但是這些識別都只局限于一維的空間上,對于諸如數(shù)學,物理和化學公式等二維結構分布的識別就顯得力不從心。由于數(shù)學公式這種二維結構的數(shù)據(jù)在識別時不僅僅要考慮其中每一個符號的類別,還要考慮各個符號之間的結構位置關系,這對于手寫技術的要求非常高,因此該領域的研究還處于初級階段,需要不斷的去探索。據(jù)此,本文將針對聯(lián)機手寫數(shù)學公式的識別技術進行分析,提出了基于行為鏈的數(shù)據(jù)構建方式對數(shù)學公式進行處理,結合深度學習模型LSTM來分析數(shù)據(jù)間的時序關系,幫助更好的分析公式中符號的構成以及符號間的關聯(lián)關系,并采用編碼器—解碼器與注意力模型相結合的框架來構建整個聯(lián)機手寫數(shù)學公式識別模型(EAD-OHMER)。主要完成的工作如下:1.基于目前處理時序問題較為流行的深度學習模型長短時記憶網(wǎng)絡(LSTM)來構建聯(lián)機手寫數(shù)學公式識別模型,可以直接將手寫筆跡數(shù)據(jù)作為輸入,不需進行符號切分就可以直接識別公式符號,較之前傳統(tǒng)的識別方式更加方便準確。2.提出了一種基于行為鏈的數(shù)據(jù)構建方法,重點對公式中符號間的關系進行抽象描述,旨在反映符號間的相關性,避免在分析時舍棄符號間的關聯(lián)性而單獨考慮一個符號的類別,其同時也能降低輸入網(wǎng)絡模型中的數(shù)據(jù)冗余。3.提出了基于編碼器—解碼器的聯(lián)機手寫數(shù)學公式識別模型(EAD-OHMER),并加入了注意力機制來解決原始編碼器—解碼器存在輸入序列過長時會造成之前信息被覆蓋的缺點,較傳統(tǒng)公式識別分幾個環(huán)節(jié)單獨研究的方式更加簡便準確。4.在提出的EAD-OHMER模型基礎上,詳細介紹了各模塊的實現(xiàn)方法,數(shù)據(jù)的預處理及特征提取,以及行為鏈的構建和編碼器與解碼器模型的構建算法及訓練過程,模型的輸入是(8836,50,210),輸出是一個個的數(shù)學符號�；诒疚乃龅姆椒�,在不同的數(shù)據(jù)集上進行了驗證,并在同一數(shù)據(jù)集下與其他系統(tǒng)對比分析,發(fā)現(xiàn)EAD-OHMER在同等條件下有著更好的識別效果。
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP18;TP391.41
【圖文】：

輸出層的更新是需要先計算兩個隱藏層的兩個方向的所有輸入，而且所逡逑有的輸出層都會優(yōu)先計算Ｓ項，等計算之后將其返回給隱含層（不同方向），其前逡逑向訓練算法和反向訓練算法如下圖２．９所示。逡逑２１逡逑Ｉ逡逑

逡逑圖２．９邋ＢＬＳＴＭ的前向和反向傳遞算法逡逑２．３注意力機制逡逑注意力機制最近幾年在深度學習的各個領域被廣泛使用，它主要是與編碼器逡逑一解碼器模型相結合被用于圖像識別、語音識別１６７］、機器翻譯和字符逡逑識別［６９，７0】等其他研究領域，并且該組合模型在數(shù)學公式識別領域也有著一定的應用逡逑【７１－７４＾深度學習中的注意力機制從本質(zhì)上講和人類的選擇性視覺注意力機制（即人類逡逑的視覺是通過大概范圍的全局掃描，獲取需要重點關注的區(qū)域，然后將注意力集中逡逑在該區(qū)域，從該目標區(qū)域獲取到更加重要的細節(jié)信息，從而減少對其他區(qū)域的細節(jié)逡逑觀察，也就是抑制了其他的無用信息）類似，它的核心目標也是從眾多信息中選擇逡逑出對當前任務目標更關鍵的信息。逡逑２．３．１編碼§１－解碼器框架逡逑對于理解注意力機制，就必須先得了解編碼器一解碼器框架，因為目前所提到逡逑的注意力機制大都是與一種編碼器一解碼器的框架相結合。其中編碼器一解碼器就逡逑２２逡逑

包括文字、圖像、視頻、公式數(shù)據(jù)等等，輸入輸出模型可以選擇常見的諸逡逑如ＣＮＮ、ＲＮＮ、ＢｉＲＮＮ、ＬＳＴＭ、ＧＲＵ等深度學習模型，其一種較為抽象的框架逡逑表示見下圖２．１０所示。逡逑Ｙ１邋Ｙ２邐Ｙ３逡逑編碼器邐——＾定長編碼向量ｃ１——＾邐解碼器逡逑邐邐Ｉ逡逑｛＆邋ＷＷＷ逡逑圖２．１０抽象的編碼器一解碼器框架逡逑對于編碼器一解碼器框架應用與文本處理領域，則可以將其看作是把一個句子逡逑變成另一種意思相同但表達形式不同的處理模型。對于一個句子對＜ｘ，ｙ＞，首先逡逑給定一個句子的輸入序列Ｘ，我們希望通過該模型得到一個生成目標Ｙ，而且Ｘ和逡逑Ｙ分別是由各自不同的單詞序列構成：逡逑Ｘ邋＝邋（ｗ＂，ｘｍ）逡逑丫邋＝（少１，少２，－”，凡）逡逑編碼器端就是對輸入的句子序列Ｘ進行編碼，將該輸入序列用所選模型／進行逡逑轉(zhuǎn)化，變成一個固定長度的中間語義表達式向量Ｃ，其中逡逑Ｃ邋＝邋／邋（ｘｌ

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4 那琴;曾正華;李新紅;張艷晶;陳琦;;數(shù)學教學中培養(yǎng)學生靈活運用函數(shù)公式的研究[A];《教師教育能力建設研究》科研成果匯編（第七卷）[C];2018年

5 王慶林;周東華;劉文;;Croos下垂問題的數(shù)學模型及驗證[A];1996中國控制與決策學術年會論文集[C];1996年

6 盧達;浦煒;謝銘培;;一種實時手寫數(shù)學公式識別系統(tǒng)[A];2005全國自動化新技術學術交流會論文集（三）[C];2005年

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8 蔡川;蘇偉;李冠宇;趙燕娟;李廉;;MathML編輯及顯示技術研究[A];2006年全國理論計算機科學學術年會論文集[C];2006年

9 尤勇;;創(chuàng)作角色的過程[A];電影表演創(chuàng)新集——第九屆“電影表演藝術學會獎”文集[C];2003年

10 劉世釗;;創(chuàng)新虛擬造型——“數(shù)學編織”和“數(shù)學根雕”[A];中國計算機圖形學進展2008--第七屆中國計算機圖形學大會論文集[C];2008年

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1 四川省資中縣球溪高級中學 蔣禮衛(wèi);類比教學在數(shù)學公式中的應用[N];學知報;2011年

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3 山東 呂立霞;一步一步學數(shù)學公式的輸入[N];電腦報;2005年

4 記者 周賢忠;用“數(shù)學公式”判決刑事案[N];沈陽日報;2011年

5 河北 周曉新;在Word中輸入數(shù)學公式[N];電腦報;2002年

6 楊建鄴;數(shù)學公式還會嚇跑人嗎？[N];中國圖書商報;2006年

7 記者 李廣軍　通訊員 文軍 力夫;“數(shù)學公式”規(guī)范量刑[N];長沙晚報;2010年

8 作者　安德烈·波斯特倫尼庫(Andrei Postelnicu);用數(shù)學公式炒股[N];國際金融報;2005年

9 許中銀;編輯數(shù)學試卷的 小技巧[N];中國電腦教育報;2004年

10 張清;數(shù)學公式輸入不求人[N];中國電腦教育報;2002年

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9 王奕松;基于LSTM模型的數(shù)學公式手寫體識別技術的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2018年

10 魏琦;基于深度學習的印刷體文檔中數(shù)學公式的檢測[D];西安郵電大學;2018年

本文編號：2765569