Analýza pohybu rukopisu je studium a analýza pohybů spojených s rukopisem a kresbou. Tvoří důležitou součást grafonomiky, která vznikla po „International Workshop on Handwriting Movement Analysis“ v roce 1982 v Nijmegenu v Nizozemsku. Stala se první z pokračující série mezinárodních konferencí o gramofonové grafice. Prvním hmatatelným milníkem grafonomiky byl Thomassen, Keuss, Van Galen, Grootveld (1983).
Rukopis je historicky nejširší vyučovanou motorickou dovedností. Je také jednou z prvních a často jedinou motorickou dovedností, kterou se děti naučí na základní škole. Trvá roky praxe a zrání, než člověk zvládne dovednost písma pro dospělé. Rukopis se nepovažuje pouze za jediný pohyb, který zanechává viditelnou stopu inkoustu na papíře (výrobku), ale může být také považován za pohyb (proces). Pochopení výrobku písma nebude úplné, dokud nebude pochopen proces písma. Proto byl pohyb písma zkoumán od doby, kdy byly dostupné měřicí techniky.
Než však byli zájemci o studium pohybů rukopisu schopni zaznamenávat a zpracovávat pohyby rukopisu, bylo zapotřebí tří komponent: zařízení pro zachycení pohybů rukopisu, laboratorní počítače pro ukládání a zpracování údajů o pohybech a počítačový software, který výzkumníkovi umožňuje provádět tento úkon podle specifických experimentálních paradigmat bez potřeby programování netestovaného vlastního softwaru. Software pro analýzu pohybů rukopisu se používá také pro studium kreslení, koordinace zraku a ruky nebo jakékoli jiné situace, kdy si výzkumník přeje zaznamenávat pohyby pomocí pera.
Nejčasnější zařízení pro zachycení pohybů rukopisu
Nejstarší laboratorní počítače
Rukopisné pohyby jsou rychlé, neopakující se s primární frekvencí kolem 5 Hz a šířkou pásma kolem 10 Hz. Zatímco vzorkovací frekvence 20 Hz by teoreticky stačila, upsampling pomůže vizualizovat detailní Lissajousovo písmo a tahy kreslení. Upřednostňovanou metodou byly vyšší vzorkovací frekvence jako 100 Hz, protože to by také umožnilo low-pass filtrování nebo vyhlazování dat, snížení zařízení a kvantifikační šum o faktor √5. Laboratorní počítač bude potřeba pro ukládání, zpracování a vizualizaci obrovského množství vzorků. Trvalo více než 50 let, než byly počítače k dispozici v laboratořích. Elektronické analogové počítače mohly být použity to nebylo, dokud se digitální počítače nedostaly na dosah pro výzkum:
Wang Laboratories,
Digital Equipment Corporation (DEC),
Apple Inc,
IBM PC (Personal Computer),
Norsk Data,
Atari, Osborne Computer Corporation, a
Data General.
Bohužel, většina těchto inovativních mini a mikropočítačových společností ukončila svůj provoz.
Zařízení pro záznam pohybu pera
Zařízení pro zachytávání rukopisu na bázi pera byla vyvinuta, ale nikdy nedosáhla přesnosti tabletů. V současné době se na trhu objevuje mnoho nových systémů, které rukopis „zaznamenávají“, například systémy od společnosti Anoto, a také systémy na bázi EMG.
Mnoho systémů záznamu pohybu pera zachycuje nejen souřadnice x a y horní části pera, ale také axiální tlak pera, náklon x a y nebo nadmořskou výšku a azimut hlavně pera.
Systémy pro měření pohybu písma mohou zachytit:
Volitelně mohou digitizéry dodat orientaci pera vzhledem k tabletu:
V ideálním případě by měla být každá sada souřadnic vzorkována současně a na fixní frekvenci a měla by obsahovat časová razítka na souřadnici, aby došlo ke korekci neichronního vzorkování. Mezi další vlastnosti, které mohou být měřeny digitizéry (většinou v minulých modelech), patří výška pera, rotace pera a síly úchopu (např. v oblastech úchopu 3 prsty).
Software pro analýzu pohybu rukopisu
Všechny komponenty existovaly pro analýzu pohybu rukopisu, aby získala dynamiku. Rukopisné pohyby jsou studovány z mnoha oborů včetně kineziologie, vědy o lidském pohybu, biomechaniky ruky, řízení jemné motoriky, rukodělnosti, interakce člověka s počítačem, vizuomotorického ovládání, vizuální zpětné vazby, cílených pohybů, kreslení, experimentální psychologie, psychiatrie, extrapyramidových příznaků (EPS) nebo vedlejších pohybových účinků v důsledku medikace, neurologie, pohybových poruch, Parkinsonovy choroby, dystonie, spisovatelské křeče, fyzioterapie, opravného rukopisu výuka, pracovní terapie, vývoj dítěte, vývojové poruchy, vzdělávání, základní vzdělávání, domácí vzdělávání, převýchova, lingvistika, jazyk, komunikace, koktání, zkoumání forenzních dokumentů, analýza dokumentů, zkoumání forenzních dokumentů nebo jejich zkoumání, ověřování a identifikace podpisů, analýza obrazu rukopisu, informatika, umělá inteligence, rozpoznávání rukopisů atd.
Další vlna se skládala z baleného softwaru, který mohl být zpřístupněn pro záznam rukopisu na mnoha místech. Většina původních softwarových systémů byla vyvinuta výzkumníkem, který byl často jediný, kdo byl schopen jej používat. I dnes je stále velkým úspěchem zpřístupnit software jako balíček, který může být nainstalován na neznámém počítači a může být použit po krátkém seznámení ostatními uživateli, kteří nebyli zapojeni.
V posledních několika letech se na trhu objevily softwarové balíčky, které mohou využít mnozí další badatelé, kteří se zajímají o oblast analýzy pohybu písma.
Pullmanova spirální akvizice a analýza
Dalším systémem pro analýzu rukopisu je Neuroskill od Verifaxu, Boulder, Colorado, USA, který byl založen v roce 1990 Dr. Ruth Shrairmanovou a Alexem Landauem. Neuroskill byl navržen pro biometrické měření, bezpečnostní účely a účinky léků na Parkinsonovu nemoc a má mnoho aplikací při poruchách pohybu. Verifax zahájil činnost s cílem vyvinout biometrický nástroj pro ověřování podpisů na dálku (VeriFax Autograph Technology). Verifax vyvinul další dvě aplikace využívající aplikačně specifické modifikace jejich upraveného softwaru Neuroskill: Aplikace pro screening a detekci zneužívání návykových látek, monitorování toxických inhalátorů a ohrožení životního prostředí a přesnou identifikaci podpisu pro ochranu bezpečnosti/soukromí a detekci padělků. Cílové trhy by mohly zahrnovat centra neuromuskulárních chorob, kliniky pro zneužívání drog a alkoholu, centra pracovního zdraví a bezpečnostní průmysl. V tomto procesu uplatnily svou technologii pro biometrická měření jako nástroj klinického monitorování pro lékaře vyšetřující neuromuskulární choroby.
V roce 2003 získal NeuroSkill americký patent 6 546 134: „Systém pro hodnocení jemné motoriky u lidí“. Jejich metoda odhaduje stabilitu, plynulost a synchronizaci pohybu pisatele jako kvantifikační měřítka neurologické funkce pomocí jejich korelační funkční analýzy (CFA) behaviorálních signálů. CFA vrací číselné skóre a grafy vyjadřující stabilitu tahů rukopisu a charakteristiky fázových distorzí při reprodukci kurzívních vzorků.
Další aplikací bylo hodnocení osob s kritickými schopnostmi (např. piloti leteckých společností, řidiči autobusů) z hlediska tělesných a duševních poruch způsobených stresem, fyziologickými poruchami a zneužíváním alkoholu a drog pomocí jejich patentovaného psacího nástroje VeriFax Impairoscope. Tato poslední aplikace přinesla možnost využití vesmírné varianty Impairoscope pro hodnocení výkonnosti astronautů s ohledem na dopady stresu, únavy, nadměrného pracovního zatížení, hromadění toxických chemikálií v rámci vesmírného stanoviště atd.
Na univerzitě v Haifě vyvinuli Dr. Sara Rosenblumová a Patricia L (Tamar) Weissová s kolegy počítačové hodnocení rukopisu: POET: Penmanship Objective Evaluation Tool pomocí softwarových nástrojů MATLAB. Sloužil k aplikaci vizuálních podnětů a k záznamu a analýze pohybů rukopisu. Zkoumali Air Phenomenon: Pohyby pera nad papírem (vzdušné tahy). Nejstarší zmínka o POETu byla v Rosenblumu, Parushi, Epstainu a Weissovi (2003).
Prodloužená zkouška kreslení (EDT)
Organizace analýzy rukopisu
Caligiuri, M.P., Teulings, H.L., Dean, C.E., Niculescu, A.B., Lohr, J.B. (2009a). Handwriting Movement Kinematics for Quantifying EPS in Patients Treated with Atypical Antipsychotics. Psychiatry Research (in press).
Caligiuri, M.P., Teulings, H.L., Dean, C.E., Niculescu, A.B., Lohr, J.B. (2009b). Handwriting Movement Analyses for Monitoring Drug-Induced Motor Side Effects in Schizophrenia Patients Treated with Risperidone. Human Movement Sciences (in press).
De Jong, W.P., Hulstijn, W., Kosterman, B.J.M., & Smits-Engelsman, B.C.M. (1996). Software OASIS a jeho aplikace v experimentálním výzkumu rukopisu. In M.L. Simner, C.G. Leedham, & A.J.W.M. Thomassen (Eds.), Handwriting and drawing research: Basic and applied issues (pp. 429-440). Amsterdam: IOS Press.
Glenat, S.,Heutte, L., Paquet, T.,Mellier, D. (2005). Computer-Based Diagnosis of Dyspraxia: the MEDDRAW project, to appear in 12th Conference of the International Graphonomics Society, IGS 2005, Salerno, Italy, June 2005.
Kaplani, E., Guest, R.M., Fairhurst, M.C. (2005). Feature-based Assessment of Visuospatial Neglect Severity in a Computer-based Line Cancellation Task, 12th Conference of the International Graphonomics Society, IGS 2005, Salerno, Italy, June 2005.
Marquardt, C., Mai, N. (1994). Výpočetní postup pro analýzu pohybu písmem. J Neurosci Methods. Apr;52(1):39-45.
McAllister, C.N. (1900). Výzkum: Pohyb používaný v rukopisu. Yale Psychological Laboratory, 8, 21-63.
Morgenthaler, G.W., Shrairman, R., Landau, A. (1998). Space technology and applications international forum – 1998. AIP Conference Proceedings, Volume 420, pp. 736-742 (1998).
Pullman, SL. (1998). Spirální analýza: nová technika měření chvění digitalizačním tabletem. Mov Disord. 13 Suppl 3:85-9.
Romero, D.H., & Teulings, H.L. (2003). Analýza pohybu v pohybech zaměřených na cíl. H.L. Teulings, Van Gemmert, A.W.A. (Eds.), Proceedings of the 11th Conference of the International Graphonomics Society (IGS2003), 2.-3. listopadu 2003, Scottsdale, Arizona, USA. ISBN 0-9746365-0-9. (s. 103-106).
Rosenblum, S., Parush, S., Epstain, L., Weiss, P.L. (2003). Process Versus Product Evaluation of Poor Handwriting among Children with Developmental Dysgraphia and ADHD. In H.L. Teulings & A.W.A. Van Gemmert. Proceedings of the 11th Conference of the International Graphonomics Society. USA; Scottsdale Arizona. p. 169-173.
Písmo, E.W. (1895). Nový přístroj. Studie z Yaleovy psychologické laboratoře, III, 106.
Teulings, H.L., & Maarse, F.J. (1984). Digitální záznam a zpracování
rukopisných vět. Human Movement Science, 3, 193-217.
Teulings, H.L. & Romero, D.H. (2003). Submovement analysis in learning cursive handwriting or block print. In H.L. Teulings, A.W.A. Van Gemmert (Eds.), Proceedings of the 11th Conference of the International Graphonomics Society (IGS2003), 2-3 November 2003, Scottsdale, Arizona, USA. ISBN 0-9746365-0-9. (s. 107-110).
Teulings, H.L. & Van Gemmert, W.A. (2003). Cílově řízené pohyby ve výběru menu v rozhraní počítač-uživatel. In H.L. Teulings, Van Gemmert, A.W.A. (Eds.), Proceedings of the 11th Conference of the International Graphonomics Society (IGS2003), 2.-3. listopadu 2003, Scottsdale, Arizona, USA. ISBN 0-9746365-0-9. (s. 99-102).
Thomassen, A.J. W.M., Keuss, P.J.G., Van Galen, G.P., Grootveld, C. (Eds.) (1983). Motor Aspects of Handwriting. Acta Psychologica, Vol. 54.
Vuillermot, S, Pescatore, A, Holper, L, Kiper, D and Eng, K. (2009). An Extended Drawing Test for the Assessment of Arm and Hand Function with a Performance Invariant for Healthy Subjects. Journal of Neuroscience Methods 177(2): 452-460.