摘要
汉字是记录汉语的书写符号，是中华民族用来传递信息的文字媒介。随着电子设备以及输入法的飞速发展，现代人对汉字的书写愈加生疏，学生们在汉字书写时存在字迹潦草、笔顺不规范等问题。传统的汉字教学系统一般包括笔顺查询、汉字介绍等功能，但只能起到教学辅助作用，不能满足学生们的汉字书写学习需求。为了解决上述问题，本文设计并实现了一种基于注意力机制的手写汉字教学系统，可以对手写汉字进行实时识别与评分，同时还集成了汉字笔顺教学、汉字收藏等功能。具体工作内容如下: 首先，设计了手写汉字教学系统的总体方案。基于对教学系统的需求分析，确定了系统整体架构;设计了学生子系统以及教师子系统的各功能模块;根据功能模块的数据需求完成系统数据库设计。 其次，研究了基于注意力机制的手写汉字识别模型。根据手写汉字的字型特点，在ResNet-18中构建了多尺度注意力模块，获取不同视角下的图像特征，进而将上下文信息紧密地联系在一起。整个结构设计能够有效捕获浅层纹理特征、中间层过渡特征以及深层语义特征，为网络提供更为详细的图像信息。实验分析表明，本文提出的手写汉字识别算法能够准确地对汉字进行识别。 然后，设计了基于注意力机制的手写汉字评分算法。为了满足手写汉字评分功能需求，进行了数据集的收集与处理。处理后数据集包括65个汉字，每个汉字包含317个数据样本，共20605个单字样本。借助本文手写汉字识别算法，通过改变数据集和分类标准的方式搭建汉字评分模型。并且提出了一种适用性更强的加权综合评分方法。实验表明，本文评分算法在使用更多评分等级的基础上实现了较优的评分准确度。 最后，利用React、SpringBoot以及MySQL等技术，实现了基于注意力机制的手写汉字教学系统。该系统分为学生子系统和教师子系统两部分。其中，学生子系统包括学生页面模块、汉字评分模块以及笔顺教学模块，教师子系统包括学生管理模块、作业管理模块以及考试管理模块。测试表明，系统中各个功能模块均达到了设计需求。并且该系统具有很好的兼容性，可以在安卓端、iOS端以及PC端正常运行。
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