1、基于监督学习的绘图辅助系统

基于监督学习的绘图辅助系统

1. 引言

在教育领域，为残疾学生提供学习支持至关重要。对于患有身体瘫痪的学生，在计算机上绘图常被用作职业治疗。不过，部分残疾学生操作鼠标等控制设备存在困难，因此绘图辅助系统的开发备受关注。

在绘图辅助系统的开发中，有硬件和软件两种方法。硬件方法需根据学生情况开发专用控制设备，而软件方法则通过补偿手部不自主运动，绘制清晰平滑图形。此前软件方法中的移动平均法虽简单可实时辅助绘图，但难以追踪光标轨迹，且消除突然动作影响时需确定阈值参数，这依赖初步实验，较为麻烦。

本文提出一种支持神经麻痹残疾学生的绘图辅助系统，该系统通过监督学习确定权重函数，补偿鼠标操作中手部不自主运动的影响，无需初步实验，且计算机模拟证实了其有效性。

2. 传统方法

2.1 移动平均法

移动平均法的补偿基于以下公式：
[
\sum_{t = I - N}^{I} \frac{x(t)}{N} = x_{out}(t) \text{ 和 } \sum_{t = I - N}^{I} \frac{y(t)}{N} = y_{out}(t)
]
其中，(x(t)) 和 (y(t)) 是轨迹中鼠标点的第 (t) 个坐标，(x_{out}(t)) 和 (y_{out}(t)) 是补偿后的坐标值，(I) 是当前时间，(N) 是平均点数。

该方法可平滑轨迹中的小抖动，但为减轻光标轨迹中突然动作的影响，需增大参数 (N)，这会导致难以精确追踪轨迹，且绘制尖角时会使尖角变平滑。为减少突然动作影响，引入了强制消除法。

2.2 强制消除法