數(shù)學(xué)公式自動識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)學(xué)公式自動識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)訓(xùn)摘要摘要在人類表達(dá)知識的各種方法中，以數(shù)學(xué)符號的表達(dá)方式最為簡潔、高效、準(zhǔn)確，數(shù)學(xué)公式廣泛的出現(xiàn)于各種文檔當(dāng)中。目前，在數(shù)學(xué)公式自動識別方面已有許多優(yōu)秀的研究成果問世，但是由于人工智能系統(tǒng)的復(fù)雜性，要將其核心方法轉(zhuǎn)化為普通人都可以使用的軟件工具仍然具有相當(dāng)?shù)碾y度。本文在數(shù)學(xué)公式自動識別系統(tǒng)的實(shí)用化方面做了積極探索，實(shí)現(xiàn)了一套完整的數(shù)學(xué)公式自動識別應(yīng)用系統(tǒng)，主要成果總結(jié)如下:1.實(shí)現(xiàn)了一個功能完善的用戶界面系統(tǒng)

2、，包含了完整的數(shù)學(xué)公式定位、識別、分析功能，以及相應(yīng)的編輯和修改功能。2.系統(tǒng)架構(gòu)經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)。3.系統(tǒng)性能經(jīng)過充分優(yōu)化，盡量的減少了運(yùn)行時的計(jì)算量，從而盡可能的將計(jì)算資源留給人工智能的核心系統(tǒng)。4.人機(jī)交互功能豐富，操作方便，易學(xué)易用。5.充分運(yùn)用軟件工程的原理及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)質(zhì)量可靠，易于大規(guī)模的商業(yè)推廣應(yīng)用。關(guān)鍵字:數(shù)學(xué)公式、人工智能、人機(jī)交互、軟件工程數(shù)學(xué)公式自動識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)前言前言數(shù)學(xué)公式自動識別領(lǐng)域是

3、近年來蓬勃發(fā)展的一個領(lǐng)域，它針對傳統(tǒng)的文檔圖像處理方法無法準(zhǔn)確識別數(shù)學(xué)公式的問題提出了新的思想和方法，并取得有效成果〔“月。然而，人工智能問題的解決方法往往非常復(fù)雜，對普通用戶而言，實(shí)驗(yàn)室里的初步研究成果很難為他們所使用，普通用戶需要的是簡便易用、信息豐富、界面友好的軟件工具，因此為人工智能核心處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互界面及完整的應(yīng)用系統(tǒng)就變成非常重要的軟件應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)學(xué)公式自動識別數(shù)學(xué)公式識別問題最早由Anderson博士在1968

4、年提出〔281，從二十世紀(jì)九十年代開始研究的熱度逐漸增加，到目前已有幾十篇論文發(fā)表。到目前為止，除本文所述的系統(tǒng)外，有三個功能上比較完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或者實(shí)際系統(tǒng):1.中國臺灣省國立交通大學(xué)的Lee[]等人在19931995年間構(gòu)造的數(shù)學(xué)公式分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識別190個符號，并且可以把識別結(jié)果保存成LATEX格式。該系統(tǒng)使用105個公式進(jìn)行訓(xùn)練，50個公式進(jìn)行測試，最終識別率在96%左右.2.美國UniversityofCaliforn

5、iaatBerkeley的Fateman[21等人在19941996年間構(gòu)造了一個能夠識別數(shù)學(xué)公式的實(shí)際系統(tǒng)，用于一個數(shù)字圖書館的項(xiàng)目中。Fateman構(gòu)想的系統(tǒng)原型能夠?qū)o噪音的數(shù)學(xué)公式圖像翻譯成Lisp表達(dá)式，但是實(shí)際系統(tǒng)只能識別固定格式的積分表。3.日本的Okamoto[33[=A等人從1991年開始研究數(shù)學(xué)公式處理方面的課題，并構(gòu)造了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。Okamoto使用從數(shù)學(xué)雜志“ArchivderMathematik”掃描的2842個

6、數(shù)學(xué)公式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取得了96.83%的分析準(zhǔn)確率。但是這三個系統(tǒng)都距離實(shí)用系統(tǒng)還有很大的距離，Lee的系統(tǒng)不能處理多行數(shù)學(xué)公式以及比較復(fù)雜的單行公式，F(xiàn)ateman的系統(tǒng)只能識別固定格式的積分表。Okamoto的系統(tǒng)不能夠分析數(shù)學(xué)公式中的帽子符號，比如:ABC2003年，靳簡明博士(271提出了一個功能齊全，性能實(shí)用的數(shù)學(xué)公式識別和分析系統(tǒng)OFR并且使用C語言實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)。本文所討論的應(yīng)用系統(tǒng)基于該系統(tǒng).所面臨的困難及遵循的原則為人工智

7、能系統(tǒng)開發(fā)人機(jī)交互系統(tǒng)有許多特別的要求，這是因?yàn)槿斯ぶ悄芟到y(tǒng)與其他軟件系統(tǒng)相比，有明顯的區(qū)別:一、人工智能系統(tǒng)的處理方法非常復(fù)雜，計(jì)算量很大，處理步驟繁多。二、人工智能系統(tǒng)一直處于不斷的性能提升和功能擴(kuò)充之中，這和發(fā)展成熟的普通軟件系統(tǒng)是不同的。三、人工智能系統(tǒng)需要提供豐富的人機(jī)交互功能，借助人的編輯修改來提高實(shí)用性。這是因?yàn)槿斯ぶ悄芟到y(tǒng)不能解決百分之百的問題，其處理錯誤是被用戶容忍的，但是這些錯誤必須能夠通過豐富的人機(jī)交互功能進(jìn)行糾正