Quantitative image processing analysis for handwriting legibility evaluation

글씨쓰기 명료도 평가의 정량적 영상처리 분석

Abstract

Although evaluation of writing disabilities identification and timely intervention are required, clinicians adopt a manual scoring method and there is a possibility of error due to subjective evaluation. In this study, the size ratio and position of letters are digitized and quantified through image processing of offline handwritten characters. We tried to evaluate objectively and accurately the performance of writing through comparison with existing methods. From November 12th to 16th, 2018, 20 adults without neurological injury were selected. They used a pencil to follow the 10 words, 2 sentence stimuli after keeping the usual habit, and we collected the writing test data. The results showed that the height of the word was 1.2 times larger than the width and it tilted to the lower left. The spacing interval was 9mm on average. In the Paired T test, a high correlation was showed between our system and existing methods in the word and sentence 2. This demonstrated the possibility as a testing tool. This study evaluated objectively and precisely writing performance of offline handwritten characters through image processing and provided preliminary data for performance standards. In the future, it can be suggested as a basic data on writing diagnosis of various ages.

선수능력의 발달 미흡과 신경학적 손상으로 인해 나타나는 쓰기 장애는 의미전달의 혼동을 줄 수 있고 가독성이 떨어지며 학습, 사회정서 문제 유발 가능성이 높다. 이에 문제 파악과 적시 개입을 위한 평가가 요구되고 있지만 임상에서는 수기에 의한 채점 방식을 채택하며 주관적인 평가에 따른 오류 가능성이 발생한다. 본 연구는 성인의 오프라인 필기체 문자를 영상처리를 통해 글자의 크기비율, 위치를 데이터화 하고 정량화 하며 수기 채점방식과의 비교, 분석을 통해 보다 객관적이고 정확하게 쓰기 수행을 평가하고자 하였다. 2018년 11월 12일부터 16일까지 신경학적 손상이 없는 성인 20명을 채택하여 10단어, 2 문장 자극을 평소 쓰기 습관을 유지한 후 연필을 사용해 따라 쓰며 쓰기 검사 데이터를 수집하였다. 본 연구에서 개발한 글씨 측정 알고리즘 결과 단어의 높이가 폭에 비해 1.2배 정도 크고 왼쪽 아래로 치우치는 경향을 보였으며 평균 9mm의 간격을 두고 띄어 썼다. Paired T test를 통한 수기와 본 시스템의 분석결과, 단어 검사와 문장 2의 검사는 고도의 상관관계를 보여 추후 검사 도구로써의 가능성을 보였다. 본 연구는 성인의 오프라인 필기체 문자를 영상처리를 통해 보다 객관적이고 정확하게 쓰기 수행을 평가하였으며 수행 규준을 위한 예비자료를 제공하였다. 향후 다양한 연령대의 쓰기 진단의 기초 자료로 제시될 수 있으며 아동의 경우 쓰기 장애 개입에 깊이 있게 활용될 수 있을 것이다.

Fig. 1. 6 different types of Han-gul combination

Fig. 2. Collected word write check sheet

Fig. 3. Result of binary word processing

Fig. 4. Collected sentence write check sheet

Fig. 5. Result of binary sentence processing

Fig. 6. Aspect ratio histogram

Fig. 7. Start position expressed by angle of direction

Fig. 8. X Position alignment

Fig. 9. Y Position alignment

Fig. 10. Coordinate System

Fig. 11. The spacing of sentences

Table 1. Size by type ratio

Table 2. Paired T test for word

Table 3. Paired T test for sentence