CN1180367C - 手写字体识别服务器及其电子签名系统的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手写字体识别服务器及其与移动通信系统连接构成的电子签名系统的处理方法。服务器与无线接入设备如基站控制器连接，在移动终端上设置手写字体的输入与识别装置。通过采用手写字体的图像压缩技术与笔划特征量提取的方法，实现手写字体的发送、接收、识别功能。手写字体识别服务器利用基于手写字体笔划特征量的匹配方法，实现对用户签名的可靠鉴权，使移动通信系统内的各移动终端用户之间可直接进行手写字体鉴别，以开展移动电子商务等业务活动。

Description

手写字体识别服务器及其电子签名系统的处理方法

技术领域

本发明涉及一种手写体文字的无线传输与识别技术，更确切地说是涉及一种在无线通信系统中，对输入的手写字体进行无线传输与识别的技术。

背景技术

当前，无线通信持续保持迅猛的发展势头，无线通信业务也呈持续增长的趋势，有关第三代(3G)移动通信系统的技术研究工作正在世界范围内进行着。由于宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统能够提供更大的系统容量、更优的话音质量、更高的频谱效率、更快的数据速率、更强的抗衰落能力、更好的抗多径性，而更可适应高速移动通信环境使用。

随着通信个性化概念的出现，人们不仅要求能快速地输入中文信息，而且要求传输的是个人手写体信息，才更能体现出人与人之间信息交流的魅力。最近由多家通信公司联合提出的移动电子商务(MeT)的概念和框架，如果能够进一步提供个人手写体签名，并将之用于移动电子交易活动中，将会为个人移动电子商务活动带来一种简单特别是可靠的方法，而可更利于个人移动电子商务的发展。但是，中文输入特别是手写体输入一直是移动终端(UE)如手机等用户设备新型应用的瓶颈。传统的汉字键盘输入法是不适于应用在手机的小键盘上的，因为通过几个有限的字符键输入中文不仅费时费力，而且操作使用极不方便。

近年来，随着无线通信的高速发展，手写体识别技术的发展也随之加快，目前已经有手机支持手写体输入与识别的功能，但不能无线传输手写字体，仅仅是手写体输入，还需经自身设备识别转化为标准字体后再发送，且目前技术仍存在识别率不理想、出错较多、不稳定等问题。新加坡笔技公司(Bijitech)所拥有的手写体识别技术是通过传输笔划来实现手写体的无线传输的，在一定程度上能够重现手写体，但是受信息量不充分等问题的影响，使重现的手写字体与原手写字体之间存在偏差，而且由于缺乏相应的信息保证，造成经无线传输后的手写体难以作为电子签名使用。

由本申请人设计的一种手写字体的无线传输识别方法(另案申请中国发明专利)，对发送方的手写字体笔迹采用图像像素点数据压缩及字体特征量提取的技术，所提取的字体特征量是手写字体笔划的特征量，包括：用于确定一单笔笔划的从下笔至抬笔所用的时间(T)；一单笔笔划从下笔至抬笔的运笔轨迹(R)；手写一单笔笔划时下笔点与抬笔点的坐标(X，Y)；一单笔笔划在手写过程中用力大小的力度(P)；和一单笔笔划在手写过程中的顺序(S)。将手写字体的图像数据及特征量数据发送给接收方，接收方则可通过解压缩和对手写字体笔划特征量的判别，确认并显示发送方的手写体字迹。

发明内容

本发明的目的是设计一种手写字体识别服务器及其移动电子签名系统的处理方法，通过采用上述手写字体的传输识别方法，解决移动电子商务活动中的个人电子签名问题，不仅能彻底解决手写字体的输入、传输与识别，使所传递的信息更具人性化，更有亲切感，同时能确保移动电子商务活动简单且高可靠地进行。

实现本发明目的的技术方案是这样的：一种手写字体识别服务器，其特征在于包括：

第一信息接收缓冲器，用于暂存由移动终端发送方发送的特定手写字体的图像像素点数据和该特定手写字体的字体笔划特征量，所述的字体笔划特征量，包括：用于确定一单笔笔划的从下笔至抬笔所用的时间，一单笔笔划从下笔至抬笔的运笔轨迹，手写一单笔笔划时下笔点与抬笔点的坐标，一单笔笔划在手写过程中用力大小的力度，和一单笔笔划在手写过程中的顺序；

第二信息接收缓冲器，用于暂存由移动终端接收方发送的发送方的特定手写字体的图像像素点数据和该特定手写体的字体笔划特征量；

手写字体历史记录数据库，用于存放来自第一信息接收缓冲器的移动终端发送方的特定手写体的图像像素点数据及其字体笔划特征量；

特征量匹配模块，对从手写字体历史记录数据库中读取的发送方的特定手写字体的笔划特征量与来自第二信息接收缓冲器的由移动终端接收方发送的发送方的特定手写体的笔划特征量进行匹配；

信息发送缓冲器，用于向移动终端接收方发送由特征量匹配模块输出的该特定手写体的验证结果信息；

控制单元模块，用于控制第一信息接收缓冲器、第二信息接收缓冲器、手写体历史记录数据库、特征量匹配模块和信息发送缓冲器。

实现本发明目的的技术方案还是这样的：一种移动电子签名系统的处理方法，其特征在于包括：

A.建立一手写体识别服务器，并与移动通信系统的无线接入设备连接；

B.在移动通信系统的移动终端设备上建立手写字体输入装置和手写字体识别装置，手写字体输入装置与移动终端设备的无线发送单元连接，手写字体识别装置与移动终端设备的无线接收单元连接；

C.移动终端发送方将输入的特定手写字体的图像及特征量信息通过无线信道及无线接入设备传送给手写字体识别服务器；

D.由手写字体识别服务器根据移动终端发送方的标识身份号将其手写字体图像及字体特征量信息存储在手写体图像历史记录数据库中；

E.移动终端发送方同移动终端接收方通过无线接入设备与手写字体识别服务器进行手写字体图像及字体特征量信息传输；

F.手写字体识别服务器基于步骤D中预先存储的特定手写字体图像及特征量信息对移动终端接收方接收的该特定手写字体图像及特征量信息进行匹配验证，并将验证后信息发送给移动终端接收方。

所述的步骤A中，是将手写体识别服务器与移动通信系统的基站控制器连接。

所述的步骤B中，建立手写字体输入装置，是利用写字笔和写字屏，将手写字体转变成图像像素点数据和提取手写字体的笔划特征量数据；所述的提取手写字体的笔划特征量数据，包括：用于确定一单笔笔划的从下笔至抬笔所用的时间；一单笔笔划从下笔至抬笔的运笔轨迹；手写一单笔笔划时下笔点与抬笔点的坐标；一单笔笔划在手写过程中用力大小的力度；和一单笔笔划在手写过程中的顺序。

所述的步骤B中，建立的手写字体识别装置，是利用一手写字体特征量历史记录模块，来记录移动终端发送方的原始手写字体笔划特征量信息；和利用一手写字体特征量匹配模块，对从手写字体特征量历史记录模块中读取的移动终端发送方的特定手写体的笔划特征量与移动终端接收方接收的发送方特定手写体的特征量进行匹配。

所述步骤E中，还包括将输入的特定手写字体的图像及特征量信息进行压缩编码后通过无线信道及无线接入设备传送给手写字体识别服务器。

所述步骤F中的匹配验证进一步包括以下处理步骤：

a，由移动终端发送方再次输入特定的手写字体，该手写字体与步骤D中预先发送的手写字体具有相同的图像与特征量信息，并将该图像与特征量信息传送给移动终端接收方；

b.移动终端接收方将接收到的发送方的特定手写字体的图像与特征量信息通过无线接入设备发送给手写字体识别服务器；

c.手写字体识别服务器基于预先存储的相应特定手写字体的图像及特征量信息对接收方接收到的发送方的特定手写字体的图像与特征量信息进行匹配；

d.匹配一致后，由手写字体识别服务器通过无线接入设备向移动终端接收方发送确认消息，在移动终端接收方显现移动终端发送方的手写字体。

本发明的手写字体识别服务器及其电子签名系统的处理方法，虽然采用图像传输方法实现手写体的传输需要有相当的数据量，但是对于3G WCDMA移动通信系统而言，传输数据的大小已经不再是瓶颈问题，因此通过将本发明的无线传输和识别方法应用于3G移动通信系统的移动终端(UE)设备中，将会使移动终端具有极强的个性，能有力地推动个人移动电子商务业务的开展，为移动用户带来方便。

本发明的手写体识别服务器，采用基于笔划特征量的匹配技术，使能开展手写字体的无线传输、识别业务，包括身份识别业务等，在接收接入网信息的时候，可根据用户的鉴权要求，实现对特定用户手写体的验证。

本发明手写字体的无线传输是基于图像数据和手写体特征量数据的无线传输，可保证手写体传输的唯一性，能够在接收方正确地显示出发送方的手写字体。本发明的手写体传输利用的是一般的图像数据传输与手写体特征量数据的传输原理，但不同于一般的利用图像传输原理传输手写体的图像，本发明方法附加了传输特定手写体的特征量，这些特征量能够对发送方的特定手写字体进行确认，可以防止冒名发送信息的问题。

本发明方法中采用手写体图像的特征量进行图像匹配有以下有益效果：

处理的数据量小；

通过精心提取特定手写字体的笔划特征量，即使在手写字体发生几何变化时，也可将其对匹配精度的影响降到最低；

通过历史记录的字体特征量去寻找经传输的手写字体图像中相关的笔划，由于是基于特征量匹配算法进行的，搜索与识别快，因而匹配速度较快。

附图说明

图1是一种手写体输入设备的结构示意图。

图2是一种手写体传输和识别方法的流程原理框图。

图3是应用本发明方法的一种基于手写体识别服务器的移动通信网络结构示意图。

图4是应用本发明方法的一种手写体识别服务器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术方案。

实现本发明方法的关键技术是对手写体图像数据的获取及特征量数据的提取。

由于每个人输入的手写体在写法上具有各自异性，本发明所依据的就是获取这些异性，即提取手写字体的特征量。这些特征量包括字体笔划的坐标(X，Y)、字体笔划的力度(P)、字体笔划的顺序(S)、字体笔划的下笔与抬笔的时间(T)、字体笔划的下笔与抬笔的轨迹(R)。

其中，坐标(X，Y)代表某种坐标系下笔划的坐标，包括手写体每一笔划的下笔点坐标(X1，Y1)和抬笔点坐标(X2，Y2)。

字体笔划的力度(P)用于记录一笔划在手写过程中的用力大小，它是笔划轨迹(R)的函数。

顺序(S)用于反映构成手写字体时不同笔划在撰写时的顺序，如第一笔笔划的顺序(S)为1，第二笔笔划的顺序(S)为2，...，如此而可记录到一手写字体所有笔划的顺序集，即S集。

下笔与抬笔的时间(T)，表示一笔划从下笔开始到抬笔结束之间的时间，可用于区分各单笔笔划。

下笔与抬笔的轨迹(R)，表示一笔划从下笔开始到抬笔结束之间的运笔轨迹。

移动终端发送方从用户手写过程中提取手写字体上述的全部特征量，包括坐标(X，Y)、力度P、顺序S、时间T及轨迹R，作为一手写体图像匹配的特征值，手写字体服务器将这些提取出来的特征量存储为与发送方手写体图像特征唯一对应的历史记录，再用于后续的手写体图像匹配，从而准确确认后续的发送方手写字体。

参见图1，是一种手写字体的输入装置101，设置在如手机一类的移动终端上。包括写字屏102和专用的写字笔104，图中所示103是输入的手写体“字”。写字笔104可以在写字屏102上自由地写字，手写体的输入装置101对输入的手写体“字”进行相应的处理，包括获得手写体图像的像素点数据和提取字体的特征量，然后再进行图像像素点数据编码和特征量编码等。包括写字屏102和专用写字笔104的手写字体输入装置101，目前已经达到实用化技术水平，其工作原理不再赘述。

发送方要将字符“字”103发送给接收方，由写字屏102记录该字体书写过程中的笔划坐标(X，Y)、力度P、顺序S、下笔与抬笔的时间T、下笔与抬笔的轨迹R，然后将这些特征量同字体的图像像素点数据一起进行压缩编码、调制并通过无线传播发送出去。接收方对接收到的图像编码进行解压缩解码，得到字体图像像素点数据和字体特征量数据。如果接收方需要对该接收的手写字体进行确认，那么接收方需对接收到的该字体“字”的特征量与存储在接收方手写体历史记录数据库中的“字”字体特征量数据进行匹配。接收方手写体历史记录数据库中记录的是发送方的原始手写体笔划的特征量及手写体图像的像素点数据。

特征量的匹配过程包括：

从手写体历史记录数据库中找出特定手写体的原始笔划特征量；

将上述历史记录数据库中的原始笔划特征量与当前接收的由发送方所发送的手写体的笔划特征量，按照匹配准则进行匹配；

对匹配结果进行判决，匹配一致则给予确认。

参见图2，是手机用户进行手写体传输与识别的步骤示意图。

201是发送方手机，212是接收方手机。在发送方手机201侧，用户利用写字板、专用写字笔输入特定手写字体202，作为待发送的手写体图像，并获得该特定手写字体图像的象素点数据；由特征量提取模块203对待发送的特定手写字体图像进行特征量提取，提取出该特定手写体的特征量，笔划的坐标(X，Y)、力度P、顺序S、下笔与抬笔的时间T、下笔与抬笔的轨迹R；图像和特征量压缩编码模块204对输入的手写体图像数据进行图像压缩编码和特征量编码，并将压缩编码后的数据发送给调制和发射模块205；调制和发射模块205对接收到的图像压缩编码数据和特征量编码数据进行调制和功率发射，通过无线信道206进行无线传播。

接收方手机212通过接收和解调模块208接收并解调来自无线信道207的无线传播信号；经图像和特征量解压缩解码模块209处理，对输入的解调后信号进行图像解压缩解码和特征量解码，并将图像数据和特征量数据发送给特征量匹配模块210；特征量匹配模块210根据手写字体特征量历史记录数据库213中的特征量数据与接收的特定手写体图像的特征量进行匹配，将匹配结果发送给发送的手写体重现模块211；发送的手写体重现模块211首先重现发送方的手写体图像，同时根据匹配结果输出手写体确认信息，如果字体匹配成功，则输出确认信息，如果匹配不成功，则输出不确认信息。

参见图3，是一种基于手写体识别服务器的移动电子商务系统结构框图。发送方移动终端设备301和接收方移动终端设备303都是移动通信系统中的无线用户终端，如手机。基站304和基站控制器305是一种无线接入设备，如WCDMA中的基站Node B和无线网络控制器RNC。手写体识别服务器302是利用本发明方法设计的一种设备，该服务器将用户的手写体图像作为验证的依据，使该移动通信系统可以用于用户身份识别或者实现无线付费等移动电子商务功能。

该基于手写体识别服务器的移动电子商务系统的手写体图像验证处理过程是：

用户首先在发送方设备301上输入特定的手写体，如该用户的姓名等；发送方设备301将其输入的特定手写体图像及字体特征量信息通过无线接口发送给基站304；基站304通过一种接口(如WCDMA中的Iub接口，GSM中的Abis接口)将这些信息传送给基站控制器305；基站控制器305接收来自基站304的特定手写体图像及字体特征量信息，并将这些信息发送给手写体识别服务器302，手写体识别服务器302根据发送方设备301的标识身份(ID)号将手写体图像和手写体特征量信息记录在手写体图像历史记录数据库中。

当发送方设备301同接收方设备303通过无线接入设备(包括基站304和基站控制器305)进行手写体图像数据传输时，如果接收方设备303要求通过手写体识别服务器302对发送方设备301的手写体图像进行验证时，那么发送方用户还必须再次在发送方设备301上输入特定的手写体字符，该手写体字符应该同预先发送给手写体识别服务器302的手写体字符一样(字符图像一致且特征量相同)，同时将这些信息传送给接收方设备303。

接收方设备303将接收到的发送方的特定手写体字符通过基站304和基站控制器305发送给手写体识别服务器302；手写体识别服务器302基于预先存储的相应特定手写体字符图像数据及特征量完成对该手写体字符的验证，并将验证后信息发送给接收方设备303；接收方设备303根据该验证结果实现对发送方的身份识别或付费等，而可开通移动电子商务业务。

参见图4，是本发明手写体识别服务器的结构示意图。

手写体识别服务器302包括第一信息接收缓冲器401，接收并暂存由发送方发送的特定手写体字符图像数据和手写体字符特征量数据406；在控制单元407的控制下，将第一信息接收缓冲器401中暂存的发送方的特定手写体字符图像数据和手写体字符特征量发送给手写体历史记录数据库402。需要再次说明的是：发送方完成该项工作是在其申请手写体鉴权业务时首先要做的，以后，如果发送方要修改该特定手写体字符图像数据记录，必须输入原来的特定手写体字符图像予以确认后才能修改。

控制单元407完成对第一信息接收缓冲器401、第二信息接收缓冲器404、信息发送缓冲器405、特征量匹配模块403以及手写体历史记录数据库402的控制作用，发出一些控制信息并接收一些反馈信息。

当有用户要求对发送方进行手写体鉴权确认时，第二信息接收缓冲器404会得到并暂存由接收方发送的来自于发送方的特定手写体字符图像数据和字符特征量数据408，该接收方发送的特定手写体字符图像数据与字符特征量数据408是指接收方收到的由发送方发送给接收方的特定手写体字符图像数据和字符特征量数据，第二信息接收缓冲器404在控制单元407的控制下将该特定手写体字符图像数据和字符特征量数据发送给特征量匹配模块403；控制单元407控制手写体历史记录数据库402，要求其将相应的发送方历史记录数据也发送给特征量匹配模块403；特征量匹配模块403根据来自接收方发送的信息和来自手写体历史记录数据库402的信息，进行特定手写体字符图像匹配和字符特征量匹配，并将匹配结果发给信息发送缓冲器405；信息发送缓冲器405在控制单元407的控制信息作用下将匹配结果发往接收方。

上述实施例的手写体识别服务器装置，是基于手写体的无线传输与识别方法实现对用户的鉴权，如应用在移动电子商务业务中的一种电子签名系统。

本发明的方法与设备可以有多种不同的应用方式，不应理解为只限于上述实施方式，相反，提供这些实施方式只是为了使这一技术方案公开得更加彻底和完全，并向本领域技术人员更加充分地展示本发明。

Claims (6)

1.一种手写字体识别服务器，与移动通信系统的基站控制器连接，其特征在于包括：

第一信息接收缓冲器，用于暂存由移动终端发送方发送的特定手写字体的图像像素点数据和该特定手写字体的字体笔划特征量，所述的字体笔划特征量，包括：用于确定一单笔笔划的从下笔至抬笔所用的时间，一单笔笔划从下笔至抬笔的运笔轨迹，手写一单笔笔划时下笔点与抬笔点的坐标，一单笔笔划在手写过程中用力大小的力度，和一单笔笔划在手写过程中的顺序；

第二信息接收缓冲器，用于暂存由移动终端接收方发送的发送方的特定手写字体的图像像素点数据和该特定手写体的字体笔划特征量；

手写字体历史记录数据库，用于存放来自第一信息接收缓冲器的移动终端发送方的特定手写体的图像像素点数据及其字体笔划特征量；

特征量匹配模块，对从手写字体历史记录数据库中读取的发送方的特定手写字体的笔划特征量与来自第二信息接收缓冲器的由移动终端接收方发送的发送方的特定手写体的笔划特征量进行匹配；

信息发送缓冲器，用于向移动终端接收方发送由特征量匹配模块输出的该特定手写体的验证结果信息；

控制单元模块，用于控制第一信息接收缓冲器、第二信息接收缓冲器、手写体历史记录数据库、特征量匹配模块和信息发送缓冲器。

2.一种移动电子签名系统的处理方法，其特征在于包括：

A.建立一手写体识别服务器，并与移动通信系统的无线接入设备连接；

B.在移动通信系统的移动终端设备上建立手写字体输入装置和手写字体识别装置，手写字体输入装置与移动终端设备的无线发送单元连接，手写字体识别装置与移动终端设备的无线接收单元连接；

C.移动终端发送方将输入的特定手写字体的图像及特征量信息通过无线信道及无线接入设备传送给手写字体识别服务器；

D.由手写字体识别服务器根据移动终端发送方的标识身份号将其手写字体图像及字体特征量信息存储在手写体图像历史记录数据库中；

E.移动终端发送方同移动终端接收方通过无线接入设备与手写字体识别服务器进行手写字体图像及字体特征量信息传输；

F.手写字体识别服务器基于步骤D中预先存储的特定手写字体图像及特征量信息对移动终端接收方接收的该特定手写字体图像及特征量信息进行匹配验证，并将验证后信息发送给移动终端接收方。

3.根据权利要求2所述的一种移动电子签名系统的处理方法，其特征在于：所述的步骤B中，建立手写字体输入装置，是利用写字笔和写字屏，将手写字体转变成图像像素点数据和提取手写字体的笔划特征量数据；所述的提取手写字体的笔划特征量数据，包括：用于确定一单笔笔划的从下笔至抬笔所用的时间；一单笔笔划从下笔至抬笔的运笔轨迹；手写一单笔笔划时下笔点与抬笔点的坐标；一单笔笔划在手写过程中用力大小的力度；和一单笔笔划在手写过程中的顺序。

4.根据权利要求2所述的一种移动电子签名系统的处理方法，其特征在于：所述的步骤B中，建立的手写字体识别装置，是利用一手写字体特征量历史记录模块，来记录移动终端发送方的原始手写字体笔划特征量信息；和利用一手写字体特征量匹配模块，对从手写字体特征量历史记录模块中读取的移动终端发送方的特定手写体的笔划特征量与移动终端接收方接收的发送方特定手写体的特征量进行匹配。

5.根据权利要求2所述的一种移动电子签名系统的处理方法，其特征在于：所述步骤E中，还包括将输入的特定手写字体的图像及特征量信息进行压缩编码后通过无线信道及无线接入设备传送给手写字体识别服务器。

6.根据权利要求2所述的一种移动电子签名系统的处理方法，其特征在于：所述步骤F中的匹配验证进一步包括以下处理步骤：

a，由移动终端发送方再次输入特定的手写字体，该手写字体与步骤D中预先发送的手写字体具有相同的图像与特征量信息，并将该图像与特征量信息传送给移动终端接收方；

b.移动终端接收方将接收到的发送方的特定手写字体的图像与特征量信息通过无线接入设备发送给手写字体识别服务器；

c.手写字体识别服务器基于预先存储的相应特定手写字体的图像及特征量信息对接收方接收到的发送方的特定手写字体的图像与特征量信息进行匹配；

d.匹配一致后，由手写字体识别服务器通过无线接入设备向移动终端接收方发送确认消息，在移动终端接收方显现移动终端发送方的手写字体。

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