CN102629186A - 一种通过触摸轨迹建立终端配对的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过触摸轨迹建立终端配对的方法。包括后台轨迹配对判定装置以及至少两个终端,终端包括触摸屏、通信装置和轨迹配对装置。其方法为:用户打开各个终端的轨迹配对装置,并将各个终端的触摸屏放在一起组成一个组合触摸屏;用户在组合触摸屏上划出经过各个终端触摸屏的连续轨迹;根据各个终端的轨迹配对装置提取各自触摸屏上的轨迹参数,判断各个终端上轨迹的一致性,如果各个终端上的轨迹一致,则各个终端间建立配对关系。轨迹参数通过轨迹拟合后计算轨迹在边界点水平方向上的夹角获得。本发明使用简单,可以丰富用户的视觉感知,极大地改善了用户体验。

Description

一种通过触摸轨迹建立终端配对的方法
技术领域
本发明涉及通信技术和终端配对的方法。
背景技术
随着手机、掌上电脑、平板电脑等手持设备的功能不断增强,这些设备中的文件资料也越来越多,比如图片、照片、音频、视频、文档等各种文件资料。另一方面,这些功能不断强化的手持设备也日渐在人们中普及。由此导致人们对这些设备中的文件资料的分享需求越来越多,比如家庭成员之间分享手机中的一张照片,同事之间分享手机中的一段美妙的音乐,合作的商人之间传送手机中的一份协议文件。
终端配对是通信的基础。比如在两台终端间建立的通信连接,这两台终端建立的通信连接关系可以视为一种特殊的配对关系。更为普遍的情形是建立终端配对关系可以用于表达终端所有者之间的信任关系。比如家庭亲情关系、情侣关系、同事关系、朋友关系等。申请号为200880109722.3,名称为“蓝牙设备之间的迅速配对”的发明专利申请,以及申请号为201010257687,名称为“一种适以自动配对的移动终端及其自动配对的方法”的发明专利申请都提到了终端配对关系。
现有手持设备的之间的无线通信可以分成两种。一种是建立在短距无线通信的基础上,比如红外,蓝牙,HomeRF等通信技术,特点在于,无线通信的距离短,通信距离一般不超过30m。另一种就是除了上述无线通信技术之外的无线宽带技术,比如WiFi,WiMax,CDMA等。上述这些无线通信方式中,要在手持设备点对点建立配对连接,只有红外通信建立连接的方法比较简单,其他通信技术都比较复杂。在红外通信方式下,只要打开红外装置就好了。但由于红外通信是视距通信,应用极为有限。其他通信方式下都非常复杂。以两台手机之间建立蓝牙通信为例:首先开启蓝牙功能,一台手机设为主机,另外一台手机设置为访客,两台手机发现对方后,一方还会要求输入密码。这样的操作并非专业人士所能完成,更不用说蓝牙为何物的手机用户。
发明内容
本发明所要解决的问题:解决终端之间,特别是移动终端之间通信使用复杂的问题。
为解决上述问题,本发明提供的方案如下:
一种通过触摸轨迹建立终端配对的方法,包括后台轨迹配对判定装置以及至少两个终端;所述的终端包括触摸屏和通信装置和轨迹配对装置;所述的方法包括以下步骤:
S.1:用户打开各个终端的轨迹配对装置,并将各个终端的触摸屏放在一起组成一个组合触摸屏;
S.2:用户在组合触摸屏上划出经过各个终端触摸屏的连续轨迹;
S.3:各个终端的轨迹配对装置提取各自触摸屏上的轨迹参数,并将其提交后台轨迹配对判定装置判断各个终端上轨迹的一致性;
S.4:后台轨迹配对判定装置根据得到各个轨迹参数后根据轨迹一致性判定方法判断各个轨迹的一致性,如果各个终端上的轨迹一致,则各个终端间建立配对关系。
上述组合触摸屏中的各个终端的触摸屏放置在同一平面或者近似同一平面上。
上述后台轨迹配对判定装置可以分成两种情形:一种是远程服务器的轨迹配对服务装置作为后台轨迹配对判定装置;另一种是终端的轨迹配对装置作为后台轨迹配对判定装置。也就是轨迹配对的判定由远程服务器或者终端上实现。
当远程服务器的轨迹配对服务装置作为后台轨迹配对判定装置时,上述的方法还包括远程服务器,远程服务器包括轨迹配对服务装置。当用户打开终端轨迹配对装置时,终端轨迹配对装置和远程服务器建立连接,各个终端的轨迹配对装置提取到各自触摸屏上的轨迹参数后,将轨迹参数发送到远程服务器,远程服务器的轨迹配对服务装置接收到轨迹参数后,对各个终端的轨迹参数进行比对,分析判定轨迹的一致性,根据轨迹一致性的判定结果建立配对关系,如果轨迹配对一致,则建立配对关系,这种配对关系通常会持续化保存在服务器上。
终端的轨迹配对装置作为后台轨迹配对判定装置的情形,通常用于短距通信的情形下,例如蓝牙通信。轨迹配对装置将得到的轨迹参数通过广播的方式发送周围的终端。当其他终端的轨迹配对装置接收到其他终端发送过来的轨迹参数后,将该轨迹参数和自身得到的轨迹参数比较,分析判定轨迹的一致性,如果两者一致,则建立配对关系。这种情形通常应用于两台终端之间建立连接通信。
上述方法中的轨迹可以是直线,也可以是曲线。直线型的轨迹也可以被认为是一种曲率为0的特殊曲线。轨迹可以一条也可以是多条,或者多次穿越边界并多次经过各终端。当轨迹是一条时,如果采用远程服务器进行轨迹配对的判定的情形下,很容易造成误配对。因为远程服务器可能同时为多个终端进行配对,很容易发生两条实际不同的轨迹,轨迹参数却相差无几。而多条轨迹或者多次穿越边界并多次经过各终端的轨迹的配对可以大大减少这种误配对的概率。
上述的方法中,所述的终端可以是手机、掌上电脑、平板电脑或台式电脑。不同的终端屏幕大小往往不同,分辨率也有差别。本发明可应用于各种大小的屏幕,对屏幕的大小没有限制。触摸屏分成电阻式触摸屏或电容式触摸屏,本方法对触摸屏的类型没有限制。
本发明主要的问题在于轨迹参数的提取以及轨迹参数一致性判定。
对于简单的情形,屏幕大小相同、分辨率相同的并排齐整放置的两个终端上划出的轨迹,且轨迹形状是已知的,轨迹一致性判定方法可以对两个终端上的轨迹用已知的轨迹方程采用最小二乘法进行拟合,拟合后判断轨迹参数的差异就能确定是否两个终端上的轨迹是否一致。例如,轨迹形状为抛物线,则轨迹方程为y=a(x-b)2+c。根据两个终端上的离散轨迹坐标点就可以确定两组(a,b,c)抛物线参数,再根据上述两组抛物线参数确定轨迹是否一致。上述的轨迹一致性判定方法至少要以下几个条件:一、轨迹形状是已知的;二、终端必须相同,即屏幕大小相同,分辨率相同,且点距相同;三、必须严格并排放置,即两个屏幕的上边和下边位于同一水平位置。后两个条件可以视为本方法的限制条件。关键在于第一个条件,用户在屏幕上划出的轨迹是不确定的,即轨迹形状未知。为解决轨迹形状未知的问题可以只取靠近边界轨迹点数据做一般性的抛物线轨迹拟合,因为靠近边界的轨迹都近似直线。但由于屏幕采集的轨迹点比较少,获得轨迹参数往往差异比较大。当用户划出轨迹的速度比较快,屏幕采集的轨迹点数据比较少的情形下,获得的轨迹参数差异很大,无法比较;当用户划出轨迹的速度比较慢时,用户通常在划轨迹时出现抖动,导致无法形成有效的曲线形状。为此可以根据拟合后的轨迹和边界的夹角判定轨迹是否一致。这种方法还可以突破终端必须相同的限制。但这方法还是不足以解决终端必须严格并排放置的问题,比如当两个终端放置存在一定的角度时,两个终端上的轨迹和各自屏幕边界的夹角就相差很大,并且由于屏幕通常有一定的边框宽度,导致轨迹中的一段无法获取,造成终端之间的轨迹难以直接匹配上。
为解决轨迹一致性判定方法中的终端必须严格并排放置以及屏幕边框宽度带来的问题,本发明提出一种基于概率模型的匹配方法。这种方法要求至少有一条跨越屏幕的轨迹。每个设备可以采用上述方法获得轨迹与屏幕边界相交的位置和夹角,然后通过概率模型计算出轨迹匹配的概率,通过判断该概率是否高于一个预设值,来判断轨迹是否一致。概率模型的生成,是通过预先在已配对的终端上划出许多的轨迹,来产生一定数量的一致的轨迹所表现出的数据,然后对这些数据中使用机器学习方法来生成概率模型。这种方法即概率模型匹配法。
终端配对最大的应用在于终端通信。可以根据轨迹配对建立终端连接:一种终端连接方法:包括后台轨迹配对判定装置以及至少两个终端;所述的终端包括触摸屏、通信装置、终端连接装置;终端连接装置包括轨迹配对装置;终端连接装置根据权利要求1所述的通过触摸轨迹建立终端配对的方法得到的配对结果建立连接。
本发明使用简单,与常规方法相比,免去了手工设置参数的麻烦,丰富了用户的视觉感知,极大地改善了用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例1轨迹抛物线拟合后和轨迹坐标点对照效果图。图中“+”表示轨迹坐标点,曲线为去噪后拟合的抛物线。
图2为本发明实施例2轨迹示意图。图中“+”表示轨迹坐标点,轨迹经过两终端边界三次。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更为具体的描述。
如前所述后台轨迹配对判定装置有两种情形:一种是终端的轨迹配对装置作为后台轨迹配对判定装置;一种是远程服务器的轨迹配对服务装置作为后台轨迹配对判定装置;这两种情形分别用一个实施例描述。前者采用单曲线判断轨迹一致性;后者采用概率模型匹配法。
一、实施例1
1、基本架构
包括两个带有触摸屏的智能手机,智能手机包括蓝牙通信装置和轨迹连接装置。轨迹连接装置包括轨迹配对装置。两个智能手机可以通过蓝牙建立通信连接。
2、使用方法通过轨迹配对建立连接的方法,过程如下:
a)用户打开各个终端的轨迹连接装置,并将各个终端的触摸屏放在一起组成一个组合触摸屏,如图1所示。
b)用户在组合触摸屏上划出经过各个终端触摸屏的连续轨迹。
c)各个终端的轨迹连接装置中的轨迹配对装置提取各自触摸屏上的轨迹参数,并广播轨迹参数。
d)轨迹连接装置接收到发自其他终端的轨迹参数和自己的轨迹参数比较。如果两者一致,则建立配对连接。
轨迹参数为抛物线拟合后的轨迹两个端点在水平方向上的夹角。
3、抛物线拟合
设抛物线方程为:y=ax2+bx+c
轨迹坐标点为(xi,yi),i∈(1..n),n>2。
根据最小二乘法f(a,b,c)=∑(yi-y(xi))2
∂ f ∂ a = 2 aΣ x i 4 + 2 bΣ x i 3 + 2 cΣ x i 2 - 2 Σ y i x i 2 = 0
∂ f ∂ b = 2 aΣ x i 3 + 2 bΣ x i 2 + 2 cΣ x i - 2 Σ y i x i = 0
∂ f ∂ c = 2 aΣ x i 2 + 2 bΣ x i + 2 cn - 2 Σ y i = 0
得到:
a = D a D , b = D b D , c = D c D
其中,
D = Σ x i 4 Σ x i 3 Σ x i 2 Σ x i 3 Σ x i 2 Σ x i Σ x i 2 Σ x i n , D a = Σ y i x i 2 Σ x i 3 Σ x i 2 Σ y i x i Σ x i 2 Σ x i Σ y i Σ x i n
D b = Σ x i 4 Σ y i x i 2 Σ x i 2 Σ x i 3 Σ y i x i Σ x i Σ x i 2 Σ y i n , D a = Σ x i 4 Σ x i 3 Σ y i x i 2 Σ x i 3 Σ x i 2 Σ y i x i Σ x i 2 Σ x i Σ y i
4、轨迹参数夹角的计算
设智能手机的宽为w,则两个边界点为:(0,y(0))和(w,y(w)),可以得到斜率为:
y′(0)=b,y′(w)=aw+b
根据斜率可以得到夹角:α=arctan(b),β=arctan(aw+b)
5、轨迹参数一致性判定
设一智能手机的两个端点夹角为α1,β1,另一智能手机的两个端点夹角为α2,β2
假如
Figure BDA0000142135700000059
或者即角度相差不超过9度,则,定义轨迹参数一致。配对成功。
下面一组数据为例说明上述的数学过程。设两终端屏幕宽300,高400。
终端1上的原始轨迹坐标点为:
(131,327),(134,324),(139,316),(145,308),(153,296),(162,285),(175,272),(190,255),(204,237),(222,219),(245,202),(267,184),(294,167)
抛物线拟合参数为:
a=0.00262290,b=-2.09653258,c=556.83296380
两个端点的夹角分为-1.12573533和-0.48582561
终端2上的原始轨迹坐标点为:
(63,117),(91,106),(118,98),(143,90),(165,84),(181,80),(197,75),(207,74),(218,73),(224,72),(231,71),(233,71),(235,71),(236,71),(236,72),(237,73)
抛物线拟合参数为:
a=0.00091240,b=-0.54155430,c=148.02384289
两个端点的夹角分为-0.49633587和0.00405955
角度差为: - 0.48582561 - ( - 0.49633587 ) = 0.01051026 < &pi; 20
上述参数的轨迹的抛物线拟合,如图1所示。
二、实施例2
1、基本架构
包括两个带有触摸屏的智能手机,智能手机包括WiFi通信装置和轨迹配对装置。还包括一远程服务器,智能手机通过WiFi无线通信接入互联网和远程服务器相连。远程服务器包括轨迹配对服务装置。和实施例1不同,实施例1判定轨迹过程在两个互相用蓝牙通信的智能手机,蓝牙信号距离比较短,一般不超过30m,也就是30m范围内的手机终端之间的配对,对配对适应性要求不高。而在远程服务器上配对可能同时在配对的手机数目有很多,也容易导致误配对。所以本方法采用概率模型匹配法判断。
2、使用方法
通过轨迹建立配对的方法,过程如下:
a)用户打开各个终端的轨迹配对装置,并将各个终端的触摸屏放在一起,放在一
起的各个终端的触摸屏组成一个组合触摸屏。
b)轨迹配对装置和远程服务器的轨迹配对服务装置建立连接。
c)用户在组合触摸屏上划出经过各个终端触摸屏的连续轨迹,该轨迹穿越终端边
界至少三次,每个终端上形成至少两段轨迹,如图2所示,左边终端轨迹C1,C2,右边终端轨迹C3,C4。
d)各个终端的轨迹配对装置提取各自触摸屏上的轨迹参数,并将轨迹参数发送至远程服务器的轨迹配对服务装置。
e)远程服务器的轨迹配对服务装置接收到发自各个终端的轨迹参数进行比较。如果两者一致,则建立配对关系。
本方法限制:1)需要一条穿过终端边界至少三次,每个终端分别至少有两段轨迹数据。如图2所示的轨迹穿过两个终端边界三次,左边终端的轨迹为C1,C2,右边终端的轨迹为C3,C4。2)终端只能并排左右放置进行配对。
3、轨迹参数的提取
这一部分的过程由终端轨迹配对装置完成。
设每个终端轨迹坐标数据(xj,yj)i,j∈(1..ni)。其中i表示本终端第i条轨迹,n为第i条轨迹数目,j表示轨迹的第j个点。终端的宽为w。
Step1,取各个终端判断各条轨迹中第一条轨迹最后一个点坐标。如果该点横坐标大于w/2表示该终端为右侧配对;否则为左侧配对。右侧配对表示另一终端位于本终端右侧,左侧配对表示另一终端。
Step2,对各条轨迹进行曲线拟合并计算边界点的轨迹夹角。拟合的方法可以采用实施例1的抛物线拟合。但拟合用的轨迹坐标数据和实施1不同。对任一的一条轨迹数据(xj,yj)i。做如下判断并拟合轨迹,设用于拟合的轨迹点数为m,(m>=3)。
如果轨迹为右侧配对。取轨迹前m个点即(xj,yj),j∈(1...m)。如果这些点的横坐标x变小,即
Figure BDA0000142135700000071
k<l,xk>xl,k,l∈(1..m),则计算抛物线轨迹拟合参数a,b,c,并计算边界夹角θ=arctan(aw+b)和边界点纵坐标y=aw2+bw+c,其中w为屏幕宽。取轨迹后m个点即(xj,yj),j∈(n-m...n),如果这些点的横坐标x变大,即
Figure BDA0000142135700000072
k<l,xk<xl,k,l∈(n-m...n),则计算抛物线轨迹拟合参数a,b,c,并计算边界夹角θ=arctan(aw+b)和边界点纵坐标y=aw2+bw+c。
如果轨迹为左侧配对。取轨迹前m个点即(xj,yj),j∈(1...m)。如果这些点的横坐标x变大,即k<l,xk<xl,k,l∈(1..m),则计算抛物线轨迹拟合参数a,b,c,并计算边界夹角θ=arctan(b)和边界点纵坐标y=c,其中w为屏幕宽。取轨迹后m个点即(xj,yj),j∈(n-m...n)。如果这些点的横坐标x变小,即
Figure BDA0000142135700000082
k<l,xk>xl,k,l∈(n-m...n),则计算抛物线轨迹拟合参数a,b,c,并计算边界夹角θ=arctan(b)和边界点纵坐标y=c。
由此得到一组轨迹参数{d,(y0,θ0),(y1,θ1),(y2,θ2),(y3,θ3)...},其中d为方向标识,即标记右侧配对还是左侧配对。(yi,θi)为轨迹拟合后与边界点的纵坐标以及拟合轨迹在边界点切线角度。轨迹参数由轨迹配对装置发送至远程服务器的轨迹配对服务装置。
4、轨迹参数一致性判定
轨迹配对服务装置收到多组轨迹参数{d,(y0,θ0),(y1,θ1),(y2,θ2),(y3,θ3)...}。设一终端n个的轨迹参数为{d,(y0,θ0),(y1,θ1),(y2,θ2)...(yn,θn)},另一终端的m个轨迹参数为:{d′,(y′0,θ′0),(y′1,θ′1),(y′2,θ2)...(y′m,θ′m)}。轨迹参数一致性判定的概率模型配对方法如下:
1)基本判断
如果两轨迹参数d和d’相同,即配对方向相同,则配对失败。即,终端的配对方向必须一个为左侧配对,另一个为右侧配对。
如果两轨迹参数n和m不同,则配对失败。即,终端边界的点数必须要求相同。
2)纵坐标归一化
即对于i=1...n,计算 y i = y i - Min ( y ) Max ( y ) - Min ( y ) y i &prime; = y i &prime; - Min ( y &prime; ) Max ( y &prime; ) - Min ( y &prime; ) .
归一化可以剔除不同终端屏幕大小和分辨率不同以及点距不同的限制。
3)轨迹参数合并
将归一化后得到的两个终端两组轨迹参数合并:
(|y′1-y1|,|θ′11|),(|y′2-y2|,|θ′22|),...,(|y′n-yn|,θ′nn|),得到数组:(λ1,ω1),(λ2,ω2)...(λn,ωn)
4)概率计算
将(λ1,ω1),(λ2,ω2)...(λn,ωn)代入二维高斯正态分布函数,得到概率数组:p1,p2,...,pn。二维高斯正态分布函数为:
1 2 &pi; | B | 1 2 e - 1 2 X i &OverBar; AX
上式中, X = &lambda; 0 - &lambda; &OverBar; &omega; 0 - &omega; &OverBar; &lambda; 1 - &lambda; &OverBar; &omega; 1 - &omega; &OverBar; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &lambda; n - &lambda; &OverBar; &omega; n - &omega; &OverBar; T , 其中,
Figure BDA0000142135700000093
为λi,i∈(1...n)的平均值,
Figure BDA0000142135700000094
为ωi,i∈(1...n)的平均值。A=BT B = &sigma; 1 2 &sigma; 1 &sigma; 2 &sigma; 1 &sigma; 2 &sigma; 2 2 , 其中,σ1为λi,i∈(1...n)标准差,σ2为ωi,i∈(1...n)标准差。
对上述得到的p1,p2,...,pn计算概率: P = 1 - &Pi; i = 1 n ( 1 - p i )
如果概率P大于或等于0.5,则两手机配对,否则两手机不配对。

Claims (10)

1.一种通过触摸轨迹建立终端配对的方法,其特征在于,包括后台轨迹配对判定装置以及至少两个终端;所述的终端包括触摸屏、通信装置和轨迹配对装置;所述的方法包括以下步骤:
S.1:用户打开各个终端的轨迹配对装置,并将各个终端的触摸屏放在一起组成一个组合触摸屏;
S.2:用户在组合触摸屏上划出经过各个终端触摸屏的连续轨迹;
S.3:各个终端的轨迹配对装置提取各自触摸屏上的轨迹参数,并将其提交后台轨迹配对判定装置判断各个终端上轨迹的一致性;
S.4:后台轨迹配对判定装置根据得到各个轨迹参数后根据轨迹一致性判定方法判断各个轨迹的一致性,如果各个终端上的轨迹一致,则各个终端间建立配对关系。
2.如权利要求1所述的通过触摸轨迹建立终端配对的方法,其特征在于,所述的后台轨迹配对判定装置是远程服务器的轨迹配对服务装置。
3.如权利要求1所述的通过触摸轨迹建立终端配对的方法,其特征在于,所述的后台轨迹配对判定装置是所述终端的轨迹配对装置。
4.如权利要求1所述的通过触摸轨迹建立终端配对的方法,其特征在于,所述的轨迹是曲线或直线。
5.如权利要求1所述的通过触摸轨迹建立终端配对的方法,其特征在于,所述的经过各个终端触摸屏的连续轨迹是一条或者多条,或者多次穿越终端边界并多次经过各终端。
6.如上述任一项权利要求所述的通过触摸轨迹建立终端配对的方法,其特征在于,所述的轨迹一致性判定方法采用概率模型匹配法。
7.一种终端,其特征在于,包括权利要求1所述的轨迹配对装置。
8.一种软件,其特征在于,包括权利要求1所述的轨迹配对装置。
9.一种终端连接方法,其特征在于,包括后台轨迹配对判定装置以及至少两个终端;所述的终端包括触摸屏、通信装置、终端连接装置;终端连接装置包括轨迹配对装置;终端连接装置根据权利要求1所述的通过触摸轨迹建立终端配对的方法得到的配对结果建立连接。
10.一种终端,其特征在于,包括权利要求9所述的终端连接装置。
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