第5卷第5期 智能系统学报 Vol.5 No.5 2010年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2010 doi:10.3969/i.issn.1673-4785.2010.05.005 手写运动的协作基元合成分析方法 刘敏，王国利 (中山大学信息科学与技术学院，广东广州510006) 摘要：研究一种生物运动神经控制机理与数据合成分析相结合的手写运动分析方法.特别地，将运动协作基元的 概念用于手写运动数据分析，研究手写运动的协作基元合成分析方法，建立符合生物运动神经控制规律的手写运动 数据理解模式.提出的协作基元合成分析过程由2个交替迭代的优化算法组成：其一，基于非负矩阵因子分解模式 估计协作基元及调制幅度；其二，采用相似性最大化准则估计协作基元的激活时间.针对笔画切分的实验研究表明， 采用协作基元合成分析方法获得的笔画切分结果，能够很好揭示相邻笔画之间的重叠连接模式，证实了所提方法的 有效性. 关键词：手写运动；运动基元；合成分析；非负矩阵分解；生物运动神经控制；相似最大化准则 中图分类号：1P39文献标识码：A文章编号：1673-4785(2010)05040506 Handwriting movement analysis by synthesis of synergic primitives LIU Min,WANG Guo-li (School of Information Science and Technology,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510006,China) Abstract:A novel methodology of handwriting analysis was explored in relation to the biological motor control hy- pothesis and the data analysis by a synthetic approach.In particular,the main concern was the issue of handwriting data analysis with movement primitives,in which the analysis by a synthetic approach was presented to build a data understanding paradigm that respects the synergic hypothesis of the biological motor control.The proposed synthetic analysis approach was comprised of two alternately iterative optimization algorithms;the non-negative matrix factori- zation paradigm was applied for primitive decompositions while the correlative maximization principle was employed for estimating activation time of synergic primitive.The experimental studies for stroke segmentation obtained by the synthesis of synergic primitives validate the proposed method by showing that the superposed connection mode of neighboring strokes can be recognized from handwriting data. Keywords:handwriting movement;movement primitives;synthetic analysis;non-negative matrix factorization;bio- logical motor control;correlative maximization principle 揭示生物运动神经控制的计算机制是运动行为 成计算模型的数据表示和数据处理方法。 分析的重要内容山，在运动神经认知21、仿生机器 运动神经控制协作是生物运动神经认知和神经 人)、运动神经疾病诊疗和康复4们、人机交互界面 计算领域的核心概念和研究基础)，在认识和分析 设计5]等领域有重要的应用.手写运动分析是神经 运动神经控制机理方面发挥着重要作用.协作基元假 计算等研究领域最受关注的研究热点[6]，其中揭示 说认为，复杂的运动神经控制过程都可以看成是由若 手写运动生成规律所涉及的数据表示和数据处理方 干简单的基本运动神经控制模式（即运动基元）混合 法的研究已引起广泛关注9.本文采用合成分析 叠加的结果.将协作基元假说引入到获取手写运 的模式，研究从观测的手写数据中获取手写运动生 动生成计算模型的数据表示和数据处理方法中，特别 地，采用协作基元卷积混叠的手写数据表示形式，给 收稿日期：2009-12-10. 出了协作基元合成分析的手写数据处理方法. 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60775055). 通信作者：王国利.E-mail:isswgl@mail.sysu.ed血.cm 本文研究的主要贡献包括：1)将生物运动神经