一种自动展示几何题解题过程的课件生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机软件技术领域，尤其涉及一种利用计算机自动生成对几何题解 题过程进行展示的课件生成方法。
【背景技术】
[0002] 互联网的优越性使得计算机辅助教学迅速发展，加快了内容数字化以及网络出版 的进程。几何图形作为数学教学的重要组成部分，不仅在数量上的急速增长，在使用方法上 也面临着巨大的转变。
[0003] 平面几何图形主要出现在数学题中，存储在电子书或知识库中。用户可以通过传 统的搜索引擎来获取感兴趣的题目或解答。随着智能手机以及平板电脑等多功能移动设备 的普及，用户可以直接通过拍照来检索感兴趣的题目，这大大促进了几何教学在移动互联 网的发展。
[0004] 几何题一般包含图表部分和文字描述部分，利用计算机对几何题的理解的研究引 起了越来越多的注意。通过计算机理解几何题，可以展现给用户更多的语义信息。
[0005] 习题解答不管是对于学生自主学习，还是教师备课都是非常有用的资源。对于一 道包含解答的几何题，包括题干、几何图和解题过程。在现有的几何题习题解答展示方法 中，用户在阅读解题过程时，需要不时地对照几何图，以理解解题过程。这种方式不直观，效 率低下。随着计算机辅助教学的发展，教师可以手工制作幻灯片让解题过程与题图对应起 来，但是这种方式需要耗费大量的人力与时间。
【发明内容】
[0006] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种利用计算机对几何题解题过程进 行展示的方法，通过文字、动画和语音自动展示几何题解题过程的每一步，从根本上改变以 阅读文字性解题描述的理解方式，便于学习者更加方便直观地理解解题过程，也有助于教 师制作精美课件。
[0007] 本发明的原理是：利用语义理解技术自动理解题干和解题过程，利用图形识别技 术理解几何图形，在匹配两方面的信息的基础上，自动地生成以动画图形为主同时富含多 媒体信息的解题过程展示程序，该成果不仅可以取代繁琐的人工制作讲解课件的过程，而 且对于解题过程的展示可以做到更加准确和高效。具体的技术方案是：
[0008] -种自动展示几何题解题过程的课件生成方法，所述几何题包括题干、题图（几 何图）和包含详细解题步骤的解题过程，自动展示几何题解题过程的课件生成方法包括如 下步骤：
[0009] 1)将几何题录入到计算机，所述几何题包括题干、解题过程和几何图；
[0010] 2)针对几何题的解题过程进行语义分析，将解题过程分成多个相对独立的模块， 每一个模块作为一个解题步骤；
[0011] 3)识别解题过程文本中的公式，通过理解公式含义得到公式对应的基本几何图元 信息；
[0012] 4)通过理解几何图识别几何图中的几何图元和几何图元之间的关系信息；
[0013] 5)将解题过程的每一个解题步骤，对应到具体的几何图元；
[0014] 6)根据对应关系，按照解题步骤的顺序自动地生成几何题解题过程展示课件。
[0015] 自动生成的几何题解题过程展示课件是以图形为主的展示课件。
[0016] 针对上述自动展示几何题解题过程的课件生成方法，进一步地，步骤1)所述将几 何题录入到计算机，具体是通过扫描纸质课本或输入电子书录入几何题。
[0017] 步骤2)所述进行语义分析，具体包括：利用一个栈来存储"因为"关键字或符号的 所在行；当碰到"所以"关键字或符号时，则将栈顶元素弹出，对应到与其匹配的"因为"所 在行；若此时栈为空，则直接将当前语句作为一个模块，即分解得到一个解题步骤。
[0018] 步骤3)具体包括：
[0019] 首先定位到公式部分并且抽取出公式；
[0020] 然后对公式本身的含义进行分析理解，分析出公式对应的基本图元信息；
[0021] 所述基本图元信息包括边和角。
[0022] 步骤4)所述通过理解几何图识别几何图中的几何图元和几何图元之间的关系信 息，具体通过随机圆检测方法检测几何图中的圆。
[0023] 步骤4)所述通过理解几何图识别几何图中的几何图元和几何图元之间的关系信 息，具体针对几何图中的平行四边形的检测，主要分为以下三个步骤：
[0024] a)检测交叉点及相应的边；
[0025] b)定位所有平行线，对于图4,可以检测到边BF、BC、CF、DP、D0和OP为平行线，边 PF、AB、AD和DB为平行线；
[0026] c)根据图形对称性及角度信息通过匹配检测平行四边形或矩形；对于图4,对每4 条平行线进行匹配，可匹配出边BF、DP、PF和DB构成为平行四边形。
[0027] 步骤4)所述通过理解几何图识别几何图中的几何图元和几何图元之间的关系信 息，具体针对几何图中的三角形的检测，主要分为以下三个步骤：
[0028] a)关键点检测：包括对交叉点，角点，端点的检测；
[0029] b)边的检测；
[0030] c)以每三个关键点为候选顶点，根据三角形两边之和大于第三边、三内角之和为 180度这两条规则检测所有三角形。
[0031] 步骤6)所述按照解题步骤的顺序自动地生成以图形为主的几何题解题过程展示 课件，主要包括以下步骤：
[0032] A)以原始几何图作为展示解题过程的主要背景；
[0033] B)逐一在背景图上呈现解题过程的每个解题步骤，具体方式包括：
[0034] 提取当前步骤的文字模块，并通过弹出字幕或注释的方式呈现出；
[0035] 通过采用加亮、闪烁或动画等方式，在几何图的相应位置或将相应几何对象进行 同步增强显示；
[0036] C)重复步骤B)直至所有的解题步骤都得以展示；已展示的步骤可以有保留、隐藏 或缩略到其他区域等多种处理方式；
[0037] D)在展示解题的过程中，可以通过语音合成技术念出解题过程（类似旁白）的多 媒体技术加强展示效果；
[0038] E)在展示解题的过程中，可以设置交互操作功能。
[0039] 其中，步骤E)所述交互操作功能，具体包括对展示过程的暂停、单步或局部重放 等操作；基于语义理解对解题过程中所有对象增加语义链接，用户通过点击跳转到相关资 源的网页。
[0040] 作为本发明的一种优选方案，所述步骤7)中的展现方式还包括图形精确化，对于 几何题中一些特殊的图形，可以根据题干部分的描述做一些精确化操作。比如题目阐明了 一个三角形是等边三角形，但是题图中给出的三角形并未满足三边相等。于是，在展示的过 程中，可对该三角形做一些精确化的修正操作，保证展示出来的三角形三边相等，内角均为 60度。
[0041] 作为本发明的一种改进方案，所述步骤7)中的展现方式还包括，对于题图中的可 移动部分，例如题干中出现旋转、放大缩小等情况，可用动画展示出题图中相应的基本几何 图元的移动过程。
[0042] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0043] 本发明提供一种利用计算机对几何题解题过程进行展示的方法，通过文字、动画 或语音自动展示几何题解题过程的每一步，能够取代现有的图文对照展示解题过程的方 式，有利于方便直观地理解解题过程，提高了学生理解解题过程的效率和准确性，提升几何 题学习的质量，也大大节省了人力劳动资源。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明提供方法的流程框图。
[0045] 图2是本发明实施例中几何图识别的流程框图。
[0046] 图3是本发明实施例中图文对应展示方式的框图。
[0047] 图4是本发明实