CN1529218A - 一种计算机手写输入平台和信息获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计算机手写输入平台和手写信息获取方法，所述的计算机手写输入平台由扶手平板、签字平板、五维力/力矩敏感结构(包括中心轴、敏感单元和连结法兰)、前置信号处理电路、通用总线网络接口和底座组成，用来实时检测、记录写字时笔与签字平板之间的力/力矩信息。所述的手写信息获取方法，通过输入平台检测的力/力矩信息，来获取手写输入过程中的笔形、笔顺、笔划、书写速度等信息。手写输入平台不仅可以直接作为计算机的输入外设，使用任意的笔在平板上书写，而不需要消耗墨水；还可以将手写输入平台嵌入计算机系统中，代替键盘来实现手写输入。本发明还可用于电子商务、电子政务中需要加密签字和防伪签字等场合。
Description
技术领域
本发明涉及计算机信息领域和自动化电子领域，特别涉及一种新型计算机手写输入平台和手写信息获取方法，用于电子商务、电子政务中需要加密签字和防伪签字等应用场合，并可直接作为个人计算机的输入外设。
背景技术
在电子商务、电子政务中，办公自动化和数字电子手写输入迫切需要一种方便、快捷、自然并且安全的方式。目前在这个领域中数字签名和手写输入有很多成熟的方法和技术，但数字签名和手写输入是相互割裂开的，并不是在同一个系统中实现。数字签名除要求自然、方便、快捷的输入方式以外，更重要的是要求具有生物特征的唯一性、安全性和保密性等。
数字电子手写输入技术是通过计算机来采集手写输入信息，通过计算机处理、识别，生成计算机文档，以达到与纸上书写同样的效果，从而实现无纸化办公。无纸化办公是电子商务解决方案中最基本的组成部分，随着计算机技术、网络技术的进一步发展，以及电子商务、电子政务的广泛开展，迫切需要解决合同签署、文件签署等涉及到法律责任方面的网上认证，这种网上认证目前主要是采用基于生物特征的第三方认证模式来实现，目前的手写输入方式无法解决具有生物特征的唯一性、安全性和保密性等方面的问题。
传统的基于纸张的商务与基于计算机的商务在其物理基础、具体实践以及法律意义上都不相同，其关键因素在于经过签名的纸面文件所具有的内在安全属性，在基于计算机的记录中并不存在，这些属性包括墨水可以永久地嵌入纸张纤维中、签字时的生物特征(签字者书写时的轻重、形状、笔顺、方向等)以及时间印记等，任何的修改及删除都可以很容易地识别。而基于计算机的信息与记录则不具备这些内在的安全属性，基于计算机的信息只是简单的二进制字符，是一种以编码的形式来表示信息。在涉及到法律责任的合同或文件的签署中，文件的原始性和唯一性是商务、政务活动中的基本要求，很显然传统的电子签名的数字化数据不具备这种属性。
目前国内具有电子签名功能的主要手写电子笔产品有：大恒笔、汉王笔、蒙恬笔、清华紫光笔和WACOM公司输入笔等。
大恒笔主要采用日本WACOM技术，是压感型笔，除了手写识别率较高以外，还可以进行电脑绘画。
汉王笔以中科院自动化所为技术后盾，从事文字识别研发已有多年，目前已从单纯的汉字输入产品进化为读、写、听、画全能的输入工具。
蒙恬笔PenPower是中文手写输入“手写笔识别之王”，种类较多，目前主要采用语音结合、无线输入等技术，在原有三辨识核心的基础上增强了无笔顺限制书写的辨识率。
清华紫光的Unispen产品主要使用压感电磁技术和超大手写区域手写板，无线、压感输入是其技术的关键，不但更加适合中国人手写输入的习惯，还把准确度误差大大降至0.42mm，使手写识别率高达99.96％。
WACOM公司输入笔在1983年首创了不用导线也无需电池的电磁感应方式，已经在世界多国(包括中国)取得了专利权，WACOM公司输入笔研制过各种规格和系列的高品质输入板，从超大型到A6的超薄超小型，从直接笔输入的液晶板到远程通信用电子黑板。20年来，经过不断改进完善，使输入界面达到了接近使用纸和笔的程度。WACOM公司输入笔的压感方便、轻捷、压力变化得心应手，在专业领域久享盛名。WACOM公司输入笔的压感级数达到世界最高的1024级(Intuos系列)。WACOM公司输入笔的电脑智能输入系列硬件产品早被誉为国际知名品牌，是世界同行业顶级产品。
从这些电子笔的发展来看，采用最新的技术如USB接口、无线传输方式，针对各种新的应用软件平台解决电子笔输入问题，并拓展了新的应用领域。这些手写电子笔重点关注输入识别问题，使用其签名功能，但无法解决法律意义上的安全问题，特别是无法确保被签署文件的原始性和唯一性。
正是这方面的原因，电子数字签名更多地采用了基于生物统计技术来建立对个人验证为目的的数字签名识别，如：指纹识别、声音识别、书写识别、面容识别、视网膜扫描和手形识别等，将所测得的生物特征编码以安全的格式存储和传递(加密和解密保护)。很显然，这种数字签名和认证方式已经不是传统意义上的手写签名，无论从形式还是过程都发生了改变，如何寻找一种即保留传统手写输入方式又具备现代电子商务要求的安全属性一直是电子笔手写输入迫切需要解决的难题。
每个人写字时都具有独特的行为特征，特别是书写过程中书写时的轻重、形状、笔顺方向等特征都是唯一的，任何的修改及删除都可以很容易的识别。并且它不能被其他人无意地生成或履行。因此，它不会象ID和密码一样被人忘记，或转告给他人。同时，它不会存在感情排斥或者侵犯个人隐私。
总之，目前电子笔手写输入技术在国内外市场有较多成熟的产品，这些方法主要用来解决电子笔手写输入问题和字型识别等方面的问题，缺乏手写特征的信息，在政府、企业无纸化办公重要文件签署和电子商务中合同签署等涉及法律责任场合，越来越需要一种既自然、又能保留个人手写特征的输入方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题即目的是：研制一种自然、安全的手写输入平台和提出一种基于五维力/力矩信息的手写信息获取方法，其可以实时提供笔尖和签字板之间的五维接触力/力矩信息，并根据这些信息获取书写时的用力的大小、书写时的笔形、笔顺、笔划、书写速度等手写特征信息，除了具有传统意义上的书写功能之外，还具有获取书写时手腕的力信息功能以及签字时间信息，可代替键盘、鼠标，直接作为个人计算机的外部设备，用于计算机需要手写输入的场合。
本发明的技术方案是：一种计算机手写输入平台，包括签字平板(2)、上敏感单元(4)、下敏感单元(7)、前置信号处理电路(8)、通用总线网络接口(9)，其中上敏感单元(4)、下敏感单元(7)和中心轴(3)组成五维力/力矩敏感结构，前置信号处理电路(8)包括五路低通滤波器(13)、仪表放大器(14)、基准电压源(15)、和反馈放大电阻(16)，通用总线网络接口(9)包括5路12位A/D微处理器、USB接口电路和RS232接口，其特征在于：
计算机手写输入平台整体结构是由扶手平板(1)、签字平板(2)、中心轴(3)、上敏感单元(4)、上连结法兰(5)、下连结法兰(6)、下敏感单元(7)、前置信号处理电路(8)、通用总线网络接口(9)和底座(10)共同组成，其中扶手平板(1)与底座(10)可以为一体化结构，具体根据前置信号处理电路(8)的安装位置和尺寸而定；
上连结法兰(5)、下连结法兰(6)要保证中心轴(3)的重合，具体是通过轴孔配合的方式实现，即签字平板(2)中心有一内凹圆柱空腔，内径与上连结法兰(5)外径相等，相互为间隙配合，同时上连结法兰(5)与上敏感单元(4)采用刻线对准和定位销方式保证中心轴(3)的传递；
所述的上敏感单元(4)、下敏感单元(7)和中心轴(3)为五维力/力矩敏感单元，用来检测写字时笔与签字平板(2)之间的五维力/力矩信息，上敏感单元(4)、下敏感单元(7)与中心轴(3)可以设计成分体式结构，通过粘胶连接，同时上敏感单元(4)、上连结法兰(5)、中心轴(3)、下敏感单元(7)、下连接法兰(6)也可以设计成一体化结构，直接加工成为一个整体；
前置信号处理电路(8)的电路板固定在下敏感单元(7)、下连接法兰(6)与底座10所构成的空腔内，以保证原始输出信号能够经过放大、滤波后输出到接口电路部分，通用总线网络接口(9)安置在底座(10)上，其主要完成对放大、滤波后模拟信号的数字化处理并经过USB接口电路连接到个人计算机上。
计算机手写输入平台可以直接作为计算机的输入外设，可以使用任意的笔直接在平板上书写，而不需要消耗墨水，或者将书写平台基座与计算机外壳嵌在一起，直接嵌入个人计算机系统中，代替键盘来实现手写输入。
一种计算机手写信息获取方法，其特征在于：所述的手写信息获取方法包括手写输入过程中五维力/力矩信息获取方法和书写签字的笔形、笔顺、笔划、书写速度等手写特征信息获取方法；
A.手写输入过程中五维力/力矩信息获取方法，其中：在下敏感单元(7)圆膜片上粘贴的三组箔式应变电阻，在上敏感单元(4)圆膜片上粘贴二组箔氏力敏应变电阻，或者也可以在上敏感单元(4)圆膜片上粘贴三组箔氏力敏应变电阻，即用来测量Fz力信息的敏感电阻RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4既可以粘贴在下敏感单元(7)圆膜片上，也可以粘贴在上敏感单元(4)圆膜片上，并采用特定的组桥方式实现对书写过程中五维力/力矩信息的获取，并通过标定求出维间耦合关系，经过滤波、放大、A/D转换和数据处理得到笔尖与平板的五维力/力矩信息，其中下敏感单元(7)圆膜片上敏感电阻RFX1、RFX2、RFX3、RFX4用来实现对力信息Fx的测量；下敏感单元(7)圆膜片上敏感电阻RFY1、RFY2、RFY3、RFY4用来实现对力信息Fy的测量；下敏感单元(7)圆膜片上敏感电阻RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4用来实现对力信息Fz的测量；上敏感单元(4)圆膜片上敏感电阻RFX1、RFX2、RFX3、RFX4用来实现对力信息Mx的测量；上敏感单元(4)圆膜片上敏感电阻RFY1、RFY2、RFY3、RFY4用来实现对力信息My的测量；
下敏感单元(7)圆膜片上粘贴有RFX1、RFX2、RFX3、RFX4、RFY1、RFY2、RFY3、RFY4、RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4共12只应变电阻，其中RFX1、RFX2与RFX3、RFX4对称布置在X方向的直线上，RFY1、RFY2与RFY3、RFY4对称布置在Y方向的直线上，而RFZ1、RFZ2与RFZ3、RFZ4对称布置在与XY两条直线分别相交45度方向的直线上，三条直线都通过圆形膜片的中心，并且RFX1、RFX4、RFY1、RFY4、RYZ1、RFZ4布置在靠近圆膜片外圆位置，RFX2、RFX3、RFY2、RFY3、RFZ2、RFZ3布置在靠近圆膜片硬中心的位置；这里的硬中心直径为中心轴(3)的外径，应变电阻外圆部分小于上下连结法兰内圆。
上敏感单元(4)圆膜片上布置有RFX1、RFX2、RFX3、RFX4、RFY1、RFY2、RFY3、RFY4共8只敏感电阻，其中RFX1、RFX2与RFX3、RFX4对称布置在X方向的直线上，RFY1、RFY2与RFY3、RFY4对称布置在Y方向的直线上，两条直线都通过圆形膜片的中心；并且RFX1、RFX4、RFY1、RFY4布置在靠近圆膜片外圆位置，RFX2、RFX3、RFY2、RFY3布置在靠近圆膜片硬中心的位置；这里的硬中心直径为中心轴(3)的外径，应变电阻外圆部分小于上下连结法兰内圆。但也可以在上敏感单元(4)圆膜片上粘贴三组箔氏力敏应变电阻，即用来测量Fz力信息的敏感电阻RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4既可以粘贴在下敏感单元(7)圆膜片上，也可以粘贴在上敏感单元(4)圆膜片上。
B.手写签字的笔形、笔顺、笔划、书写速度等信息获取方法，通过下敏感单元(7)获得的笔尖三维力信息(Fx、Fy、Fz)和上敏感单元(4)获得的两维力矩信息(Mx、My)计算手写过程中笔尖位置，得到笔尖与在手写签字平板(2)上接触点在手写平台系统坐标系中的位置，通过连续计算得到笔尖与手写签字平板(2)的接触位置连线，从而获得手写输入过程中笔形、笔顺、笔划信息，并可以进一步通过微处理器计算获得书写速度信息，其中笔尖和平板接触位置的计算公式：
本发明的有益效果是：通过本发明提供的计算机手写输入平台和手写信息获取方法，不但可以达到记录手写过程中笔形、字型等手写静态信息的功能，还具有获取书写时握笔的手指、手腕与书写对象三维接触力信息以及书写速度、书写笔顺、书写时间等动态信息的功能。计算机手写输入平台不仅可以直接作为计算机的输入外设，还可以将书写平台基座与计算机外壳嵌在一起，直接嵌入个人计算机系统中，代替键盘来实现手写输入。
该发明为目前电子商务、电子政务中自然、安全电子手写输入提供一种新的解决方案，特别是将记录手写特征和自然书写结合在一起，保留了传统的在纸张上书写的习惯，对于解决目前电子商务、电子政务自然手写输入与电子手写签名之间的矛盾，提供了新的手段。其本身可以直接作为计算机的输入外设或者直接嵌入计算机系统中，代替传统的键盘、鼠标等输入方式成为个人计算机的组成部分。并且通过其结构尺寸的调整和敏感单元布置位置的改变，以及多维力弹性体的改变可以实现不同灵敏度和不同量程，满足不同书写力和书写习惯人群的需要。
本发明提供的手写平台和手写输入方法具有安全和无法模仿的特点，并且手写输入平台可以直接作为个人计算机标准的输入接口设备，在政府电子政务、企业部分无纸化办公和电子商务中合同签署等的场合有广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利做进一步说明。
图1为手写输入平台整体结构示意图；
图2为一体化结构的五维力/力矩敏感结构示意图；
图3为分体式结构的五维力/力矩敏感结构示意图；
图4为下敏感单元应变片贴片位置示意图；
图5为上敏感单元应变片贴片位置示意图；
图6为前置信号处理电路原理示意框图；
图7为数字信号处理与总线接口原理框图；
图8为手写过程坐标位置计算示意图。
图1为本发明的手写输入平台整体结构示意图，其是由扶手平板1、签字平板2、中心轴3、上敏感单元4、上连结法兰5、下连结法兰6、下敏感单元7、前置信号处理电路8、通用总线网络接口9和底座10共同组成。
其中扶手平板1与底座10可以为一体化结构，具体根据信号处理电路的安装位置和尺寸而定，签字平板2、上敏感单元4、下敏感单元7、上连结法兰5、下连结法兰6要保证中心轴线的重合，具体是通过轴孔配合的方式实现，即签字平板2中心有一内凹圆柱空腔，内径与上连结法兰5外径相等，相互为间隙配合，同时上连结法兰5与上敏感单元4采用刻线对准和定位销方式保证轴线的传递。
在上敏感单元4、下敏感单元7的中心孔分别与中心轴3配合，前置信号处理电路8安装在下连结法兰腔内，以保证原始输出信号能够经过放大、滤波后输出到接口电路部分，通用总线接口电路9也安装在底座上，其主要完成对放大、滤波后模拟信号的数字化处理并经过USB接口连接到个人计算机上。
图2为一体化结构的五维力/力矩敏感结构示意图，是本发明数字手写输入的关键部分，上敏感单元4、下敏感单元7、中心轴3、上连结法兰(5)以及下连结法兰(6)通过机械加工，成为一个整体，并通过机械加工的精度来保证上下敏感单元的平行度以及中心轴与上下敏感单元的连接位置。
图3为分体式结构的五维力/力矩敏感结构示意图，其通过固定螺母12和固定压环11来实现上敏感单元4、下敏感单元7与中心轴3的固定，具体是将中心轴3两端的配合轴长度增加，并在敏感单元上分别加上与轴配合的压块，并通过螺母来固定压环11，中心轴3两端的肩部沿X、Y方向对称位置分别加工有螺纹孔，这里是采用M3的螺母和螺杆实现上敏感单元4、下敏感单元7和中心轴3的固定。
图4为下敏感单元应变片贴片位置示意图，下敏感单元4圆膜片上如图所示位置粘贴有RFX1、RFX2、RFX3、RFX4、RFY1、RFY2、RFY3、RFY4、RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4共12只应变电阻，其中RFX1、RFX2与RFX3、RFX4对称布置在X方向的直线上，RFY1、RFY2与RFY3、RFY4对称布置在Y方向的直线上，而RFZ1、RFZ2与RFZ3、RFZ4对称布置在与XY两条直线分别相交45度方向的直线上，三条直线都通过圆形膜片的中心。RFX1、RFX4、RFY1、RFY4、RFZ1、RFZ4布置在靠近圆膜片外圆位置，RFX2、RFX3、RFY2、RFY3、RFZ2、RFZ3布置在靠近圆膜片硬中心的位置，这里的硬中心直径为中心轴3的外径，应变电阻外圆部分小于上下连结法兰内圆。
图5为上敏感单元应变片贴片位置示意图，上敏感单元7圆膜片上布置有RFX1、RFX2、RFX3、RFX4、RFY1、RFY2、RFY3、RFY4共8只敏感电阻，其中RFX1、RFX2与RFX3、RFX4对称布置在X方向的直线上，RFY1、RFY2与RFY3、RFY4对称布置在Y方向的直线上，两条直线都通过圆形膜片的中心；并且RFX1、RFX4、RFY1、RFY4布置在靠近圆膜片外圆位置，RFX2、RFX3、RFY2、RFY3布置在靠近圆膜片硬中心的位置；这里的硬中心直径为中心轴(3)的外径，应变电阻外圆部分小于上下连结法兰内圆。同时，上敏感单元4也可以采用图4的粘贴方式，在膜片上粘贴3组应变片，即增加一组用来检测Fz方向力的四只应变片RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4。
图6为前置信号处理电路原理框图，前置信号处理电路8由5路信号放大电路和滤波电路组成，这里放大电路采用差分仪表放大器14，直接对桥路输出原始信号进行放大；设计中滤波电路主要是低通滤波，这里为了减小体积，采用RC低通滤波器13，也可采用专用滤波集成芯片。前置信号处理电路系统采用单电源供电方式，仪表放大器14参考端由一基准电源15提供，这里选择1.2V基准。每一个桥路由于电阻应变片的阻值差异，需要进行零点位置调整，采用电阻直接对桥路进行补偿，以保证每一组桥路的输出为0mV左右；放大倍数由仪表放大器14外接反馈电阻16确定。具体调整方式为：桥路的零位调整好后，通过对相应方向加上设计满量程负载，从高精度的6位半数字电压表读取输出电压值，并用期望输出的电压除以电压表读数，即为所期望的放大倍数，放大反馈电阻阻值的计算根据选择的仪表放大器14的计算公式得到，选用的仪表放大器14为AD623，相应的反馈电阻计算公式为：
图7为数字信号处理与总线接口原理框图，由5路12位A/D变换、单片MCU系统(微处理器)、USB接口电路(包括RS232接口)组成，具体可以采用集成A/D和USB接口的片上系统来实现，或者采用A/D芯片、采样保持电路、MCU和USB控制芯片的分立元件构成，其主要用于实现对模拟信号的数字化，并经过数字平滑滤波处理后发送到外部计算机，并与计算机之间通讯。
图8为手写过程坐标位置计算示意图，手写过程坐标位置的计算是由计算机完成，由于希望得到的是笔尖和书写平板的接触位置和五维力/力矩信息，而传感器本身测量得到的力/力矩信息是相对自身的坐标系得到的结果，需要根据图8所示的位置示意图进行坐标变换计算，计算公式如下：
根据手写输入平台输出的五维力/力矩信息，按照上面的公式可以计算得到手写过程中笔尖与平板接触的连续轨迹，从而得到其笔形、笔顺、笔划、书写速度等手写信息，由于每个人书写过程中笔尖与平板的作用力大小、方向以及书写过程中笔形、笔顺、笔划和书写速度不一样，本发明不仅可以记录这些特征信息，进而可以识别是哪一个人写的字、是否是同一个人写的，非常适用于电子商务、电子政务中需要加密签字和防伪签字的场合。
具体实施方式
本发明中的上敏感单元4和下敏感单元7直接采用厚度为0.3mm的铜基材料加工成直径为60mm的圆膜片，同时在中心加工直径为10mm的孔，用于与中心轴3的对准，并在位于直径20mm的位置加工有4个直径为3.2mm的孔，孔的方向互相垂直，其过圆心的直线分别作为X、Y方向的刻线；同时中心轴3中心加工有直径为5mm的孔，
用于上敏感桥路的引线接到前置信号处理电路板8上。中心轴3的外径为28mm，两端加工有直径为10mm高度为2mm的台阶，具体装配时是将中心轴3的两端台阶与上下敏感单元的中心孔配合，并通过粘贴的方法使端部与上下敏感单元平面固定，同时要保证上下敏感单元上的X、Y刻线方向一致。
敏感单元上的应变电阻采用350欧姆的箔氏应变片，要求自带温度补偿，在具体粘贴时，需要额外制作一掩膜以保证应变片粘贴位置的准确性，掩膜的具体尺寸与上下敏感单元尺寸大小一致，并且其上面的孔大小也一致，以方便粘贴电阻时X、Y坐标方向的对准。除此之外，在掩膜上按照应变片粘贴位置刻有孔，孔尺寸比实际应变片尺寸每边大0.3mm。在实际粘贴应变片时，先将掩膜与敏感单元上的四个直径为3.2的孔对准，再在相应的掩膜孔中按照预定的方向粘贴应变片，应变片粘贴完好后，再将掩膜取下。
另外上下敏感单元上的孔也可用来固定，这需要在中心轴的台阶肩部相应的位置分别加工M3的螺孔，对于螺钉固定的方式在实际的应用中可以采用，也可以不采用。
对于上下法兰也是采用预先刻线的方法对准，具体是在法兰加工完成后，内侧面沿着互相垂直90度的位置刻好直线，法兰的外径等于敏感单元的直径60mm，内径大于敏感单元上粘贴电阻的外圆1mm。当刻线对准后即可采用粘贴的方法将上下法兰与敏感单元固定，这样就完成了本发明的力信息获取单元的加工和装配。
上敏感单元4的桥路电源线从中心轴3的孔引入，桥路信号也通过中心轴3的孔引出，下敏感单元7的电源线和桥路信号线可之间接入到前置信号处理电路8，前置信号处理电路8的电路板固定中下敏感单元与底座10所构成的空腔内。
对于整个五维力/力矩的部分与底座10及签字平板2的固定直接采用螺钉、螺纹孔的方式实现，也要求有刻线对准。
为了实现对手写过程中笔尖与平台2表面接触力的测量，必须对整个测力部分进行标定。标定所对应的坐标中心为上敏感单元4的中心，XY平面为上敏感单元4的上表面，标定过程中，以此坐标系设计标定辅助装置，在专用的六维力标定平台上实现对原始信号的标定以及放大倍数的确定，并得到各个方向力输入与桥路电压输出的数学关系，经过信号处理单元中MCU的处理得到力信息。
通过USB接口，将微处理器采集得到的五维力/力矩信息发送到个人计算机中，按照上面提供的计算公式，得到手写过程中笔形、笔顺、笔划、书写速度等特征信息。
本发明提供的计算机手写输入平台，是在传统的电子写字板记录手写笔顺、笔划、字型等信息基础上，同时记录笔与手写输入平台接触的五维力/力矩信息，在签名过程中，字型等静态信息容易模仿，而签字过程中产生的诸如书写速率、时间、笔划顺序和书写压力等动态信息是因人而异的，无法模仿，手写签名代表了长期连续性习惯行为在人脑中所烙下的特征，它在一定范围内具有一致性，而且在短期内不会改变。本发明提供的手写输入平台和书写信息获取方法不仅可以记录手写字型、笔划等静态信息，而且可以获得笔顺、书写速率、时间和笔尖与台面的五维力/力矩信息，使用本输入平台，即使静态信息被模仿，但上述动态信息是很难模仿的，因为它们是不可见的，而且要模仿五个以上的行为特征是非常困难的。因此本发明提供的数字签名方法与一般方法相比除具有很好的防伪效果外，还保留了人自然书写的习惯，具有非常好的应用前景。
Claims (2)
1、一种计算机手写输入平台，包括签字平板(2)、上敏感单元(4)、下敏感单元(7)、前置信号处理电路(8)、通用总线网络接口(9)，其中上敏感单元(4)、下敏感单元(7)和中心轴(3)组成五维力/力矩敏感结构，前置信号处理电路(8)包括五路低通滤波器(13)、仪表放大器(14)、基准电压源(15)、反馈电阻(16)，通用总线网络接口(9)包括带有5路12位A/D的微处理器、USB接口和RS232接口，其特征在于：
计算机手写输入平台是由扶手平板(1)、签字平板(2)、中心轴(3)、上敏感单元(4)、上连结法兰(5)、下连结法兰(6)、下敏感单元(7)、前置信号处理电路(8)、通用总线网络接口(9)和底座(10)共同组成，其中扶手平板(1)与底座(10)可以为一体化结构，具体根据前置信号处理电路(8)的安装位置和尺寸而定；
所述的上敏感单元(4)、下敏感单元(7)和中心轴(3)组成五维力/力矩敏感结构，上下敏感单元(4)、下敏感单元(7)与中心轴(3)可以采用分体结构，即通过粘胶连接在一起，同时上敏感单元(4)、上连结法兰(5)、中心轴(3)、下敏感单元(7)、下连接法兰(6)也可以采用一体化结构，即通过机械加工直接加工成一个整体；
签字平板(2)、上敏感单元(4)、下敏感单元(7)、上连结法兰(5)、下连结法兰(6)要保证中心轴(3)的重合，具体是通过轴孔配合的方式实现，即签字平板(2)中心有一内凹圆柱空腔，内径与上连结法兰(5)外径相等，相互为间隙配合，同时上连结法兰(5)与上敏感单元(4)采用刻线对准和定位销方式保证中心轴(3)的传递；
前置信号处理电路(8)的电路板固定在下敏感单元(7)、下连接法兰(6)与底座10所构成的空腔内，以保证原始输出信号能够经过放大、滤波后输出到接口电路部分，USB接口(9)安置在底座(10)上；
计算机手写输入平台可以直接作为计算机的输入外设，使用任意的笔直接在平板上书写，而不需要消耗墨水，或者将书写平台基座与计算机外壳嵌在一起，直接嵌入个人计算机系统中，代替键盘来实现手写输入。
2.一种如权利要求1所述的一种计算机手写输入平台手书写过程中信息获取方法，其特征在于：所述的信息获取方法包括手书写过程中五维力/力矩信息获取方法和手写签字笔形、笔顺、笔划、书写速度信息获取方法；
A.书写输入过程中五维力/力矩信息获取方法即三维力信息和二维力矩信息获取方法，其中：
在下敏感单元(7)圆膜片上粘贴三组箔氏力敏应变电阻，在上敏感单元(4)圆膜片上粘贴二组箔氏力敏应变电阻，或者也可以在上敏感单元(4)圆膜片上粘贴三组箔氏力敏应变电阻，即用来测量Fz力信息的敏感电阻RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4既可以粘贴在下敏感单元(7)圆膜片上，也可以粘贴在上敏感单元(4)圆膜片上，并采用特定的组桥方式实现对书写过程中五维力/力矩信息的获取，并通过标定求出维间耦合关系，经过滤波、放大、A/D变换和数据处理得到笔尖与平板的接触力信息，其中下敏感单元(7)圆膜片上敏感电阻RFX1、RFX2、RFX3、RFX4用来实现对力信息Fx的测量；敏感电阻RFY1、RFY2、RFY3、RFY4用来实现对力信息Fy的测量；敏感电阻RFZ1、RFZ2、RFZ3、RFZ4用来实现对力信息Fz的测量；
其中RFX1、RFX2与RFX3、RFX4对称布置在X方向的直线上，RFY1、RFY2与RFY3、RFY4对称布置在Y方向的直线上，而RFZ1、RFZ2与RFZ3、RFZ4对称布置在与XY两条直线分别相交45度方向的直线上，三条直线都通过圆形膜片的中心，并且RFX1、RFX4、RFY1、RFY4、RFZ1、RFZ4布置在靠近圆膜片外圆位置，RFX2、RFX3、RFY2、RFY3、RFZ2、RFZ3布置在靠近圆膜片硬中心的位置；这里的硬中心直径为中心轴(3)的外径，应变电阻外圆部分小于上下连结法兰内圆；
上敏感单元(4)圆膜片上敏感电阻RFX1、RFX2、RFX3、RFX4用来实现对力信息Mx的测量；敏感电阻RFY1、RFY2、RFY3、RFY4用来实现对力信息My的测量；其中RFX1、RFX2与RFX3、RFX4对称布置在X方向的直线上，RFY1、RFY2与RFY3、RFY4对称布置在Y方向的直线上，两条直线都通过圆形膜片的中心；并且RFX1、RFX4、RFY1、RFY4布置在靠近圆膜片外圆位置，RFX2、RFX3、RFY2、RFY3布置在靠近圆膜片硬中心的位置；这里的硬中心直径为中心轴(3)的外径，应变电阻外圆部分小于上下连结法兰内圆；
B.手写签字笔形、笔顺、笔划、书写速度信息获取方法，计算可以得到笔尖在手写签字平板(2)上接触点的位置，以及在手写平台系统坐标系中的位置，并通过实时检测和连续计算，得到手写过程中的笔形、笔顺、笔划、书写速度信息，并可以进一步通过微处理器计算书写速度信息，其中笔尖和平板接触位置的计算公式如下：
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