CN113970996B - 一种字符手势识别方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种字符手势识别方法和系统，启动屏幕扫描程序并计算触摸导体对应的触摸坐标；存储触摸导体在屏幕上作出的手势所对应的从起始点到结束点的所有触摸坐标信息；设置归一化的标准化样本集；获取触摸导体在屏幕上作出的待识别手势从起始点到结束点所有的触摸坐标信息并对其做归一化处理；将待识别手势与字符手势的差异面积和；根据坐标移动方向统计待识别手势与字符手势的轨迹变化特征相似度比；与待识别手势差异面积和最小且特征相似度比一致的字符手势记为识别出的字符。用户输入手势，识别时采用差异面积和以及轨迹变化特征作为评判标准，可提高整体识别率，不会产生误判断。

Description

一种字符手势识别方法和系统

技术领域

本发明涉及手势识别技术领域，特别是涉及一种字符手势识别方法和系统。

背景技术

手机在使用过程中，可能需要在黑屏情况下，通过字符手势识别来实现某些功能，这就需要在手写字符输入完成后，能准确的识别所写内容，不产生误判，形成误操作，常用的字符手势包括双击，滑动，字母等，目前常用的识别方式有：a.点距离平均法；b.点方向判定法。

目前采用的常规识别方式，普遍会存在误判断的现象，特别是字符识别，会出现手写的是A字符识别成B字符,字符写大或者写小识别不了等问题，会大大的影响用户的使用体验。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种字符手势识别方法和系统，解决了现有识别方法存在误判断，字符识别错误，无法识别，影响用户使用体验的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种字符手势识别方法，具体包括以下步骤：

步骤A，启动屏幕扫描程序并计算触摸导体对应的触摸坐标；

步骤B，存储触摸导体在屏幕上作出的手势所对应的从起始点到结束点的所有触摸坐标信息；

步骤C，设置归一化的标准化样本集，标准化样本集包括若干字符手势及其对应的固定数量的坐标点；

步骤D，获取触摸导体在屏幕上作出的待识别手势从起始点到结束点所有的触摸坐标信息并对其做归一化处理，归一化处理包括对坐标进行拉伸变换，修正数量至固定数量；

步骤E，将待识别手势的起始点和结束点与标准化样本集中字符手势的起始点与结束点相连，求出二者的差异面积和；

步骤F，根据坐标移动方向统计待识别手势与字符手势的轨迹变化特征相似度比；

步骤G，与待识别手势差异面积和最小且特征相似度比一致的字符手势记为识别出的字符。

优选的，步骤D中对坐标进行拉伸变换具体指的是：

计算待识别手势Y坐标最大值与X坐标最大值的比例系统k＝Ymax/Xmax，将待识别手势的所有点的X值乘以系数k。

优选的，步骤D中修正数量至固定数量具体指的是删除待识别手势触摸坐标的点数，使其与标准化样本集中字符手势对应的坐标点数相同。

优选的，步骤D中修正数量至固定数量具体指的是：

计算待识别手势所有点两两之间的距离之和并除以固定数量后得到距离平均值d；

以待识别手势起始点为初始值，计算下一个点与上一个点的绝对距离差值，若绝对距离差值超过d，则在两个点的中心位置插入点，并计算出插点的坐标，直至待识别手势的点数等于字符手势及对应的固定数量；

对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点。

优选的，对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点具体包括：

计算插点后的待识别手势和字符手势所有点的X坐标平均值，Y坐标平均值；

设系数Kx＝字符手势X坐标平均值/插点后的待识别手势X坐标平均值，Ky＝字符手势Y坐标平均值/插点后的待识别手势Y坐标平均值，插点后的待识别手势的每个坐标点(x，y)分别乘Xavg，Yavg，得到新的坐标值和新轨迹；

将新轨迹的中心点(x，y)平移到坐标原点(0，0)。

优选的，步骤E中求出二者的差异面积和具体指的是在各自轨迹上依次序各取两个点，得到的四边形或三角形把面积计算出来，再把所有的面积相加就得到总的差异面积和。

优选的，所述触摸导体为手指或触控笔。

一种字符手势识别系统，包括

触摸屏，用于启动屏幕扫描程序并计算触摸导体作出手势对应的触摸坐标；

存储模块，存储触摸导体在屏幕上作出的手势所对应的从起始点到结束点的所有触摸坐标信息；

处理模块，设置归一化的标准化样本集，标准化样本集包括若干字符手势及其对应的固定数量的坐标点；获取触摸导体在屏幕上作出的待识别手势从起始点到结束点所有的触摸坐标信息并对其做归一化处理，归一化处理包括对坐标进行拉伸变换，修正数量至固定数量；将待识别手势的起始点和结束点与标准化样本集中字符手势的起始点与结束点相连，求出二者的差异面积和；根据坐标移动方向统计待识别手势与字符手势的轨迹变化特征相似度比；与待识别手势差异面积和最小且特征相似度比一致的字符手势即为识别出的字符。

本发明的有益效果在于：用户输入手势，识别时采用差异面积和以及轨迹变化特征作为评判标准，可提高整体识别率，不会产生误判断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种字符手势识别方法的流程图；

图2是本发明一种字符手势识别方法另一实施例的流程图；

图3a是待识别手势坐标拉伸变换之前的坐标示意图，图3b是待识别手势坐标拉伸变换之后的坐标示意图；

图4a是插点后待识别手势坐标缩放与平移变换前的坐标示意图；图4b是插点后待识别手势坐标缩放与平移变换后的坐标示意图；

图5是差异面积的示意图；

图6是本发明一种字符手势识别系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-5所示，本发明提出了一种字符手势识别方法，具体包括以下步骤：

步骤A，启动屏幕扫描程序并计算触摸导体对应的触摸坐标；

步骤B，存储触摸导体在屏幕上作出的手势所对应的从起始点到结束点的所有触摸坐标信息；

步骤C，设置归一化的标准化样本集，标准化样本集包括若干字符手势及其对应的固定数量的坐标点；比如标准化样本集为比较容易识别错误的多个字符，包含c、e、o、w、m、z、s、v，将上述几个字符拆分为固定数量的坐标点。在其他实施例中，也可根据用户需求增加标准化样本集中字符的种类。

步骤D，获取触摸导体在屏幕上作出的待识别手势从起始点到结束点所有的触摸坐标信息并对其做归一化处理，归一化处理包括对坐标进行拉伸变换，修正数量至固定数量；

1、步骤D中对坐标进行拉伸变换具体指的是：

计算待识别手势Y坐标最大值与X坐标最大值的比例系统k＝Ymax/Xmax，将待识别手势的所有点的X值乘以系数k。

2、步骤D中修正数量至固定数量具体指的是删除待识别手势触摸坐标的点数，使其与标准化样本集中字符手势对应的坐标点数相同。

待识别手势的点数为M1、字符手势点数为M2，若M1>M2，则需从M1中删除N个点(N＝M1-M2)。为使删点较为均匀，需要考虑每隔多少个点删除一个点的情况。

设M1＝kN+m，(m<N)，令n＝N-m，有N＝m+n

则M1＝k*(m+n)+m＝kn+(k+1)m

所以可以先每k个点中删除一个点，共删除n个点后，再每k+1个点中删除一个点，共删除m个点，则总共能删除掉N个点。

3、步骤D中修正数量至固定数量具体指的是：

1)计算待识别手势所有点两两之间的距离之和并除以固定数量后得到距离平均值d；

2)以待识别手势起始点为初始值，计算下一个点与上一个点的绝对距离差值，若绝对距离差值超过d，则在两个点的中心位置插入点，并计算出插点的坐标，直至待识别手势的点数等于字符手势及对应的固定数量；

3)对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点。

301)计算插点后的待识别手势和字符手势所有点的X坐标平均值，Y坐标平均值；

302)设系数Kx＝字符手势X坐标平均值/插点后的待识别手势X坐标平均值，Ky＝字符手势Y坐标平均值/插点后的待识别手势Y坐标平均值，插点后的待识别手势的每个坐标点(x，y)分别乘Xavg，Yavg，得到新的坐标值和新轨迹；

303)将新轨迹的中心点(x，y)平移到坐标原点(0，0)。

以上步骤的目的：

i.保证带识别手势与字符手势在进行比较的时候能够做到中心重合，胖瘦一致，大小一致；

ii.轨迹上点的数目一致且各自轨迹上的点都是均匀分布的。

步骤E，将待识别手势的起始点和结束点与标准化样本集中字符手势的起始点与结束点相连，求出二者的差异面积和；具体的，在各自轨迹上依次序各取两个点，得到的四边形或三角形把面积计算出来，再把所有的面积相加就得到总的差异面积和。差异面积和与预设的面积做差值(P＝差异面积和-预设面积)，再取面积差值除以预设面积得到面积误差比(K＝P/预设面积)，K值越小，待识别手势与字符手势的相似度越高。

步骤F，根据坐标移动方向统计待识别手势与字符手势的轨迹变化特征相似度比；

轨迹变化特征相似度比较作为辅助，轨迹变化特征是x、y方向分开计算的，计算的依据是坐标的变化方向，以1表示增大，0表示减小。以字母c为例，正常书写的c的x坐标应该是先减小后增大，则特征为{0,1}，y坐标先增大，再减小，最后再增大，特征为{1,0,1},这就可以作为避免不同字母之间误判的依据。算法会保存待识别手势的这些特征，并统计与各个字符手势之间x、y方向的相似度乘积，选出与待识别手势相似度最高的两个标准样本。

步骤G，与待识别手势差异面积和最小且特征相似度比一致的字符手势记为识别出的字符。

优选的，所述触摸导体为手指或触控笔。

如图6所示，本发明还提出了一种字符手势识别系统，包括

触摸屏，用于启动屏幕扫描程序并计算触摸导体作出手势对应的触摸坐标；

存储模块，存储触摸导体在屏幕上作出的手势所对应的从起始点到结束点的所有触摸坐标信息；

处理模块，设置归一化的标准化样本集，标准化样本集包括若干字符手势及其对应的固定数量的坐标点；获取触摸导体在屏幕上作出的待识别手势从起始点到结束点所有的触摸坐标信息并对其做归一化处理，归一化处理包括对坐标进行拉伸变换，修正数量至固定数量；将待识别手势的起始点和结束点与标准化样本集中字符手势的起始点与结束点相连，求出二者的差异面积和；根据坐标移动方向统计待识别手势与字符手势的轨迹变化特征相似度比；与待识别手势差异面积和最小且特征相似度比一致的字符手势即为识别出的字符。

1、对坐标进行拉伸变换具体指的是：

计算待识别手势Y坐标最大值与X坐标最大值的比例系统k＝Ymax/Xmax，将待识别手势的所有点的X值乘以系数k。

2、修正数量至固定数量具体指的是删除待识别手势触摸坐标的点数，使其与标准化样本集中字符手势对应的坐标点数相同。

待识别手势的点数为M1、字符手势点数为M2，若M1>M2，则需从M1中删除N个点(N＝M1-M2)。为使删点较为均匀，需要考虑每隔多少个点删除一个点的情况。

设M1＝kN+m，(m<N)，令n＝N-m，有N＝m+n

则M1＝k*(m+n)+m＝kn+(k+1)m

所以可以先每k个点中删除一个点，共删除n个点后，再每k+1个点中删除一个点，共删除m个点，则总共能删除掉N个点。

3、修正数量至固定数量还包括：

1)计算待识别手势所有点两两之间的距离之和并除以固定数量后得到距离平均值d；

2)以待识别手势起始点为初始值，计算下一个点与上一个点的绝对距离差值，若绝对距离差值超过d，则在两个点的中心位置插入点，并计算出插点的坐标，直至待识别手势的点数等于字符手势及对应的固定数量；

3)对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点。

301)计算插点后的待识别手势和字符手势所有点的X坐标平均值，Y坐标平均值；

302)设系数Kx＝字符手势X坐标平均值/插点后的待识别手势X坐标平均值，Ky＝字符手势Y坐标平均值/插点后的待识别手势Y坐标平均值，插点后的待识别手势的每个坐标点(x，y)分别乘Xavg，Yavg，得到新的坐标值和新轨迹；

303)将新轨迹的中心点(x，y)平移到坐标原点(0，0)。

以上步骤的目的：

i.保证带识别手势与字符手势在进行比较的时候能够做到中心重合，胖瘦一致，大小一致；

ii.轨迹上点的数目一致且各自轨迹上的点都是均匀分布的。

本发明的有益效果在于：用户输入手势，识别时采用差异面积和以及轨迹变化特征作为评判标准，可提高整体识别率，不会产生误判断。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种字符手势识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤A，启动屏幕扫描程序并计算触摸导体对应的触摸坐标；

步骤B，存储触摸导体在屏幕上作出的手势所对应的从起始点到结束点的所有触摸坐标信息；

步骤C，设置归一化的标准化样本集，标准化样本集包括若干字符手势及其对应的固定数量的坐标点；

步骤D，获取触摸导体在屏幕上作出的待识别手势从起始点到结束点所有的触摸坐标信息并对其做归一化处理，归一化处理包括对坐标进行拉伸变换，修正数量至固定数量；

步骤E，将待识别手势的起始点和结束点与标准化样本集中字符手势的起始点与结束点相连，求出二者的差异面积和；

步骤F，根据坐标移动方向统计待识别手势与字符手势的轨迹变化特征相似度比；

步骤G，与待识别手势差异面积和最小且特征相似度比一致的字符手势记为识别出的字符；

步骤D中修正数量至固定数量具体指的是：

计算待识别手势所有点两两之间的距离之和并除以固定数量后得到距离平均值d；

以待识别手势起始点为初始值，计算下一个点与上一个点的绝对距离差值，若绝对距离差值超过d，则在两个点的中心位置插入点，并计算出插点的坐标，直至待识别手势的点数等于字符手势及对应的固定数量；

对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点；

对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点具体包括：

计算插点后的待识别手势和字符手势所有点的X坐标平均值，Y坐标平均值；

设系数Kx＝字符手势X坐标平均值/插点后的待识别手势X坐标平均值，Ky＝字符手势Y坐标平均值/插点后的待识别手势Y坐标平均值，插点后的待识别手势的每个坐标点(x，y)分别乘Xavg，Yavg，得到新的坐标值和新轨迹；

将新轨迹的中心点(x，y)平移到坐标原点(0，0)。

2.根据权利要求1所述的一种字符手势识别方法，其特征在于，步骤D中对坐标进行拉伸变换具体指的是：

计算待识别手势Y坐标最大值与X坐标最大值的比例系统k＝Ymax/Xmax，将待识别手势的所有点的X值乘以系数k。

3.根据权利要求1所述的一种字符手势识别方法，其特征在于，步骤D中修正数量至固定数量具体指的是删除待识别手势触摸坐标的点数，使其与标准化样本集中字符手势对应的坐标点数相同。

4.根据权利要求1所述的一种字符手势识别方法，其特征在于，步骤E中求出二者的差异面积和具体指的是在各自轨迹上依次序各取两个点，得到的四边形或三角形把面积计算出来，再把所有的面积相加就得到总的差异面积和。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种字符手势识别方法，其特征在于，所述触摸导体为手指或触控笔。

6.一种字符手势识别系统，其特征在于，包括：

触摸屏，用于启动屏幕扫描程序并计算触摸导体作出手势对应的触摸坐标；

存储模块，存储触摸导体在屏幕上作出的手势所对应的从起始点到结束点的所有触摸坐标信息；

处理模块，设置归一化的标准化样本集，标准化样本集包括若干字符手势及其对应的固定数量的坐标点；获取触摸导体在屏幕上作出的待识别手势从起始点到结束点所有的触摸坐标信息并对其做归一化处理，归一化处理包括对坐标进行拉伸变换，修正数量至固定数量；将待识别手势的起始点和结束点与标准化样本集中字符手势的起始点与结束点相连，求出二者的差异面积和；根据坐标移动方向统计待识别手势与字符手势的轨迹变化特征相似度比；与待识别手势差异面积和最小且特征相似度比一致的字符手势即为识别出的字符；

修正数量至固定数量具体指的是：

计算待识别手势所有点两两之间的距离之和并除以固定数量后得到距离平均值d；

以待识别手势起始点为初始值，计算下一个点与上一个点的绝对距离差值，若绝对距离差值超过d，则在两个点的中心位置插入点，并计算出插点的坐标，直至待识别手势的点数等于字符手势及对应的固定数量；

对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点；

对插点后的待识别手势执行坐标平移，使待识别手势的中心点移动至坐标原点具体包括：

计算插点后的待识别手势和字符手势所有点的X坐标平均值，Y坐标平均值；

设系数Kx＝字符手势X坐标平均值/插点后的待识别手势X坐标平均值，Ky＝字符手势Y坐标平均值/插点后的待识别手势Y坐标平均值，插点后的待识别手势的每个坐标点(x，y)分别乘Xavg，Yavg，得到新的坐标值和新轨迹；

将新轨迹的中心点(x，y)平移到坐标原点(0，0)。