A survey of visual and procedural handwriting analysis for neuropsychological assessment
- 1. Bahria University
- 2. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
- 3. Air University
- 4. Polytechnic University of Bari
- 5. University of Bari Aldo Moro
Description
Abstract To date, Artificial Intelligence systems for handwriting and drawing analysis have primarily targeted domains such as writer identification and sketch recognition. Conversely, the automatic characterization of graphomotor patterns as biomarkers of brain health is a relatively less explored research area. Despite its importance, the work done in this direction is limited and sporadic. This paper aims to provide a survey of related work to provide guidance to novice researchers and highlight relevant study contributions. The literature has been grouped into "visual analysis techniques" and "procedural analysis techniques". Visual analysis techniques evaluate offline samples of a graphomotor response after completion. On the other hand, procedural analysis techniques focus on the dynamic processes involved in producing a graphomotor reaction. Since the primary goal of both families of strategies is to represent domain knowledge effectively, the paper also outlines the commonly employed handwriting representation and estimation methods presented in the literature and discusses their strengths and weaknesses. It also highlights the limitations of existing processes and the challenges commonly faced when designing such systems. High-level directions for further research conclude the paper.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
حتى الآن، استهدفت أنظمة الذكاء الاصطناعي للكتابة اليدوية وتحليل الرسم في المقام الأول مجالات مثل تحديد هوية الكاتب والتعرف على الرسومات. وعلى العكس من ذلك، فإن التوصيف التلقائي للأنماط الحركية الخطية كمؤشرات حيوية لصحة الدماغ هو مجال بحث أقل استكشافًا نسبيًا. على الرغم من أهميته، إلا أن العمل المنجز في هذا الاتجاه محدود ومتقطع. تهدف هذه الورقة إلى تقديم دراسة استقصائية للأعمال ذات الصلة لتوفير التوجيه للباحثين المبتدئين وتسليط الضوء على مساهمات الدراسة ذات الصلة. تم تجميع الأدبيات في "تقنيات التحليل المرئي" و "تقنيات التحليل الإجرائي". تقوم تقنيات التحليل البصري بتقييم العينات غير المتصلة بالإنترنت للاستجابة الحركية الرسومية بعد الانتهاء. من ناحية أخرى، تركز تقنيات التحليل الإجرائي على العمليات الديناميكية التي ينطوي عليها إنتاج رد فعل حركي بياني. نظرًا لأن الهدف الأساسي لكلتا مجموعتي الاستراتيجيات هو تمثيل معرفة المجال بشكل فعال، تحدد الورقة أيضًا طرق تمثيل وتقدير خط اليد الشائعة الاستخدام المقدمة في الأدبيات وتناقش نقاط قوتها وضعفها. كما يسلط الضوء على قيود العمليات الحالية والتحديات التي تواجه عادة عند تصميم مثل هذه الأنظمة. وتختتم الورقة بتوجيهات رفيعة المستوى لمزيد من البحث.Translated Description (French)
Résumé À ce jour, les systèmes d'intelligence artificielle pour l'écriture manuscrite et l'analyse des dessins ont principalement ciblé des domaines tels que l'identification des écrivains et la reconnaissance des croquis. Inversement, la caractérisation automatique des modèles graphomoteurs en tant que biomarqueurs de la santé cérébrale est un domaine de recherche relativement moins exploré. Malgré son importance, le travail effectué dans ce sens est limité et sporadique. Cet article vise à fournir une enquête sur les travaux connexes afin de fournir des conseils aux chercheurs novices et de mettre en évidence les contributions pertinentes à l'étude. La littérature a été regroupée en « techniques d'analyse visuelle » et « techniques d'analyse procédurale ». Les techniques d'analyse visuelle évaluent des échantillons hors ligne d'une réponse graphomotrice après achèvement. D'autre part, les techniques d'analyse procédurale se concentrent sur les processus dynamiques impliqués dans la production d'une réaction graphomotrice. Étant donné que l'objectif principal des deux familles de stratégies est de représenter efficacement les connaissances du domaine, l'article décrit également les méthodes de représentation et d'estimation de l'écriture manuscrite couramment utilisées présentées dans la littérature et discute de leurs forces et faiblesses. Il met également en évidence les limites des processus existants et les défis couramment rencontrés lors de la conception de tels systèmes. Des orientations de haut niveau pour la poursuite de la recherche concluent le document.Translated Description (Spanish)
Resumen Hasta la fecha, los sistemas de Inteligencia Artificial para el análisis de escritura y dibujo se han dirigido principalmente a dominios como la identificación de escritores y el reconocimiento de bocetos. Por el contrario, la caracterización automática de los patrones grafomotores como biomarcadores de la salud cerebral es un área de investigación relativamente menos explorada. A pesar de su importancia, el trabajo realizado en esta dirección es limitado y esporádico. Este documento tiene como objetivo proporcionar una encuesta de trabajos relacionados para proporcionar orientación a los investigadores novatos y resaltar las contribuciones de estudios relevantes. La literatura se ha agrupado en "técnicas de análisis visual" y "técnicas de análisis procedimental". Las técnicas de análisis visual evalúan muestras fuera de línea de una respuesta grafomotora después de la finalización. Por otro lado, las técnicas de análisis procedimental se centran en los procesos dinámicos que intervienen en la producción de una reacción grafomotora. Dado que el objetivo principal de ambas familias de estrategias es representar el conocimiento del dominio de manera efectiva, el documento también describe los métodos de representación y estimación de escritura a mano comúnmente empleados presentados en la literatura y discute sus fortalezas y debilidades. También destaca las limitaciones de los procesos existentes y los desafíos que comúnmente se enfrentan al diseñar dichos sistemas. El documento concluye con instrucciones de alto nivel para futuras investigaciones.Files
      
        s00521-022-07185-6.pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (711.7 kB)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:5da81d78a12c5ea2df8f06c68fc9a21d | 711.7 kB | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مسح لتحليل خط اليد البصري والإجرائي للتقييم النفسي العصبي
- Translated title (French)
- Une enquête sur l'analyse de l'écriture visuelle et procédurale pour l'évaluation neuropsychologique
- Translated title (Spanish)
- Una encuesta de análisis de escritura visual y procedimental para la evaluación neuropsicológica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4224285703
- DOI
- 10.1007/s00521-022-07185-6
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W119542286
- https://openalex.org/W1529026127
- https://openalex.org/W1534508355
- https://openalex.org/W1538482441
- https://openalex.org/W1559125062
- https://openalex.org/W1559989686
- https://openalex.org/W1577581905
- https://openalex.org/W1840568686
- https://openalex.org/W1965622631
- https://openalex.org/W1968865483
- https://openalex.org/W1969247156
- https://openalex.org/W1970842281
- https://openalex.org/W1983075825
- https://openalex.org/W1983221878
- https://openalex.org/W1984959457
- https://openalex.org/W1985890328
- https://openalex.org/W1989159539
- https://openalex.org/W2000596426
- https://openalex.org/W2000895760
- https://openalex.org/W2000990568
- https://openalex.org/W2007584292
- https://openalex.org/W2008622601
- https://openalex.org/W2012421777
- https://openalex.org/W2021589789
- https://openalex.org/W2022284754
- https://openalex.org/W2024281406
- https://openalex.org/W2032267642
- https://openalex.org/W2040320186
- https://openalex.org/W2050843443
- https://openalex.org/W2058561514
- https://openalex.org/W2059288665
- https://openalex.org/W2065097933
- https://openalex.org/W2066594816
- https://openalex.org/W2074941834
- https://openalex.org/W2075683868
- https://openalex.org/W2076107430
- https://openalex.org/W2077023404
- https://openalex.org/W2078146005
- https://openalex.org/W2079465034
- https://openalex.org/W2079605091
- https://openalex.org/W2081635149
- https://openalex.org/W2083023219
- https://openalex.org/W2085384912
- https://openalex.org/W2087309216
- https://openalex.org/W2090198576
- https://openalex.org/W2091129439
- https://openalex.org/W2092018553
- https://openalex.org/W2101261726
- https://openalex.org/W2103765678
- https://openalex.org/W2120315872
- https://openalex.org/W2128886020
- https://openalex.org/W2142069714
- https://openalex.org/W2143176825
- https://openalex.org/W2157594323
- https://openalex.org/W2163078588
- https://openalex.org/W2163492572
- https://openalex.org/W2265145536
- https://openalex.org/W2294494739
- https://openalex.org/W2295274440
- https://openalex.org/W2330401393
- https://openalex.org/W2396666837
- https://openalex.org/W2433409063
- https://openalex.org/W2501591283
- https://openalex.org/W2506743715
- https://openalex.org/W2507652798
- https://openalex.org/W2509693243
- https://openalex.org/W2510413224
- https://openalex.org/W2510978132
- https://openalex.org/W2515925078
- https://openalex.org/W2522010881
- https://openalex.org/W2554071038
- https://openalex.org/W2560609153
- https://openalex.org/W2571249557
- https://openalex.org/W2578824337
- https://openalex.org/W2579747565
- https://openalex.org/W2594501962
- https://openalex.org/W2601511134
- https://openalex.org/W2611491007
- https://openalex.org/W2611722131
- https://openalex.org/W2620075167
- https://openalex.org/W2736443450
- https://openalex.org/W2753612061
- https://openalex.org/W2761622929
- https://openalex.org/W2777421064
- https://openalex.org/W2785796590
- https://openalex.org/W2795413565
- https://openalex.org/W2796025704
- https://openalex.org/W2799792064
- https://openalex.org/W2804681111
- https://openalex.org/W2805018179
- https://openalex.org/W2888381319
- https://openalex.org/W2888546305
- https://openalex.org/W2889392066
- https://openalex.org/W2890197985
- https://openalex.org/W2894696376
- https://openalex.org/W2899752978
- https://openalex.org/W2906468416
- https://openalex.org/W2909044817
- https://openalex.org/W2913459058
- https://openalex.org/W2943846830
- https://openalex.org/W2971278655
- https://openalex.org/W2983082297
- https://openalex.org/W2990167713
- https://openalex.org/W2995808388
- https://openalex.org/W3003050082
- https://openalex.org/W3003195977
- https://openalex.org/W3048672684
- https://openalex.org/W3049319553
- https://openalex.org/W3097413421
- https://openalex.org/W3107819938
- https://openalex.org/W3107914091
- https://openalex.org/W3114196748
- https://openalex.org/W3133016770
- https://openalex.org/W3134127288
- https://openalex.org/W3158403101
- https://openalex.org/W3201923739
- https://openalex.org/W41974868
- https://openalex.org/W4211049261
- https://openalex.org/W4214732854
- https://openalex.org/W4253160083
- https://openalex.org/W4388251089
- https://openalex.org/W4389830531
- https://openalex.org/W651517934