手写运动包括书写和绘画，是学龄儿童必备的精细动作技能。手写运动的熟练掌握对儿童的学业发展、认知和自尊都至关重要。手写技能的习得依赖于生理成熟、学业指导和练习强化，因而学龄阶段是手写技能发展的关键时期。分析研究学龄儿童的手写运动，有助于了解儿童的精细运动和认知发展机制，并且为儿童运动障碍疾病或发育神经类疾病提供诊断和治疗依据。　　数字手写设备的快速发展为手写过程及手写结果的量化评估提供了技术手段。目前，儿童手写运动研究集中在健康组和患者组的特征对比上，只有少量学者开展了儿童手写发展特点研究。在特征提取方面，多从运动学角度出发，缺乏对手写运动细节特点尤其是动力学特点的度量。此外，现有研究主要基于统计学方法进行特征分析，并未真正实现对手写运动的量化评估。有效的手写特征提取以及手写障碍量化分类都需要模式识别方法的支撑。综合考虑以上几点，本文针对学龄儿童绘画运动，从运动学和动力学角度开展了健康儿童手写运动发展特点量化研究，并采用模式识别方法对不同手写能力儿童进行了稳定性评估和量化分类。论文的主要研究内容如下:　　(1)健康儿童手写发展特点量化研究:基于直线绘画运动和圆绘画运动，从笔迹几何特征、运动学特征和动力学特征三个方面，对1-5年级健康学龄儿童精细运动的发展趋势进行横向分析。几何特征包括笔迹长度、直线向量长度和圆纵向直径，运动学特征有绘画时长、平均速度和速度曲线峰值点个数(NPV)。在动力学特征方面，除平均正向压力外，还提出了两个细节特征指标:施力方向调整归一化指标(NFR)和画圆运动中精细控制变异性指标(VFC)。特征分析发现儿童精细运动的逐渐掌握和发育成熟表现为平均绘画速度的增加，以及平均绘画时间、NPV、NFR和VFC指标值的下降。关于NFR和VFC特征指标的分析结果表明动力学分析是手写研究的另一个重要方面。　　(2)基于动态时间规整算法的儿童手写稳定性评估研究:采用动态时间规整算法(Dynamic Time Warping，DTW)，实现对不同长度手写特征时间序列的非线性匹配，并提取匹配特征指标用于衡量手写运动的稳定程度。在形状匹配的基础上计算经典DTW距离和改进的DTW距离，以及两个匹配路径特征（路径规整程度和扭曲匹配比率）。另外，分别对速度、施力角度和正向笔压力一维特征序列进行DTW匹配，并提取经典DTW距离和匹配路径特征。在手写水平较高组儿童和手写水平较低组儿童间的差异显著性检验表明，匹配路径特征以及改进的匹配距离特征具有显著的组间差异，从而验证了基于DTW的手写稳定性特征指标用于儿童手写技能评估的有效性。　　(3)基于高斯混合模型的儿童手写量化分类研究:对手写水平较高组儿童和手写水平较低组儿童，提取手绘圆样本特征向量，采用高斯混合模型(GaussianMixture Model，GMM)进行量化分类。在根据单样本后验概率进行分类决策的条件下，对比分析了运动学特征向量、动力学特征向量、稳定性特征向量及它们的组合特征向量的分类识别率，发现在运动学特征和稳定性特征组合的情况下，达到了相对较高的分类识别率。随后，将运动学特征和稳定性特征组合特征向量用于模型训练，分别根据两样本和四样本累积概率进行分类决策，并在四样本分类条件下得到最佳识别率95.45％。　　通过上述三个方面的研究，本文提供了手写动力学细节特征和稳定性特征提取方法，验证了模式识别方法用于儿童手写运动量化评估的有效性，为儿童手写运动障碍评估提供了有效的技术手段。