El análisis del movimiento de escritura a mano es el estudio y análisis de los movimientos involucrados en la escritura y el dibujo. Forma una parte importante de la grafonómica , que se estableció después del "Taller internacional sobre análisis del movimiento de la escritura a mano" en 1982 en Nijmegen, Países Bajos. Se convertiría en el primero de una serie continua de Conferencias Internacionales de Grafonomía. El primer hito grafonómico fue Thomassen, Keuss, Van Galen, Grootveld (1983).
La escritura a mano se considera históricamente la habilidad motora más amplia enseñada. También es una de las primeras y, a menudo, la única habilidad motora que los niños aprenderán en la escuela primaria. Se necesitan años de práctica y madurez antes de que una persona domine la habilidad de escribir a mano de un adulto. La escritura a mano no se considera solo como un movimiento que deja un rastro visible de tinta en el papel (producto) sino que también se puede considerar como un movimiento (proceso). La comprensión del producto de escritura a mano no estará completa hasta que se comprenda el proceso de escritura a mano. Por lo tanto, el movimiento de la escritura a mano se ha investigado desde que se dispuso de técnicas de medición.
Sin embargo, antes de que el registro y el procesamiento de los movimientos de escritura a mano estuvieran al alcance de los interesados en estudiar los movimientos de escritura a mano, se requerían tres componentes: dispositivos para capturar los movimientos de escritura a mano, computadoras de laboratorio para almacenar y procesar los datos de movimiento y software de computadora que permite al investigador hacer esto bajo paradigmas experimentales específicos sin la necesidad de programar software personalizado no probado. El software de análisis del movimiento de la escritura también se utiliza para estudiar el dibujo, la coordinación ojo-mano o cualquier otra situación en la que el investigador desee registrar los movimientos con un bolígrafo.
Dispositivos más antiguos para capturar movimientos de escritura a mano
"Telautograph" de Elisha Gray, patente estadounidense 386.815 (1888), seguida de cuatro patentes más similares (1891–93). Consulte la "Bibliografía anotada en computación con lápiz y reconocimiento de escritura a mano" de Jean Renard Ward ( http://users.erols.com/rwservices/biblio.html ). La escritura a mano solo podía transmitirse por cable y reproducirse en otros lugares en tiempo real. Scripture (1895) desarrolló un aparato de escritura que permitía almacenar las posiciones de la pluma en el papel a 100 Hz. Este aparato permitía medir la duración de los trazos de escritura individuales (McAllister, 1900).
Las primeras computadoras de laboratorio
Los movimientos de escritura a mano son rápidos, no repetitivos con una frecuencia primaria de alrededor de 5 Hz y un ancho de banda de alrededor de 10 Hz. Si bien las frecuencias de muestreo de 20 Hz serían teóricamente suficientes, se necesitará un muestreo ascendente para visualizar correctamente los trazos de escritura y dibujo tipo Lissajous . Se prefieren velocidades de muestreo superiores a las necesarias, como 100 Hz, ya que esto también permitiría el filtrado de paso bajo o datos suavizados con equipos reducidos y ruido de cuantificación por factor √ 100/20 = √ 5 . Se necesitará una computadora de laboratorio para almacenar, procesar y visualizar cantidades masivas de muestras. Se necesitaron más de 50 años para que las computadoras estuvieran disponibles en los laboratorios. Se utilizaron computadoras analógicas electrónicas hasta que las computadoras digitales estuvieron al alcance de la investigación: Wang Laboratories , Digital Equipment Corporation (DEC), Apple Inc. , IBM PC (Computadora personal), Norsk Data , Atari , Osborne Computer Corporation y Data General . La mayoría de estas innovadoras empresas de mini y microcomputadoras han dejado de operar.
Dispositivos de grabación de movimiento de lápiz
Los primeros dispositivos para registrar con precisión la escritura a mano que se podían conectar a las computadoras fueron la tableta gráfica o el digitalizador, la tableta xy, la almohadilla gráfica, con bolígrafos electrónicos como los conocemos hoy. Entre las primeras tabletas se encuentran la tableta electrónica Styalator con lápiz para entrada de computadora y reconocimiento de escritura a mano en 1957 [1] y los productos comerciales de Vector General . Los productos Vector General informaron la posición del lápiz óptico a 100 Hz y afirmaron una precisión de 0,1 cm. Las tabletas típicas detectan la posición del lápiz de forma electromagnética. Las tabletas sensibles al tacto no se pueden usar cuando la mano está apoyada sobre la tableta a menos que implementen algún tipo de rechazo de la mano. Las tabletas pueden tener una pantalla incorporada (por ejemplo, como en una tableta). Aún hoy, las tabletas de escritura a mano son el estándar de oro para registrar la escritura a mano. Las frecuencias de muestreo solían ser de 100 Hz hasta que se decidió que la frecuencia mínima para los dispositivos de entrada humana HID debería ser de al menos 133 Hz, aumentando las frecuencias de muestreo hasta 133-200 Hz. La ventaja es una reducción del 15% al 40% del ruido del dispositivo y del ruido de cuantificación. La tecnología del digitalizador pertenece a los dispositivos señaladores más precisos y rentables . Se puede lograr una precisión dinámica de 0,01 cm a frecuencia constante. Las tabletas opacas son producidas por Wacom, que también produce digitalizadores de pantalla, Euronovate SA, Hanvon, [2] VisTablet, [3] Adesso, [4] Genius. [5]
Se han desarrollado dispositivos de captura de escritura a mano basados en bolígrafos [6], pero nunca alcanzaron la precisión de las tabletas. Actualmente aparecen en el mercado muchos sistemas novedosos que "registran" la escritura a mano, como los de Anoto , y también sistemas basados en EMG.
Muchos sistemas de registro de movimiento de la pluma capturan, no solo las coordenadas xey de la parte superior de la pluma, sino también la presión axial de la pluma, una inclinación xan y o la altitud y el acimut del cuerpo de la pluma.
Los sistemas de medición del movimiento de escritura a mano pueden capturar:
- x = coordenadas horizontales; paralelo a la línea de base en la escritura occidental
- y = coordenadas verticales; perpendicular a la línea de base horizontal y en la superficie de escritura.
- z = presión axial de la pluma; Dado que los datos de presión a menudo están relacionados de forma no lineal con la presión real, se necesitará la orientación de la pluma para estimar la presión normal.
Opcionalmente, los digitalizadores pueden ofrecer la orientación del cuerpo del lápiz en relación con la tableta:
- Altitud = Cuán inclinado se sostiene el bolígrafo; este ángulo se puede utilizar para estimar la presión de la pluma perpendicular al papel a partir de la presión axial de la pluma.
- Azimut = Dirección del cuerpo de la pluma proyectada en el plano xy.
Idealmente, cada conjunto de coordenadas debería muestrearse simultáneamente y con una frecuencia fija, e incluir marcas de tiempo por coordenada para corregir el muestreo no isócrono. Las características adicionales que se pueden medir con los digitalizadores (principalmente en modelos anteriores) incluyen la altura del lápiz, la rotación del cuerpo del lápiz y las fuerzas de agarre (por ejemplo, en las áreas de agarre de 3 dedos).
Software de análisis de movimiento de escritura a mano
Los movimientos de escritura a mano se están estudiando en muchas disciplinas, incluida la kinesiología , la ciencia del movimiento humano, la biomecánica de la mano, el control motor fino , la mano , la interacción humano-computadora , el control visuomotor, la retroalimentación visual, los movimientos dirigidos a objetivos, el dibujo , la psicología experimental , la psiquiatría , la extrapiramidal. síntomas (EPS) o efectos secundarios del movimiento debido a medicamentos, neurología , trastornos del movimiento , enfermedad de Parkinson , distonía , calambre del escritor , fisioterapia , instrucción correctiva de escritura a mano, terapia ocupacional , desarrollo infantil , trastornos del desarrollo , educación , educación primaria , educación en el hogar , reeducación , lingüística , lenguaje , comunicación , tartamudeo , examen de documentos forenses , análisis de documentos , examen de documentos forenses o examen de documentos cuestionados , verificación e identificación de firmas, análisis de imágenes de escritura a mano, informática , inteligencia artificial , reconocimiento de escritura a mano , etc.
La siguiente ola consistió en software empaquetado que podría estar disponible para grabar escritura a mano en muchos lugares. La mayoría de los sistemas de software iniciales fueron desarrollados por investigadores universitarios que, a menudo, eran los únicos capaces de utilizarlos. Incluso hoy en día, es un gran logro hacer que el software esté disponible como un paquete que se pueda instalar en una computadora desconocida y que otros usuarios que no hayan estado involucrados puedan usarlo después de un breve tiempo de familiarización.
En los últimos años, han aparecido en el mercado paquetes de software que pueden ser utilizados por muchos otros investigadores interesados en el campo del análisis del movimiento de la escritura a mano.
CSWin
El primer análisis del movimiento de escritura a mano que se puso a la venta (alrededor de 1980) fue CSWin por Science And Motion [7] y desarrollado por Christian Marquardt y Norbert May en Munich, Alemania. CSWin se comercializó en Alemania y se utiliza en muchos hospitales alemanes. Se utilizó para tratar a 500 pacientes con calambres del escritor. La empresa actual se centra en el entrenamiento de golf y fue fundada en 2003 y está dirigida por el propietario, Christian Marquardt. Su publicación más antigua es de Marquardt y Mai (1994).
Oasis
Otro sistema temprano fue Oasis de KikoSoft, Holanda, que fue establecido en 1995 por Peter De Jong. Oasis se puede personalizar mediante su lenguaje de macros flexible. En 1998, este sistema se utilizó para desarrollar una batería de pruebas automatizada para la investigación psicofarmacológica: Orgabat. Una de las referencias más antiguas a Oasis es De Jong, Hulstijn, Kosterman y Smits-Engelsman (1996).
Adquisición y análisis de espirales Pullman
En la Universidad de Columbia, el Prof. Dr. Seth Pullman desarrolló la Adquisición y Análisis de Espiral Pullman. [8] Se utiliza para probar el temblor en pacientes con Parkinson. En 2002, Pullman recibió la patente estadounidense 6.454.706: "Sistema y método para evaluar clínicamente la función motora". Los pacientes con trastornos motores como la enfermedad de Parkinson dibujan espirales. El software calcula la suavidad de primer orden, la suavidad de segundo orden, la tensión de la espiral, la tasa de cruce por cero, la tasa de cruce por cero de segundo orden y deriva de estos puntajes un grado de puntaje de severidad. Su sistema permite la evaluación objetiva de la función motora por parte de médicos que no están capacitados o experimentados en la evaluación de trastornos motores, por ejemplo, médicos generales o pediatras que no están certificados en la práctica de neurología. Una de las primeras publicaciones sobre su análisis en espiral es la de Pullman (1998).
Neuroskill
Otro sistema de análisis de escritura a mano es Neuroskill de Verifax, Boulder, Colorado, EE. UU., Que fue fundado en 1990 por la Dra. Ruth Shrairman y Alex Landau. Neuroskill fue diseñado para medidas biométricas, propósitos de seguridad y efectos de medicamentos para el Parkinson y tiene muchas aplicaciones en trastornos del movimiento. Verifax inició operaciones con el objetivo de desarrollar una herramienta biométrica para la verificación de firmas a distancia (VeriFax Autograph Technology). Verifax desarrolló dos aplicaciones más utilizando modificaciones específicas de la aplicación de su software Neuroskill personalizado: aplicaciones para detección y detección de abuso de sustancias, monitoreo de inhalantes tóxicos y angustia ambiental, e identificación precisa de firmas para protección de seguridad / privacidad y detección de falsificaciones. Los mercados objetivo podrían incluir centros de enfermedades neuromusculares, clínicas de abuso de drogas y alcohol, centros de salud ocupacional y la industria de la seguridad. En el proceso, aplicaron su tecnología a las mediciones biométricas como una herramienta de seguimiento clínico para los médicos que investigan enfermedades neuromusculares.
En 2003, NeuroSkill recibió una patente estadounidense 6.546.134: "Sistema para la evaluación del control de la motricidad fina en humanos". Su método estima la estabilidad, suavidad y sincronización del movimiento del escritor como medidas cuantificadoras de la función neurológica utilizando su Análisis de Función de Correlación (CFA) de señales de comportamiento. CFA devuelve puntuaciones numéricas y gráficos que expresan la estabilidad de los trazos de escritura a mano y las características de las distorsiones de fase en la reproducción de muestras cursivas.
Otra aplicación fue evaluar a personas con habilidades críticas (p. Ej., Pilotos de líneas aéreas, conductores de autobuses) para detectar problemas de rendimiento físico y mental causados por estrés, trastornos fisiológicos y abuso de alcohol y drogas utilizando su instrumento de escritura patentado VeriFax Impairoscope. Esta última aplicación planteó la posibilidad de utilizar una variante de Impairoscopio calificada para uso espacial para evaluar el desempeño de los astronautas con respecto a los impactos del estrés, fatiga, carga de trabajo excesiva, acumulación de químicos tóxicos dentro del hábitat espacial, etc.
En 2009, el portal web iNeuroskill se estableció bajo una nueva entidad comercial: iNeuroskill. El sitio web permite a los pacientes de Parkinson cargar sus firmas que se registraron con una tableta digitalizadora. Reciben información inmediata sobre su función motora fina en forma de análisis gráfico. [9] Su artículo más antiguo es de Morgenthaler, Shrairman y Landau (1998).
MovAlyzeR
MovAlyzeR fue desarrollado por NeuroScript, [10] Tempe, AZ, EE. UU. NeuroScript fue fundado en 1997 por el Prof. Dr. George Stelmach, quien desde entonces se ha jubilado, y el Dr. Hans-Leo Teulings. En 1999 Gregory M. Baker se incorporó como diseñador e implementador de MovAlyzeR. Este software de análisis de movimiento de escritura a mano es el primero en demostrar que puede discernir los efectos secundarios del movimiento debido a la medicación para la esquizofrenia mejor que con cualquier método de evaluación convencional utilizado en psiquiatría en la actualidad (patente internacional pendiente) (Caligiuri et al., 2009a, b). MovAlyzeR es actualmente el único software de análisis de movimiento de escritura a mano que está certificado para Microsoft Windows XP y Vista. Puede integrarse con MATLAB y realizar procesamiento de imágenes en ejemplos de escritura a mano escaneada. Se utiliza en campos que van desde la investigación en ciencias del movimiento humano, kinesiología , psicología , educación , investigación sobre el envejecimiento , psiquiatría , neurología , terapia ocupacional , examen de documentos forenses , informática ( reconocimiento de escritura , verificación de firmas ), hasta demostraciones educativas o proyectos de estudiantes en estos campos. Las referencias más antiguas a MovAlyzeR son Teulings y Romero (2003), Teulings y Van Gemmert, (2003), Romero y Teulings (2003).
COMPETIR
En la Universidad de Haifa, la Dra. Sara Rosenblum y Patricia L (Tamar) Weiss y sus colegas desarrollaron un sistema computarizado de evaluación de escritura a mano llamado POET: Penmanship Objective Evaluation Tool usando MATLAB. Se utilizó para administrar estímulos visuales y para registrar y analizar los movimientos de escritura a mano. Investigaron el fenómeno del aire: movimientos de la pluma sobre el papel (trazos de aire). La mención más antigua del POETA se encuentra en Rosenblum, Parush, Epstain y Weiss (2003).
Poco después, POET se desarrolló aún más y se le cambió el nombre a ComPET: Herramienta de evaluación de caligrafía computarizada. Se utiliza para estudiar niños con disgrafia, Trastornos de la Coordinación del Desarrollo (DCD) y adultos con diversas patologías como Esclerosis Múltiple (EM) Depresión, Alzheimer, Parkinson así como efectos del envejecimiento. [11] También se utiliza con tecnología de detección de mentiras basada en palabras, como el polígrafo.
Ojo y pluma
Eye and Pen [12] es un software desarrollado en la Universidad de Poitiers (Francia) para registrar de forma sincronizada la escritura a mano y los movimientos oculares. Su primera versión tiene como objetivo estudiar los períodos de pausa y escritura en la producción de textos (G-Studio; 1994). Después de una reescritura completa para admitir MS-Windows, se agregó la grabación del movimiento ocular para obtener información sobre la lectura durante la escritura y la recuperación de información. Su evolución es fruto de colaboraciones con investigadores de caligrafía, en su mayoría del laboratorio de psicología de la Universidad de Poitiers (Denis Alamargot, Eric lambert, Cyril Perret, Thierry Olive). Ahora integra grabación de audio, señales de sincronización (desde / hacia otras computadoras, software o dispositivos), herramientas de etiquetado de datos, así como varios módulos de filtrado y extracción de datos, abriendo caminos a investigaciones multimodales. Después de una distribución comercial (2004-2018), ahora se distribuye libremente. Las referencias más antiguas a Eye and Pen son Chesnet y Alamargot (2005), Alamargot, Chesnet, Dansac, Ros, C. (2006).
MedDraw
MedDraw es un proyecto de sistema de rehabilitación y diagnóstico de tareas de dibujo basado en computadora entre la Universidad de Kent, Reino Unido y la Universidad de Rouen, Francia, coordinado por el Dr. Richard Guest y comenzado en 2003. El proyecto tiene como objetivo desarrollar un estado sólido Un sistema clínico de vanguardia, pero fácil de usar, que produce recomendaciones de diagnóstico objetivas en una variedad de condiciones clínicas. Su objetivo es detectar la negligencia espacial en el campo visual y la organización del trastorno del movimiento. Seguirán centrados en el diagnóstico basado en dibujos de estos trastornos. Las primeras publicaciones de investigación que mencionan MedDraw son de Kaplani, Guest y Fairhurst (2005), y de Glenat, Heutte, Paquet y Mellier (2005). El programa se desconecta desde 2006.
Prueba de dibujo extendida (EDT)
El examen extendido de dibujo es una evaluación grafonómica computarizada de la función del brazo y la mano. El EDT mide la capacidad del sujeto para dibujar líneas verticales, tanto con la mano izquierda como con la derecha. Para comparar el rendimiento entre los movimientos bruscos del brazo y el control fino de los dedos, los sujetos dibujan líneas sosteniendo el lápiz de la tableta (sostenido por los dedos) o un mouse (sostenido por toda la mano). Los últimos movimientos no incluyen los movimientos de los dedos. Se han establecido normas para personas sanas de 3 a 70 años. Las desviaciones de las normas saludables reflejarán diferentes patologías para diferentes grupos de pacientes, por ejemplo, pacientes con accidente cerebrovascular hemipléjico. El primer artículo que menciona a EDT es Vuillermot, Pescatore, Holper, Kiper y Eng (2009).
Ver también
Campos relacionados
- Escritura asémica
- Examen de documentos cuestionados
- Caligrafía
- Grafonómica
- Garabatear
- Software de análisis de movimiento de escritura MovAlyzeR
Referencias
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enlaces externos
- Bibliografía comentada de referencias al reconocimiento de escritura a mano y la computación con lápiz
- Notas sobre la historia de la informática basada en lápiz (Youtube)