專利名稱：筆跡軌線識別系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開講授了有關(guān)筆跡軌線識別系統(tǒng)的技術(shù)，更具體地講，是用于在3維空間識別筆跡軌線的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近來，諸如PDA、便攜式電話、筆記本電腦等等的個人移動設(shè)備的市場正在增加。能夠說這樣的個人移動設(shè)備最適合隨遇環(huán)境，因為它們?nèi)菀讛y帶，并可用于任何時候和任何地方的信息利用。即，新近的移動設(shè)備能夠使得用戶在他們移動期間利用信息，以致用戶能夠在任何時間和任何地點使用信息，而不象過去的環(huán)境將信息利用限制于諸如在家安裝的桌面?zhèn)€人計算機(PC)的非移動設(shè)備。
然而，雖然這樣的移動設(shè)備為方便攜帶而做得更小時，它們卻不便于通過所述設(shè)備的顯示部分來識別信息以及輸入命令。在這樣的移動設(shè)備中，便于攜帶與便于輸入輸出信息背道而馳。因此，有關(guān)克服所述問題的方法的研究和開發(fā)一直在進行。
近來，筆型輸入系統(tǒng)作為用戶更方便使用移動設(shè)備的方法已經(jīng)出現(xiàn)。普通的筆型輸入系統(tǒng)被設(shè)計來識別通過輸入墊二維平面輸入的筆跡軌線或者選定動作，以致移動設(shè)備在顯示單元顯示筆跡軌線或者進行基于所識別信息的對應(yīng)操作。
圖1是顯示傳統(tǒng)筆型輸入系統(tǒng)輸入風(fēng)格的視圖。該筆型輸入系統(tǒng)有在用戶手中握住的硬筆筆部分10，以致用戶能夠用它做筆跡或者選擇的動作。它還包括顯示部分22，例如，可以是PDA 20，其根據(jù)在顯示部分22的二維平面上硬筆筆部分10的部分接觸狀態(tài)識別菜單選擇命令和/或筆跡軌線。顯示部分基于所選菜單或者筆跡顯示對應(yīng)操作。在此，筆部分10用作指示工具或者筆跡工具，而不需要額外電源，并且所述PDA 20處理在顯示部分22上對應(yīng)于筆部分10的筆尖部分所放置的部分的信號。
上文的筆型輸入系統(tǒng)根據(jù)筆部分10和顯示部分22的二維平面的接觸位置確定輸入了什么信息。即，如果在顯示部分22所顯示的當(dāng)前視圖是顯示菜單的視圖，則PDA 20選定對應(yīng)于筆部分10的筆尖部分所接觸的位置的信息作為菜單選擇信息。它接著根據(jù)在所選位置的信息執(zhí)行對應(yīng)的命令。而且，如果顯示能夠識別筆跡的視圖，則PDA 20獲得有關(guān)不斷變化的筆部分10接觸位置的信息。接著它根據(jù)所獲得的信息在顯示部分22的視圖顯示筆跡軌線。
由于用戶在二維平面的顯示部分筆跡，上面的筆型輸入系統(tǒng)能夠精確地識別筆跡。不過，用戶必須在顯示部分22的有限視圖內(nèi)進行他或她的菜單選擇或者筆跡動作，這仍使得輸入用戶輸入動作不方便。
為了解決上面的問題，在所述筆部分10里面具有動作檢測傳感器并通過所述傳感器檢測三維空間的筆跡軌線的系統(tǒng)已經(jīng)在第6,181,329(2001年1月30日公開的)號美國專利和第6,212,296號(2001年4月3日公開的)美國專利中提出。
在第6,181,329號美國專利和第6,212,296號美國專利中所公開的筆型輸入系統(tǒng)能夠識別在三維空間中完成的筆跡動作，以致用戶能夠在不限制筆跡區(qū)域的情況下輸入信息。不過，由于輔音和元音或者諸如字母表等等的各種符號當(dāng)用戶在三維空間做筆跡動作時不斷地產(chǎn)生，所以這些系統(tǒng)將會存在引起識別誤差的大概率問題。當(dāng)多數(shù)人做筆跡動作時，他們用彼此分開的筆畫線條筆跡輔音和元音或者諸如字母表等等的符號，以便于第三方更容易理解所述筆跡。然而，上面利用筆跡平面的筆型輸入系統(tǒng)根據(jù)在所述筆和所述筆跡平面之間的摩擦理解高頻信號，以識別出輔音、元音、諸如字母表等等的符號的筆畫線條，因為在三維空間中這些線條是連續(xù)的，識別三維空間中的筆跡動作的筆型輸入系統(tǒng)就不再能夠識別出筆畫線條。因此，當(dāng)需要在顯示單元上根據(jù)在三維空間中的筆跡動作顯示筆跡軌線時，所述系統(tǒng)僅僅能夠顯示和用戶的意圖有別的連續(xù)筆跡軌線。由于第三方識別信息有困難，這會導(dǎo)致麻煩。
然而，在不需要額外筆跡平面的情況下，基于空中的筆跡動作將筆畫只分隔為有關(guān)符號的純筆跡符號并只識別純筆跡符號的技術(shù)不存在。

發(fā)明內(nèi)容
所公開的內(nèi)容旨在克服如上所討論的某些問題。提供了一種筆跡軌線識別系統(tǒng)，包括動作檢測單元，適于輸出基于所述系統(tǒng)主體空中加速度變化的電信號。提供了適于檢測暫時停止所述系統(tǒng)主體動作的非筆畫區(qū)域間隔并根據(jù)所述電信號恢復(fù)筆跡的控制單元。
所公開的內(nèi)容的另一個方面是筆跡軌線識別方法，包括檢測空中系統(tǒng)主體加速度變化。如果存在系統(tǒng)主體動作暫時停止的間隔則檢測出非筆畫區(qū)域。基于判決結(jié)果恢復(fù)所述系統(tǒng)主體的筆跡。


參照下面的附圖將詳細描述所公開的內(nèi)容，其中類似的標(biāo)號表示類似的部件。
圖1是顯示傳統(tǒng)筆型輸入系統(tǒng)的輸入風(fēng)格的視圖。
圖2是顯示根據(jù)所公開內(nèi)容的某些方面的示例性筆跡軌線識別系統(tǒng)的原理框圖。
圖3示出了加速度標(biāo)準(zhǔn)偏差的典型偏移和加速度的幅度。
圖4示出了圖2的筆跡軌線識別系統(tǒng)識別和顯示通過利用類似筆的物體在空中所寫的“samsung”筆畫的仿真結(jié)果。
具體實施例方式
在此參照附圖詳細描述所公開的內(nèi)容。
圖2是示出實現(xiàn)所公開內(nèi)容的某些方面的示例性筆跡軌線識別系統(tǒng)的原理框圖。所述識別系統(tǒng)100有動作檢測單元110、顯示單元120、發(fā)送/接收單元130和控制單元140。
所述動作檢測單元110連續(xù)地檢測所述系統(tǒng)100的主體加速度變化和位置變化。所述動作檢測單元110由多個陀螺傳感器、多個用于檢測所述動作的加速度傳感器構(gòu)成。它還包括用于對從各個傳感器轉(zhuǎn)發(fā)來的電信號進行計算操作的計算電路。
顯示單元120在它的屏幕上顯示所述系統(tǒng)主體的動作?？梢詫⑺鲲@示單元120內(nèi)置于所述識別系統(tǒng)100以集成為一個整體。另外，可顯示單元可處在不同系統(tǒng)里面。
發(fā)送/接收單元130和其他的外部系統(tǒng)交換在所述控制單元140的控制下所識別的動作信息以及對應(yīng)于所述動作信息的控制信號。
控制單元140接收由動作檢測單元110檢測的所述系統(tǒng)主體的加速度變化和位置變化。它基于有關(guān)隨所述系統(tǒng)主體移動出現(xiàn)的加速度和位置變化的信息識別出由用戶所作的三維空間中的筆跡軌線。這時，所述控制單元140根據(jù)有關(guān)所述系統(tǒng)主體的所檢測動作的信息將系統(tǒng)主體動作暫時停止區(qū)域判決為非筆畫區(qū)域，并恢復(fù)所述筆跡軌線。
在此，能夠根據(jù)隨用戶空中的筆跡動作的所述系統(tǒng)主體的連續(xù)動作，由非筆畫區(qū)域分隔所述筆畫線條。換言之，可以說筆畫線條是在三維空間中從頭到尾沒有任何非筆畫區(qū)域的每一個筆畫的軌跡。根據(jù)在三維空間中進行的筆跡動作將筆畫部分和在兩個筆畫之間的無意義動作的區(qū)域進行區(qū)別是不容易的。不過，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)根據(jù)在三維空間中的筆跡動作，通過用戶在每一個筆畫的開始之前或者結(jié)束之后有意進行的停止動作來區(qū)分筆畫。
在實際應(yīng)用中存在妨礙停止動作檢測的諸如手顫抖之類的障礙。盡管手顫抖問題似乎可以由這樣一種抗顫抖措施來解決定義加速度測量值的閾值，并測量小于所述閾值的測量值是否維持了一個預(yù)定的時間段，但如果用戶以不同方向轉(zhuǎn)動所述系統(tǒng)，則在瞬間測量出加速度接近為0。此時，如果小于所述閾值的加速度維持了所述預(yù)定時間段，則會出現(xiàn)檢測誤差。因此，不能說加速度接近0的區(qū)域是暫時停止區(qū)域。因為用戶很難在一定時間段維持相同的加速度而同時用所述系統(tǒng)做動作，所以控制單元140應(yīng)用下面的條件在加速度標(biāo)準(zhǔn)偏差中檢測暫時停止。
1)對于瞬時時間k，如果在時間間隔[k，k+H]，σS|An|(k)＜σth，則此時k是筆畫的開始k1。
2)對于瞬時時間k≥k1+W，如果在時間間隔[k，k+H]，σS|An|(k)＞σth，則此時(k-S)是筆畫的結(jié)束k2。
這里，σS|An|(k)是正好在時間k之前S個樣本的加速度絕對值|An|的標(biāo)準(zhǔn)偏差。σth是所述|An|的標(biāo)準(zhǔn)偏差的閾值。W預(yù)先設(shè)置為用于筆跡一個筆畫的最小時間間隔。而且，H是維持σS|An|(k)小于閾值σth的最小時間間隔，并事先設(shè)置。這里應(yīng)該注意在(2)中的筆畫的結(jié)束不是k，而是(k-S)，因為σS|An|(k)受到正好在所述k之前的S個樣本的影響。
圖3是用于示出標(biāo)準(zhǔn)偏差對檢測到的加速度的典型偏移以及加速度幅度的視圖。而且，圖3示出了表示在空間筆跡動作中一個筆畫的開始和結(jié)束的放大部分。在圖3中，‘A’是示出100個樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差的曲線，‘B’是示出在所述系統(tǒng)的加速度中重力加速度誤差的曲線，而‘C’是示出在標(biāo)準(zhǔn)偏差和閾值之間誤差的曲線。在圖3的所述放大部分，在幅度上相匹配的兩個樣本間隔表示由用戶已經(jīng)進行暫停動作的區(qū)域。
圖4是用于示出當(dāng)圖2的筆型輸入系統(tǒng)被用來在空間筆跡“samsung”的動作時系統(tǒng)識別和顯示筆畫的仿真結(jié)果的視圖?？梢钥闯黾児P畫的間隔具有稍微高的加速度變化并且暫停動作的間隔具有幾乎相等的加速度。
如前所述，根據(jù)所公開的內(nèi)容的空間筆跡軌線識別技術(shù)能夠根據(jù)空中筆跡動作區(qū)分和更精確地識別出筆畫線條，以致它能夠大大地減少識別誤差并能夠在顯示單元等等上更清晰地顯示用戶的意圖。
盡管參照本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該懂得在不脫離由所附權(quán)利要求所定義的發(fā)明的實質(zhì)和范圍的前提下可以進行各種形式和細節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種筆跡軌線識別系統(tǒng)，包括動作檢測單元，適于輸出基于所述系統(tǒng)主體空中加速度變化的電信號；以及控制單元，適于檢測暫時停止所述系統(tǒng)主體動作的非筆畫區(qū)域間隔并根據(jù)所述電信號恢復(fù)筆跡。
2.如權(quán)利要求1所述的筆跡軌線識別系統(tǒng)，其中，所述控制單元通過比較所述加速度的標(biāo)準(zhǔn)偏差和閾值來確定出現(xiàn)筆畫的時間范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的筆跡軌線識別系統(tǒng)，其中，所述控制單元通過比較在筆畫開始之前開始直到從所述筆畫開始之后的固定時間的固定數(shù)目的加速度樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差和閾值來確定所述筆畫的開始。
4.如權(quán)利要求1所述的筆跡軌線識別系統(tǒng)，其中，所述控制單元通過比較直到筆畫結(jié)束的固定數(shù)目的樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差和閾值來確定所述筆畫的結(jié)束。
5.如權(quán)利要求1所述的筆跡軌線識別系統(tǒng)，其中，如果在[k，k+H]的時間間隔，σS|An|(k)＜σth，則所述控制單元將瞬時時間k1確定為筆畫的開始，這里，σS|An|(k)表示直到所述k的S個樣本的加速度|An|的標(biāo)準(zhǔn)偏差，σth是所述標(biāo)準(zhǔn)偏差的閾值，以及H是σS|An|(k)小于所述閾值σth的最小時間間隔。
6.如權(quán)利要求5所述的筆跡軌線識別系統(tǒng)，其中，如果在k≥k1+W內(nèi)的[k，k+H]的時間間隔，σS|An|(k)＞σth，則所述控制單元確定(k-S)為所述筆畫的結(jié)束，這里，W表示規(guī)定為筆跡一個筆畫的最小時間間隔。
7.一種筆跡軌線識別方法，包括檢測所述系統(tǒng)主體空中加速度變化；如果存在暫時停止所述系統(tǒng)主體動作的間隔，就判定非筆畫區(qū)域間隔；以及基于判定結(jié)果恢復(fù)所述系統(tǒng)主體的筆跡。
8.如權(quán)利要求7所述的筆跡軌線識別方法，其中，通過比較所述加速度的標(biāo)準(zhǔn)偏差和閾值檢測出現(xiàn)筆畫的時間范圍。
9.如權(quán)利要求7所述的筆跡軌線識別方法，其中，通過比較在筆畫開始之前開始直到從所述筆畫開始之后的固定時間的固定數(shù)目的加速度樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差和閾值來確定所述筆畫的開始。
10.如權(quán)利要求7所述的筆跡軌線識別方法，其中，通過比較直到筆畫結(jié)束的固定數(shù)目的樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差和閾值來確定所述筆畫的結(jié)束。
11.如權(quán)利要求7所述的筆跡軌線識別方法，其中，如果在[k，k+H]的時間間隔，σS|An|(k)＜σth，則將瞬時時間k1確定為筆畫的開始，這里，σS|An|(k)表示直到所述k的S個樣本的加速度|An|的標(biāo)準(zhǔn)偏差，σth是所述標(biāo)準(zhǔn)偏差的閾值，以及H是σS|An|(k)小于所述閾值σth的最小時間間隔。
12.如權(quán)利要求11所述的筆跡軌線識別方法，其中，如果在k≥k1+W內(nèi)的[k，k+H]的時間間隔，σS|An|(k)＞σth，則確定(k-S)為所述筆畫的結(jié)束，這里，W表示規(guī)定為筆跡一個筆畫的最小時間間隔。
全文摘要
一種筆跡軌線識別系統(tǒng)，具有動作檢測單元，適于輸出基于所述系統(tǒng)主體空中加速度變化的電信號。提供了適于檢測暫時停止所述系統(tǒng)主體動作的非筆畫區(qū)域間隔并根據(jù)所述電信號恢復(fù)筆跡的控制單元。
文檔編號G06F3/033GK1530876SQ20041002877
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者方遠喆, 金東潤, 張旭, 姜京灝, 崔恩碩, 方遠 申請人:三星電子株式會社