CN1530876A - 笔迹轨线识别系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种笔迹轨线识别系统，具有动作检测单元，适于输出基于所述系统主体空中加速度变化的电信号。提供了适于检测暂时停止所述系统主体动作的非笔画区域间隔并根据所述电信号恢复笔迹的控制单元。

Description

笔迹轨线识别系统和方法
优先权
本申请要求韩国知识产权局的第2003-16413号韩国专利申请2003年3月17日的优先权日，其公开在此合并，以作参考。
技术领域
本公开讲授了有关笔迹轨线识别系统的技术，更具体地讲，是用于在3维空间识别笔迹轨线的技术。
背景技术
近来，诸如PDA、便携式电话、笔记本电脑等等的个人移动设备的市场正在增加。能够说这样的个人移动设备最适合随遇环境，因为它们容易携带，并可用于任何时候和任何地方的信息利用。即，新近的移动设备能够使得用户在他们移动期间利用信息，以致用户能够在任何时间和任何地点使用信息，而不象过去的环境将信息利用限制于诸如在家安装的桌面个人计算机(PC)的非移动设备。
然而，虽然这样的移动设备为方便携带而做得更小时，它们却不便于通过所述设备的显示部分来识别信息以及输入命令。在这样的移动设备中，便于携带与便于输入输出信息背道而驰。因此，有关克服所述问题的方法的研究和开发一直在进行。
近来，笔型输入系统作为用户更方便使用移动设备的方法已经出现。普通的笔型输入系统被设计来识别通过输入垫二维平面输入的笔迹轨线或者选定动作，以致移动设备在显示单元显示笔迹轨线或者进行基于所识别信息的对应操作。
图1是显示传统笔型输入系统输入风格的视图。该笔型输入系统有在用户手中握住的硬笔笔部分10，以致用户能够用它做笔迹或者选择的动作。它还包括显示部分22，例如，可以是PDA 20，其根据在显示部分22的二维平面上硬笔笔部分10的部分接触状态识别菜单选择命令和/或笔迹轨线。显示部分基于所选菜单或者笔迹显示对应操作。在此，笔部分10用作指示工具或者笔迹工具，而不需要额外电源，并且所述PDA 20处理在显示部分22上对应于笔部分10的笔尖部分所放置的部分的信号。
上文的笔型输入系统根据笔部分10和显示部分22的二维平面的接触位置确定输入了什么信息。即，如果在显示部分22所显示的当前视图是显示菜单的视图，则PDA 20选定对应于笔部分10的笔尖部分所接触的位置的信息作为菜单选择信息。它接着根据在所选位置的信息执行对应的命令。而且，如果显示能够识别笔迹的视图，则PDA 20获得有关不断变化的笔部分10接触位置的信息。接着它根据所获得的信息在显示部分22的视图显示笔迹轨线。
由于用户在二维平面的显示部分笔迹，上面的笔型输入系统能够精确地识别笔迹。不过，用户必须在显示部分22的有限视图内进行他或她的菜单选择或者笔迹动作，这仍使得输入用户输入动作不方便。
为了解决上面的问题，在所述笔部分10里面具有动作检测传感器并通过所述传感器检测三维空间的笔迹轨线的系统已经在第6,181,329(2001年1月30日公开的)号美国专利和第6,212,296号(2001年4月3日公开的)美国专利中提出。
在第6,181,329号美国专利和第6,212,296号美国专利中所公开的笔型输入系统能够识别在三维空间中完成的笔迹动作，以致用户能够在不限制笔迹区域的情况下输入信息。不过，由于辅音和元音或者诸如字母表等等的各种符号当用户在三维空间做笔迹动作时不断地产生，所以这些系统将会存在引起识别误差的大概率问题。当多数人做笔迹动作时，他们用彼此分开的笔画线条笔迹辅音和元音或者诸如字母表等等的符号，以便于第三方更容易理解所述笔迹。然而，上面利用笔迹平面的笔型输入系统根据在所述笔和所述笔迹平面之间的摩擦理解高频信号，以识别出辅音、元音、诸如字母表等等的符号的笔画线条，因为在三维空间中这些线条是连续的，识别三维空间中的笔迹动作的笔型输入系统就不再能够识别出笔画线条。因此，当需要在显示单元上根据在三维空间中的笔迹动作显示笔迹轨线时，所述系统仅仅能够显示和用户的意图有别的连续笔迹轨线。由于第三方识别信息有困难，这会导致麻烦。
然而，在不需要额外笔迹平面的情况下，基于空中的笔迹动作将笔画只分隔为有关符号的纯笔迹符号并只识别纯笔迹符号的技术不存在。
发明内容
所公开的内容旨在克服如上所讨论的某些问题。提供了一种笔迹轨线识别系统，包括：动作检测单元，适于输出基于所述系统主体空中加速度变化的电信号。提供了适于检测暂时停止所述系统主体动作的非笔画区域间隔并根据所述电信号恢复笔迹的控制单元。
所公开的内容的另一个方面是笔迹轨线识别方法，包括检测空中系统主体加速度变化。如果存在系统主体动作暂时停止的间隔则检测出非笔画区域。基于判决结果恢复所述系统主体的笔迹。
附图说明
参照下面的附图将详细描述所公开的内容，其中类似的标号表示类似的部件。
图1是显示传统笔型输入系统的输入风格的视图。
图2是显示根据所公开内容的某些方面的示例性笔迹轨线识别系统的原理框图。
图3示出了加速度标准偏差的典型偏移和加速度的幅度。
图4示出了图2的笔迹轨线识别系统识别和显示通过利用类似笔的物体在空中所写的“samsung”笔画的仿真结果。
具体实施方式
在此参照附图详细描述所公开的内容。
图2是示出实现所公开内容的某些方面的示例性笔迹轨线识别系统的原理框图。所述识别系统100有：动作检测单元110、显示单元120、发送/接收单元130和控制单元140。
所述动作检测单元110连续地检测所述系统100的主体加速度变化和位置变化。所述动作检测单元110由多个陀螺传感器、多个用于检测所述动作的加速度传感器构成。它还包括用于对从各个传感器转发来的电信号进行计算操作的计算电路。
显示单元120在它的屏幕上显示所述系统主体的动作。可以将所述显示单元120内置于所述识别系统100以集成为一个整体。另外，可显示单元可处在不同系统里面。
发送/接收单元130和其他的外部系统交换在所述控制单元140的控制下所识别的动作信息以及对应于所述动作信息的控制信号。
控制单元140接收由动作检测单元110检测的所述系统主体的加速度变化和位置变化。它基于有关随所述系统主体移动出现的加速度和位置变化的信息识别出由用户所作的三维空间中的笔迹轨线。这时，所述控制单元140根据有关所述系统主体的所检测动作的信息将系统主体动作暂时停止区域判决为非笔画区域，并恢复所述笔迹轨线。
在此，能够根据随用户空中的笔迹动作的所述系统主体的连续动作，由非笔画区域分隔所述笔画线条。换言之，可以说笔画线条是在三维空间中从头到尾没有任何非笔画区域的每一个笔画的轨迹。根据在三维空间中进行的笔迹动作将笔画部分和在两个笔画之间的无意义动作的区域进行区别是不容易的。不过，根据本发明的系统根据在三维空间中的笔迹动作，通过用户在每一个笔画的开始之前或者结束之后有意进行的停止动作来区分笔画。
在实际应用中存在妨碍停止动作检测的诸如手颤抖之类的障碍。尽管手颤抖问题似乎可以由这样一种抗颤抖措施来解决：定义加速度测量值的阈值，并测量小于所述阈值的测量值是否维持了一个预定的时间段，但如果用户以不同方向转动所述系统，则在瞬间测量出加速度接近为0。此时，如果小于所述阈值的加速度维持了所述预定时间段，则会出现检测误差。因此，不能说加速度接近0的区域是暂时停止区域。因为用户很难在一定时间段维持相同的加速度而同时用所述系统做动作，所以控制单元140应用下面的条件在加速度标准偏差中检测暂时停止。
1)对于瞬时时间k，
如果在时间间隔[k，k+H]，σS |An|(k)＜σth，则此时k是笔画的开始k1。
2)对于瞬时时间k≥k1+W，
如果在时间间隔[k，k+H]，σS |An|(k)＞σth，则此时(k-S)是笔画的结束k2。
这里，σS |An|(k)是正好在时间k之前S个样本的加速度绝对值|An|的标准偏差。σth是所述|An|的标准偏差的阈值。W预先设置为用于笔迹一个笔画的最小时间间隔。而且，H是维持σS |An|(k)小于阈值σth的最小时间间隔，并事先设置。这里应该注意在(2)中的笔画的结束不是k，而是(k-S)，因为σS |An|(k)受到正好在所述k之前的S个样本的影响。
图3是用于示出标准偏差对检测到的加速度的典型偏移以及加速度幅度的视图。而且，图3示出了表示在空间笔迹动作中一个笔画的开始和结束的放大部分。在图3中，‘A’是示出100个样本的标准偏差的曲线，‘B’是示出在所述系统的加速度中重力加速度误差的曲线，而‘C’是示出在标准偏差和阈值之间误差的曲线。在图3的所述放大部分，在幅度上相匹配的两个样本间隔表示由用户已经进行暂停动作的区域。
图4是用于示出当图2的笔型输入系统被用来在空间笔迹“samsung”的动作时系统识别和显示笔画的仿真结果的视图。可以看出纯笔画的间隔具有稍微高的加速度变化并且暂停动作的间隔具有几乎相等的加速度。
如前所述，根据所公开的内容的空间笔迹轨线识别技术能够根据空中笔迹动作区分和更精确地识别出笔画线条，以致它能够大大地减少识别误差并能够在显示单元等等上更清晰地显示用户的意图。
尽管参照本发明的特定优选实施例显示和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该懂得在不脱离由所附权利要求所定义的发明的实质和范围的前提下可以进行各种形式和细节上的修改。

Claims (12)

1.一种笔迹轨线识别系统，包括：
动作检测单元，适于输出基于所述系统主体空中加速度变化的电信号；以及
控制单元，适于检测暂时停止所述系统主体动作的非笔画区域间隔并根据所述电信号恢复笔迹。
2.如权利要求1所述的笔迹轨线识别系统，其中，所述控制单元通过比较所述加速度的标准偏差和阈值来确定出现笔画的时间范围。
3.如权利要求1所述的笔迹轨线识别系统，其中，所述控制单元通过比较在笔画开始之前开始直到从所述笔画开始之后的固定时间的固定数目的加速度样本的标准偏差和阈值来确定所述笔画的开始。
4.如权利要求1所述的笔迹轨线识别系统，其中，所述控制单元通过比较直到笔画结束的固定数目的样本的标准偏差和阈值来确定所述笔画的结束。
5.如权利要求1所述的笔迹轨线识别系统，其中，如果在[k，k+H]的时间间隔，σS |An|(k)＜σth，则所述控制单元将瞬时时间k1确定为笔画的开始，
这里，σS |An|(k)表示直到所述k的S个样本的加速度|An|的标准偏差，
σth是所述标准偏差的阈值，以及
H是σS |An|(k)小于所述阈值σth的最小时间间隔。
6.如权利要求5所述的笔迹轨线识别系统，其中，如果在k≥k1+W内的[k，k+H]的时间间隔，σS |An|(k)＞σth，则所述控制单元确定(k-S)为所述笔画的结束，
这里，W表示规定为笔迹一个笔画的最小时间间隔。
7.一种笔迹轨线识别方法，包括：
检测所述系统主体空中加速度变化；
如果存在暂时停止所述系统主体动作的间隔，就判定非笔画区域间隔；以及
基于判定结果恢复所述系统主体的笔迹。
8.如权利要求7所述的笔迹轨线识别方法，其中，通过比较所述加速度的标准偏差和阈值检测出现笔画的时间范围。
9.如权利要求7所述的笔迹轨线识别方法，其中，通过比较在笔画开始之前开始直到从所述笔画开始之后的固定时间的固定数目的加速度样本的标准偏差和阈值来确定所述笔画的开始。
10.如权利要求7所述的笔迹轨线识别方法，其中，通过比较直到笔画结束的固定数目的样本的标准偏差和阈值来确定所述笔画的结束。
11.如权利要求7所述的笔迹轨线识别方法，其中，如果在[k，k+H]的时间间隔，σS |An|(k)＜σth，则将瞬时时间k1确定为笔画的开始，
这里，σS |An|(k)表示直到所述k的S个样本的加速度|An|的标准偏差，
σth是所述标准偏差的阈值，以及
H是σS |An|(k)小于所述阈值σth的最小时间间隔。
12.如权利要求11所述的笔迹轨线识别方法，其中，如果在k≥k1+W内的[k，k+H]的时间间隔，σS |An|(k)＞σth，则确定(k-S)为所述笔画的结束，
这里，W表示规定为笔迹一个笔画的最小时间间隔。
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