CN101957682A - 载荷识别交互式电子白板及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载荷识别交互式电子白板的实现方法。该发明属于电子信息领域。载荷识别交互式电子白板系统包括：白板(1)、力学传感器(2)、变送器(3)、放大器(4)、多路开关(5)、A/D采样(6)、数据处理模块(7)、通信模块(8)、PC机(9)、投影仪(10)。使用本方法使用力学传感器作为交互式电子白板的感应元件，通过测试白板多点形变，将传感器数据归一化处理后，使用模式识别技术，实现对触点的定位以及笔划粗细的表现。该方法制作的交互式电子白板具有结构简单、可靠性高、安装维护要求低，成本低，适应性好，容易实现大版面制作，不需要专用笔等优点。该方法也可以用于触摸屏制作。

Description

载荷识别交互式电子白板及实现方法

一、技术领域

本发明的基于载荷识别技术的交互式电子白板属于电子信息领域，涉及力学、传感器技术以及模式识别技术在电子白板与触摸屏上的应用。

二、背景技术

交互式电子白板可以与电脑进行信息通讯，将电子白板连接到PC机，并利用投影机将PC上的内容投影到电子白板屏幕上，在专门的应用程序的支持下，可以构造一个大屏幕、交互式的协作会议或教学环境。利用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作，可以运行任何应用程序，可以对文件进行编辑、注释、保存等在计算机上利用键盘及鼠标可以实现的任何操作。

交互式电子白板根据感应技术不同主要包括以下几种：电阻膜、电磁感应、红外、超声波、CCD、光信息处理技术等。

(1)电阻膜

电阻膜电子白板基本结构是由多层膜组成，包括水平线电阻膜、绝缘网格、导电膜、绝缘网格、垂直电阻膜等，组合膜与使用区域大小相同。工作原理是在电阻膜上加一个固定的电压，在没有外力作用下，导电膜不接触电阻膜，没有电压被测得，不会有定位的信息反应。当用硬物压在电阻膜的某一点时，电流通过导电膜被测试电路读取，就像从一个电位器中点测试到一个变动的电压，这个电压与触摸点的位置有关，根据从水平和垂直方向读取的电压，可以换算为触摸点的X，Y方向位置。

优点：定位相对准确，无需专用笔。

缺点：耐用性差，怕划伤，反应速度较慢，无法做超大面积，白板笔不支持鼠标右键等功能，对计算机操作较困难。

(2)激光技术

使用激光跟踪原理的电子白板两侧各有一激光发射器。电子白板启动后，激光发射器发出激光扫射电子白板表面，特质笔具有感应激光的功能，这样使用感光笔在电子白板上操作时，激光发射器会扫描到感光笔的位置。

优点：定位准确。

缺点：成本较高，必须使用专用笔，无压感反应。

(3)电磁波技术

电磁波是可以通过空气和绝缘物体进行传播，电磁感应式是采用一支可以发射电磁波的笔，水平垂直两个方向排列的接收线圈膜组成，膜的大小与显示区域相同。定位原理是，发射电磁波的笔按间歇方式发射电磁波，当笔靠近接收线圈的膜时，线圈上会感应到笔发射的电磁波。离笔最近的线圈组感应到的电动势越高，根据水平方向和垂直方向感应到的电动势，通过计算可以获得笔所在的X、Y坐标位置。

优点：定位准确、精度高，可靠性高、寿命长，响应速度较快，书写过程中有压感，即根据书写的轻重不同，笔触的粗细会不同。

缺点：必须使用专用笔，不能做触摸操作。反应速度不够快；难以实现超大面积的版面制作。

(4)红外线技术

由密布在显示区四周的红外线接收和发射管构成水平和垂直方向的扫描网格，形成一个扫描平面网，当有物体阻挡住网格中的某对水平和垂直扫描线时，就可以通过被阻挡的水平和垂直方向的红外线位置确定X、Y坐标。

优点：定位准确、精度较高，无需专用笔，使用寿命较长，响应速度较快。

缺点：无压感反应、受强光和灰尘的影响。

(5)超声波技术

在屏幕的两边放置两个按固定距离分布的超声波接收装置，用于定位的笔是一个超声波发射器，当笔移动在屏幕的表面时，所发射的超声波沿屏幕表面被接收器检测到，由接收到超声波的时间可以换算笔与两个接收器的距离。

优势：定位相对准确；适应性强；可在不同面积的设备上使用

劣势：定位精度不均匀；受温度影响较大；需用专用笔书写。

(6)CCD光扫描技术

CCD光扫描原理是：在显示区域的一边设置两个固定距离的CCD线阵探测器和红外发射器，对准显示区域。在显示区域的另外三边设置可以反射光线的反射膜，在没有物体阻挡时，线阵CCD检测到的是一条完整的光带。当有物体在显示区域中挡住光线传播路径时，在线阵CCD检测到的光带中会出现无反光区域，分布在两个角的CCD分别检测到的遮挡区域反应在线阵CCD的对应区域，根据对应的区域计算出物体在显示区域的位置，是一种交叉点测试定位方式。

此技术为较新的技术，未完全成熟，其最大的优点是可做多点同时触摸，除少数厂家在尝试性使用外，还未完全普及。

目前常用的电子白板的感应技术中，有的白板制作复杂，器件和维护成本高，难以实现超大面积的版面制作。如电阻膜技术、红外技术、电磁波技术、CCD光扫描技术等。超声波定位技术对白板无特殊要求，容易实现大版面制作，但是对元器件的要求高，一对超声波检测器的元器件性能要求必须一致，在实际应用中难以实现；器件容易受到温度变化的影响，定位稳定性较差；需要专用的笔，笔上通常还需要激光器用于指示目标，同时照在白板上的漫反射光还用于通知超声波接收器开始计时，技术复杂调试与维护难度大。

三、发明内容：

发明目的

本发明目的在于提供一种采用力学原理，使用力学传感器技术(如，应变、位移、转角、压力传感器等)，利用模式识别技术，根据白板受力形变，识别加载在白板上载荷的位置及大小，从而实现对笔的定位与笔触大小的识别。

一种载荷识别交互式电子白板，其特征在于：包括白板、安装于白板上的若干力学传感器，其中每个力传感器与一个变送器、一个放大器组成一条载荷采样电路；若干载荷采样电路并联后依次与多路开关、A/D采样、数据处理模块、通信模块、PC机、投影仪相联。

上述载荷识别交互式电子白板的实现方式，其特征在于：使用力学传感器作为交互式电子白板的感应元件，通过测试白板多点形变，将传感器数据归一化处理后，使用模式识别方法，实现对触点的定位以及笔划粗细的表现，其具体过程包括：

步骤1：交互式白板的定位

(1-1)、投影仪将PC机屏幕上的内容投影在白板上，白板上的投影区域与PC机的屏幕一一对应；

(1-2)、驱动程序在PC机屏幕依次显示多个定位点，利用投影仪将这些定位点投影在白板上；用户在白板投影区内，依照白板上显示的定位点出现的顺序，在白板上依次点击定位点，同时系统将记录粘贴在白板背面的力传感器数据，记录白板形变；

(1-3)、系统将每个定位点的传感器形变数据进行归一化处理，定位点对应的PC机屏幕坐标一起，形成定位样本集，定位样本定义为：

${\stackrel{\→}{S}}_i={\left(\begin{array}{ccc}x& y& \stackrel{\→}{e}\end{array}\right)}^T$

其中，

作为神经网络输入信息，定位点屏幕坐标(x y)为神经网络的输出信息；

(1-4)、根据上述定位样本集，训练神经网络，并使用神经网络建立起白板形变与PC机屏幕坐标的对应关系；存储样本数据以及神经网络参数，只要投影仪不调整，则下一次使用白板时，就无需再次采集样本；

步骤2：定位之后白板就进入工作状态

(2-1)、当用户接触白板时，白板发生形变，系统循环检测力传感器形变数据，将力传感器形变数据进行归一化处理，使用神经网络，计算出触点的PC机屏幕坐标，同时通过投影仪将该点鼠标位置或笔迹投影在白板对应的显示位置，从而实现白板显示区上触点与投影点的同步；

上述步骤1和步骤2中涉及的归一化算法

1、当单击白板上某点时，白板发生形变，所记录的多个传感器数据组成一个向量

其中，ε_i为单个传感器数据，i为传感器标号，n为布置在白板上的传感器数量；

所谓的归一化处理，就是将传感器数据向量除以该向量的模，得到传感器数据向量的单位向量

a为向量的模；

其中

i为传感器标号，n为布置在白板上的传感器数量；

对于线弹性材料，根据虎克定律有：

$F=\stackrel{\→}{K}\stackrel{\→}{E}=a\stackrel{\→}{K}\stackrel{\→}{e}$

为刚度矩阵，在弹性形变范围内，

为常矩阵，a与载荷大小成正比，单位向量

与载荷大小无关，对于四周固支结构，

只与定位点在白板位置有关。

上述载荷识别交互式电子白板的实现方式，其特征在于还包括将白板笔施加压力大小转换为笔触粗细的过程；

在白板不同的不同位置刚度不同，相同的载荷施加在白板的不同位置上，应变向量的模大小不一样。虽然，应变向量的模的大小可以反映施加载荷的大小。但是，无法直接从应变向量的模，获得载荷大小。因此，可以在一个位置上施加已知大小的载荷，称为参考载荷。该载荷所产生的应变向量模，称为参考模。当在该位置施加未知大小的载荷时，该未知载荷称为待识别载荷。待识别载荷的模，称为实测模。比较实测模与参考模的大小，就可以获得未知载荷的大小；

系统在交互定位阶段，只要在采集定位点样本时，对白板上每个点位点施加大小相等的压力作为参考载荷，求的各定位点的应变向量的模，为各个样本点的参考模，它反映了在白板上某个点的刚度，在白板不同点的刚度不同，则参考模a的大小也不同；

所述步骤1中，建立定位样本集这一过程中，若要在白板上呈现出笔触变化，则样本除了有屏幕坐标以及传感器数据外，还应加上传感器数据向量的模作为参考模，即定位样本定义为：

${\stackrel{\→}{S}}_i={\left(\begin{array}{cccc}x& y& a& \stackrel{\→}{e}\end{array}\right)}^T$

其中，作为神经网络输入信息，定位点屏幕坐标(x y)以及传感器数据向量的模a，为神经网络的输出信息；

所述步骤2，当系统转入工作状态时，系统检测力传感器形变数据，进行归一化处理后，得到实测数据单位向量

以及实测应变向量的模，使用神经网络，计算出触点的PC机屏幕坐标以及该点的参考模。笔在白板的触点位置由PC机屏幕坐标决定，笔触大小由实测模与参考模的比值决定。

2、有益效果

该方法采用力学原理，使用力学传感器技术(如，应变、位移、转角、压力传感器等)，利用模式识别技术，根据白板受力形变，识别加载在白板上载荷的位置及大小，从而实现对笔的定位与笔触大小的识别。由于采用模式识别技术以及成熟的力学传感器技术，在制作过程中对传感器安装精度要求不高，少量传感器就可以实现定位要求，不需要专用笔，成本低。传感器的数量以及载荷定位算法与版面大小无关，该方法适应性好，可以适应不同版面大小。

本发明采用了成熟的力学传感器及其相关设备作为感应装置，并且对传感器安装位置精度无严格要求，设备可靠，白板安装调试以及维护简单。由于采用模式识别技术，传感器数量与版面大小无关，适应性好，容易制作大版面白板。由于采用归一化数据作为样本，每个定位点只要采集一次数据，因此操作不会比现有的白板复杂，并且可以通过向量模的大小推测笔触粗细。

四、附图说明

图1是载荷识别交互式电子白板系统组成示意图。

图2是定位点分布示意图。

图3是4只电阻应变片传感器布局示意图。

图4使用数据采集卡的交互式电子白板系统组成示意图。

图中标记名称：1、白板，2、力学传感器，3、变送器，4、放大器，5、多路开关，6、A/D采样，7、数据处理模块，8、通信模块，9、PC机，10、投影仪。

五、具体实施方式

1)交互式白板的工作流程

交互式白板不但作为投影仪的显示区域，还代替鼠标作为用户与PC机的交互设备。白板笔在白板上的操作等同于与鼠标在PC机屏幕上的操作。因此，使用交互式白板首先应建立投影显示区域与PC机屏幕的对应关系，这个过程称为定位。白板只有经过定位后才能将白板上的位置与PC机屏幕坐标一一对应，才能将白板上的操作正确地映射到PC机屏幕，从而使得投影在白板上的鼠标能够跟踪白板笔的位置。让用户感觉在白板上使用笔的操作就像是用鼠标对屏幕操作。

交互式白板在定位时，通常在屏幕上依次显示多个定位点，并将这些定位点投影在白板上。用户在白板上点击某个定位点时，系统将记录该定位点的屏幕坐标和传感器数据，这一组数据称为定位样本。定位的过程实际就是记录定位样本训练神经网络的过程。所有定位样本称为定位样本集。

定位之后，白板就进入工作状态。在工作状态下，系统循环检测感应信号，将感应信号与定位样本集中所有定位样本进行比较，计算出当前白板笔的位置信息，同时计算笔触粗细，时时传送到PC机上，显示在PC机的屏幕上，并通过投影仪投影在白板上，实现笔触位置与投影位置同步，以及笔触大小的显示。

2)载荷识别交互式电子白板的工作原理

本方法使用力传感器技术和模式识别技术的制作交互式电子白板，如图1所示，系统包括：白板(1)、力学传感器(2)、变送器(3)、放大器(4)、多路开关(5)、A/D(6)、数据处理模块(7)、通信模块(8)、PC机(9)、投影仪(10)，如图1所示。白板用于投影仪的显示区域，是触摸(施加力)对象。白板可以为四周固支结构，所采用的材料需要是线弹性材料，即加载在白板上的力与形变成正比。力学传感器可以采用应变传感器、位移传感器、转角传感器等。多个传感器以一定的布局布置在白板上，用于检测白板多个位置的形变。当手指或白板笔以一定大小力量接触白板时，传感器检测白板的形变，并通过变送器将变形梁转化为电压信号。多个传感器数据通过A/D转换后。送入数据处理模块。数据处理模块将各个通道的白板形变数据通过神经网络，推测笔的位置(载荷位置)以及笔触粗细(载荷大小)。通信模块将识别结果传送到PC机，PC机将做相应的操作，投影机将PC上的内容投影到电子白板屏幕上。

3)载荷识别交互式电子白板的定位

载荷识别交互式电子白板同样也需要定位过程。运行PC机上的白板系统软件，该软件首先进入定位状态，进行样本采集。在该状态下，采集各个定位点信号，即按一定顺序，轮流在屏幕上显示如图2所示的定位点(2)，这些点同时通过投影仪投影在白板(1)上；用户按照定位点出现的顺序，点击白板上出现的定位点，数据处理系统同时记录该点接触时的形变数据。形变数据经过归一化处理后，与该定位点的像素坐标一起作为定位样本。所有定位点的样本集合，称为样本集。使用样本集对神经网络进行训练。

4)形变数据归一化处理方法

载荷识别交互式电子白板的形变数据归一化处理方法如下：

当单击某个定位点时，白板发生形变，所记录的多个传感器数据组成一个向量

$\stackrel{\→}{E}={\left(\begin{array}{cccc}{\mathrm{\ϵ}}_1& {\mathrm{\ϵ}}_2& ...& {\mathrm{\ϵ}}_n\end{array}\right)}^T$

其中，ε_i为单个传感器数据，n为布置在白板上的传感器数量。

所谓的归一化处理，就是将传感器数据向量除以该向量的模，得到传感器数据向量的单位向量

a为向量的模。

其中

i为传感器标号，n为布置在白板上的传感器数量。

对于线弹性材料，根据虎克定律有：

$F=\stackrel{\→}{K}\stackrel{\→}{E}=a\stackrel{\→}{K}\stackrel{\→}{e}$

为刚度矩阵。在弹性形变范围内，

为常矩阵，a与载荷大小成正比，单位向量

与载荷大小无关，对于四周固支结构，只与定位点在白板位置有关。

将PC机屏幕坐标与

以及a组成一个定位点的定位样本

其中，

作为神经网络输入信息，定位点屏幕坐标(x y)以及传感器数据向量的模a，为神经网络的输出信息。所有定位点样本构成样本集

$\stackrel{\→}{\mathrm{\Ω}}=\left\{\begin{array}{cccc}{S}_1& S_2& ...& S_m\end{array}\right\}$

其中，m为定位点的数量。

5)白板笔位置识别

在获得样本后，PC机上的软件转为工作状态。PC机根传感器的数据显示白板笔位置。系统周期检测传感器数据，作为待识别数据。待识别数据归一化后，

称为待识别模式。将样本集提供的定位样本与待识别模式比较，应用模式识别技术，推测白板笔位置对应的屏幕坐标。

6)笔触粗细识别

当系统处于正常工作状态时，输入实测数据向量的单位向量

不但可以获得笔的位置，还可以获得该点参考模。实测数据向量的模与神经网络所计算出的参考模的比值，决定了笔触的粗细。该值大意味着施加在白板上的压力大，则笔触粗。

在定位时，检测施加在白板上的压力大小，需要使用专用笔，笔上应有测力装置。为了避免使用专用笔，简化设计，同时笔触大小可以由用户感觉来控制，对精度要求不高。因此，只要在采集定位点样本时，对每个点位点用手指施加大致相等的大小的力就可以了。

方案1

由图1可知，载荷识别交互式电子白板系统的具体组成是：白板(1)、力学传感器(2)、放大器(3)、变送器(4)、多路开关(5)、A/D采样(6)、数据处理模块(7)、通信模块(8)、PC机(9)、投影仪(10)。

(1)系统硬件设计

电子白板采用钢制薄板或复合材料，用螺钉固定在框架中，框架可挂在墙上或安装在可移动式支架上。传感器选用电阻应变片，按照图4的布局粘贴在板的背面。变送器采用带有温度补偿的电桥。放大器将电桥输出的电压信号放大。

多个传感器数据通过A/D转换后，送入数据处理系统。数据处理模块将各个通道的白板变形数据通过模式识别技术，推测笔的位置(载荷位置)以及笔触粗细(载荷大小)。通信模块将识别结果传送到PC机，PC机将做相应的操作，投影机将PC上的内容投影到电子白板屏幕上。为了减少导线的影响，所有电子设备将安装在白板支架中。

(2)系统软件设计

系统启动后，运行PC机上的白板软件。该软件首先进入样本采集状态，巡检各个定位点信息，即按一定顺序，轮流在屏幕上多个位置上显示定位点，这些点同时通过投影仪投影在白板上；用户按照定位点出现的顺序，点击白板上出现的定位点，数据处理系统同时记录该点接触时的形变数据。形变数据经过归一化处理后

与该定位点的屏幕坐标(x y)以及传感器向量的模a，一起作为定位样本。

${\stackrel{\→}{S}}_i={\left(\begin{array}{ccccccc}x& y& a& e_1& e_2& ...& e_n\end{array}\right)}^T$

其中，

作为输入信息，(x y a)为输出信息；(x y)为PC机屏幕坐标；a为该点的标准模。

定位完成后，将样本集送入径向基神经网络训练。训练结束后，神经网络进入工作状态。系统周期巡检传感器数据，作为实测数据。实测数据归一化后，

称为实测模式。输入实测模式，神经网络推测笔触位置以及该位置的标准模a。求实测的传感器数据向量的模与推测的标准模a比值，该比值大小决定笔触的粗细。将笔位置以及笔触粗细信息通过无线通信模块送入PC机显示在屏幕上。

在样本采集阶段，应变数据经过归一化处理后直接送入PC机。神经网络的训练在PC机上完成。训练完成后将神经网络的参数传入数据处理模块。在工作状态下，应变数据经过归一化处理后，神经网络的泛化功能在数据处理模块实现，推测笔位置以及该位置的标准模a。并求实测的数据向量的模与推测a的比值，该比值大小决定笔触的粗细。笔位置以及笔触粗细信息通过无线通信模块送入PC机显示在屏幕上。这种布局既可以利用PC机的强大运算能力，缩短神经网络训练时间；同时将神经网络的泛化功能放在数据处理模块上实现，可以减轻工作状态下PC机负担。数据处理模块采用DSP实现。

方案2

在方案1的基础上，传感器选用位移传感器，检测白板挠度，利用白板挠度作为白板形变数据进行定位和计算笔触大小。

方案3

如图4所示，在方案1的基础上，使用数据采集卡(器)(11)代替多路开关(5)、A/D(6)、数据处理模块(7)、通信模块(8)。神经网络的训练以及神经网络的泛化功能都在PC机上完成。虽然增加了PC机的负担，但是结构更简洁，可靠性更高，维护更容易。

本发明中所涉及传感器可以是压电式传感器、光纤式传感器、电阻应变式传感器及其他可以实现应变、位移、转角等力学量测量的相关传感器件。

本发明中使用了人工神经网络，用于识别加载位置。也可以使用与人工神经网络类似的智能算法。

对于传感网络的排布形式可以采用均布或沿着白板对角线对称排布形式，也可根据实际白板功能和结构特点设计相应的排布形式。

如图2所示传感器采用压电片(或电阻应变片)时，压电片采用均匀分布的布局方式。这种布局传感器分布均匀，无论笔触在白板的什么位置，附近都有较多的传感器，具有灵敏度高好处。

如图3所示，光纤采用沿对角线布局，所采用的传感器可以最少。在试验中，本发明选用电阻应变片作为传感器，只需要如图3所示4只应变片(2)即可，对白板(1)材料也无特殊要求，电子设备简单，无需专用笔，整套系统硬件成本较其它类型白板低。

Claims (3)

1.一种载荷识别交互式电子白板，其特征在于：包括白板(1)、安装于白板(1)上的若干力学传感器(2)，其中每个力传感器(2)与一个变送器(3)、一个放大器(4)组成一条载荷采样电路；若干载荷采样电路并联后依次与多路开关(5)、A/D采样(6)、数据处理模块(7)、通信模块(8)、PC机(9)、投影仪(10)相联。

2.根据权利要求1所述的载荷识别交互式电子白板的实现方法，其特征在于：使用力学传感器作为交互式电子白板的感应元件，通过测试白板多点形变，将传感器数据归一化处理后，使用模式识别方法，实现对触点的定位以及笔划粗细的表现，其具体过程包括：

步骤1：交互式白板的定位

(1-1)、投影仪将PC机屏幕上的内容投影在白板上，白板上的投影区域与PC机的屏幕一一对应；

(1-2)、驱动程序在PC机屏幕依次显示多个定位点，利用投影仪将这些定位点投影在白板上；用户在白板投影区内，依照白板上显示的定位点出现的顺序，在白板上依次点击定位点，同时系统将记录粘贴在白板背面的力传感器数据，记录白板形变；

(1-3)、系统将每个定位点的传感器形变数据进行归一化处理，定位点对应的PC机屏幕坐标一起，形成定位样本集，定位样本定义为：

${\stackrel{\→}{S}}_i={\left(\begin{array}{ccc}x& y& \stackrel{\→}{e}\end{array}\right)}^T$

其中，

作为神经网络输入信息；定位点屏幕坐标(x y)，为神经网络的输出信息；

(1-4)、根据上述定位样本集，训练神经网络，建立起白板形变与PC机屏幕坐标的对应关系；存储样本数据以及神经网络参数，只要投影仪不调整，则下一次使用白板时，就无需再次采集样本；

步骤2：定位之后白板就进入工作状态

(2-1)、当用户接触白板时，白板发生形变，系统循环检测力传感器形变数据，将力传感器形变数据进行归一化处理，使用神经网络，计算出触点的PC机屏幕坐标，同时通过投影仪将该点投影在白板对应的显示位置，从而实现白板显示区上触点与投影点的同步；

上述步骤1和步骤2中涉及的归一化算法

1、当单击白板上某点时，白板发生形变，所记录的多个传感器应变数据组成一个向量

其中，ε_i为单个传感器数据，i为传感器标号，n为布置在白板上的传感器数量；

所谓的归一化处理，就是将传感器应变数据向量除以该向量的模，得到传感器应变数据向量的单位向量

a为向量的模；

其中i为传感器标号，n为布置在白板上的传感器数量；

对于线弹性材料，根据虎克定律有：

$F=\stackrel{\→}{K}\stackrel{\→}{E}=a\stackrel{\→}{K}\stackrel{\→}{e}$

为刚度矩阵，在弹性形变范围内，

为常矩阵，a与载荷大小成正比，单位向量

与载荷大小无关，对于四周固支结构，只与定位点在白板位置有关。

3.根据权利要求2所述的载荷识别交互式电子白板的实现方法，其特征在于还包括将白板笔施加压力大小转换为笔触粗细的过程；

在白板不同的不同位置刚度不同，相同的载荷施加在白板的不同位置上，应变向量的模大小不一样。虽然，应变向量的模的大小可以反映施加载荷的大小；但是，无法直接从应变向量的模，获得载荷大小；因此，可以在一个位置上施加已知大小的载荷，称为参考载荷。该载荷所产生的应变向量模，称为参考模。当在该位置施加未知大小的载荷时，该未知载荷称为待识别载荷；待识别载荷的模，称为实测模。比较实测模与参考模的大小，就可以获得未知载荷的大小；

系统在交互定位阶段，只要在采集定位点样本时，对白板上每个点位点施加大小相等的压力作为参考载荷，求的各定位点的应变向量的模，为各个样本点的参考模，它反映了在白板上某个点的刚度，在白板不同点的刚度不同，则参考模a的大小也不同；

所述步骤1中，建立定位样本集这一过程中，若要在白板上呈现出笔触变化，则样本除了有屏幕坐标以及传感器数据外，还应加上传感器数据向量的模作为参考模，即定位样本定义为：

${\stackrel{\→}{S}}_i={\left(\begin{array}{cccc}x& y& a& \stackrel{\→}{e}\end{array}\right)}^T$

其中，作为神经网络输入信息，定位点屏幕坐标(x y)以及传感器数据向量的模a，为神经网络的输出信息；

所述步骤2，当系统转入工作状态时，系统检测力传感器形变数据，进行归一化处理后，得到实测数据单位向量

以及实测应变向量的模，使用神经网络，计算出触点的PC机屏幕坐标以及该点的参考模；笔在白板的触点位置由PC机屏幕坐标决定，笔触大小由实测模与参考模的比值决定。

Images