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Graph Edit Distance for the analysis of children’s on-line handwritten arithmetical operations

Authors :
Lods, Arnaud
Anquetil, Eric
Macé, Sébastien
intuitive user interaction for document (IntuiDoc)
MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Learn&Go
With the support from the LabCom ScriptAndLabs founded by the ANR ANR-16-LVC2-0008-01. With the support from the ANRT.
ANR-16-LCV2-0008,ScriptAndLabs,Analyse et Interprétation en-ligne d'écriture et de tracés manuscrits pour l'apprentissage actif dans l'e-éducation(2016)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Lods, Arnaud
Analyse et Interprétation en-ligne d'écriture et de tracés manuscrits pour l'apprentissage actif dans l'e-éducation - - ScriptAndLabs2016 - ANR-16-LCV2-0008 - LABCOM - VALID
Source :
17th International Conference on Frontiers in Handwriting Recognition, 17th International Conference on Frontiers in Handwriting Recognition, Sep 2020, Dortmund, Germany
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; This paper is based on a research project aiming at improving learning arithmetic operations at school using pen-based tablets. Given an arithmetic operation instruction, the goal is to analyze a child's handwritten answer. This comes down to find if any mistakes are made and their nature. An adapted representation and similarity search are needed for this analysis. In this paper, we propose to use a valued graph representation for handwritten arithmetical operations. To produce the analysis, we compute a similarity search with the corresponding expected answer using Graph Edit Distance (GED). To make up for the uncertainty of the noisy handwritten input recognition, we produce several segmented graph hypotheses for a single answer. Using the GED, we are able to correlate each hypothesis to the instruction graph. It enables to highlight multiple kinds of mistakes a child can make. The GED computation being a NP-complete problem, we propose to use sub-graph isomorphism: we partially match the instruction on each hypothesis in polynomial time to cut part of the tree search. Experiments were conducted on an in-house dataset composed of 400 handwritten arithmetical additions written by children on pen-based tablet. The time required for the GED computation is evaluated. We are able to match the complete operation in reasonable time on larger graphs while finding most of the time the best corresponding hypothesis.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
17th International Conference on Frontiers in Handwriting Recognition, 17th International Conference on Frontiers in Handwriting Recognition, Sep 2020, Dortmund, Germany
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..a54883f29b6db355de249916954ebfa7