專利名稱：基于橢圓模型和優(yōu)化算法的壓力感應(yīng)手寫(xiě)簽批的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由壓力數(shù)位板感應(yīng)技術(shù)、優(yōu)化筆跡技術(shù)、優(yōu)化用戶Π與應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫集成技術(shù)等所實(shí)現(xiàn)的手寫(xiě)簽批方法。
背景技術(shù)：
(I)壓力數(shù)位板感應(yīng)技術(shù)壓力數(shù)位板感應(yīng)技術(shù)是近年來(lái)在手寫(xiě)簽批中新興的技術(shù)，手寫(xiě)簽名作為一種重要的身份鑒定特征，在很多應(yīng)用領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如重要文件的身份確定，或者依據(jù)簽名認(rèn)定的身份信息，來(lái)確認(rèn)某些手寫(xiě)體文字的來(lái)源，從而提高手寫(xiě)體識(shí)別的準(zhǔn)確率.手寫(xiě)輸入設(shè)備的主要功能是把筆尖與書(shū)寫(xiě)平面接觸的位置、作用力等信息轉(zhuǎn)化為X、y坐標(biāo)和壓力值，并發(fā)送到電腦中，一般由傳感器、微控制器和驅(qū)動(dòng)軟件等組成。根據(jù)傳 感器的位置，可以分為手寫(xiě)板(Digital Tablet)和手寫(xiě)筆(smart Pen)兩大類，手寫(xiě)板的傳感器在書(shū)寫(xiě)平面下來(lái)感應(yīng)筆的作用，有的手寫(xiě)板需要與專門(mén)的筆相配合才能獲取書(shū)寫(xiě)過(guò)程的相關(guān)信息，有的則不需要；手寫(xiě)筆的傳感器則位于筆的端部或其他位置，在書(shū)寫(xiě)過(guò)程中這些傳感器獲取筆的移動(dòng)或作用力等相關(guān)信息。除了這兩類以外，還有一些研究者獨(dú)辟蹊徑，如Mario. E. Munich等用攝像機(jī)跟蹤簽名時(shí)筆尖的運(yùn)動(dòng)，從而犾取簽名的相關(guān)彳目息。壓力數(shù)位板感應(yīng)技術(shù)采用通用的壓感標(biāo)準(zhǔn)接口開(kāi)發(fā)的壓力數(shù)位板感應(yīng)程序，編譯后安裝在客戶端機(jī)器上，并且可以被應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用，不需要在客戶端安裝其他的應(yīng)用軟件，壓力數(shù)位板感應(yīng)技術(shù)可以將由壓力數(shù)位板傳遞的筆跡信息，壓力信息捕獲，并且轉(zhuǎn)化成圖片二進(jìn)制流，保存在指定位置上。壓力數(shù)位板技術(shù)不限定數(shù)位板的品牌，只要符合通用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)位板都可以使用。(2)優(yōu)化筆跡技術(shù)優(yōu)化筆跡技術(shù)是在壓力數(shù)位板感應(yīng)技術(shù)之上，將筆跡進(jìn)行優(yōu)化，使其更加平滑的技術(shù)。優(yōu)化筆跡技術(shù)是基于JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，將壓力數(shù)位板上感應(yīng)到的位置信息，壓力信息通過(guò)基于橢圓模型和動(dòng)態(tài)信息的繪制方法轉(zhuǎn)化成平滑筆跡，并且提供多種筆跡風(fēng)格選擇。(3)優(yōu)化用戶UI在UI界面上提供多種筆尖粗細(xì)選擇、提供多種筆觸顏色選擇、在寫(xiě)字板內(nèi)添加文字格，并且可以設(shè)置文字格的大小。(4)應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫集成技術(shù)應(yīng)用管理信息系統(tǒng)(Management Information System)是一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序所組成的信息系統(tǒng)，系統(tǒng)以人為主導(dǎo)，利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備以及其它辦公設(shè)備，進(jìn)行信息的手機(jī)、傳輸、加工、儲(chǔ)存、更新和維護(hù)，以提高業(yè)務(wù)運(yùn)行效益、效率、安全性為目的人機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫集成技術(shù)為各種平臺(tái)技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)提供接口，應(yīng)用系統(tǒng)在需要手寫(xiě)簽批的模塊或者功能點(diǎn)處加入手寫(xiě)簽批模塊，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的全無(wú)紙化辦公，并且作為一種重要的身份特征，對(duì)于簽批人筆跡進(jìn)行保護(hù)，防止他人非法篡改，在應(yīng)用系統(tǒng)中可以將正文和簽批內(nèi)容同時(shí)輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種基于橢圓模型算法和優(yōu)化算法的壓力感應(yīng)手寫(xiě)簽批的實(shí)現(xiàn)方法，符合國(guó)際壓力數(shù)位板的通用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)在電子文件上直接手寫(xiě)意見(jiàn)輸入，很好的配合應(yīng)用系統(tǒng)，提高了辦公效率。傳統(tǒng)的簽批一般采用的紙質(zhì)手寫(xiě)或者圖片上傳的形式。紙質(zhì)手寫(xiě)的形式需要在應(yīng)用系統(tǒng)中打印出紙質(zhì)文件，進(jìn)行簽批，無(wú)法做到無(wú)紙化辦公。而且容易造成文檔丟失，泄密等情況。圖片上傳的形式需要在系統(tǒng)中預(yù)存多張簽名圖片，而且不能在電子信息中批注其他意見(jiàn)信息。普通的手寫(xiě)簽批不能達(dá)到筆跡仿真，無(wú)法達(dá)到有效辨認(rèn)，容易被人篡改，不符合現(xiàn)在應(yīng)用系統(tǒng)的安全要求。為了解決以上問(wèn)題，我們研發(fā)了一種基于橢圓模型算法和優(yōu)化算法壓力感應(yīng)手寫(xiě)簽批的方法。在實(shí)現(xiàn)筆跡平滑流暢的基礎(chǔ)上，提供了人性化的UI界面，并且充分考慮到各 種應(yīng)用系統(tǒng)的使用，多種數(shù)位板接口。采用Applet控件技術(shù)，輕松與多種應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫集成。方法使用通用的壓力數(shù)位板接口 =Windows (Wintab)，實(shí)現(xiàn)數(shù)位板壓力位置信息獲取，將信息轉(zhuǎn)化為筆跡信息，將筆跡信息進(jìn)行優(yōu)化，使之更加平滑流暢，用戶自定義的筆跡風(fēng)格在電子信息上實(shí)現(xiàn)公文簽批。


圖I是表不手與簽批效果2是表示Bezier曲線優(yōu)化前后對(duì)比3是表示邊沿抗鋸齒優(yōu)化前后對(duì)比4是表示在應(yīng)用系統(tǒng)中使用打印簽批結(jié)構(gòu)圖。下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的使用方法進(jìn)行說(shuō)明I、壓感筆跡實(shí)現(xiàn)方法(I)接口說(shuō)明WinTab接口標(biāo)準(zhǔn)是處理數(shù)字式手寫(xiě)板，三維定點(diǎn)傳感器，觸摸屏等數(shù)字式定點(diǎn)設(shè)備在Microsoft Windows3. O及其以上版本操作系統(tǒng)環(huán)境下的開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)編程接口。因?yàn)閃ndows在操作系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率，幾乎所有廠商生產(chǎn)的手寫(xiě)輸入設(shè)備都遵循Wintab接口標(biāo)準(zhǔn)"因此，用戶遵循WinTab接口標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)軟件將獲得最大的可擴(kuò)展性，可以適應(yīng)所有廠家遵循WinTab標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)產(chǎn)品，并且當(dāng)廠家驅(qū)動(dòng)程序或硬件產(chǎn)品更新時(shí)，用戶不必更新應(yīng)用軟件。對(duì)于廠家而言，廠家的產(chǎn)品可以適用于所有遵循WinTab接口標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件，不必考慮其驅(qū)動(dòng)的兼容性。最重要的一點(diǎn)是，有了支持WinTab接口標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，用戶不需要直接面向硬件的驅(qū)動(dòng)接口，這將大大降低開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的難度。> TABLET CONTEXT定位板設(shè)備環(huán)境定位板設(shè)備環(huán)境是WinTab接口的核心，其作用與Windows⑶I接口中的顯示設(shè)備環(huán)境相似。它是應(yīng)用程序用來(lái)指定數(shù)字式定位板的對(duì)象。設(shè)備環(huán)境不僅僅包含應(yīng)用程序可使用的數(shù)字式定位板物理區(qū)域信息，還包含關(guān)于數(shù)字式定位板的類型等信息。>WT PACKET數(shù)字式定位板消息
WinTab應(yīng)用程序通過(guò)事件包(Event Packet)來(lái)與數(shù)字式定位板建立聯(lián)系和掌握該設(shè)備的活動(dòng)情況。應(yīng)用程序可以通過(guò)使用事件掩碼(Event Masks)來(lái)控制其接收到的事件類型。
> WinTab主要函數(shù)說(shuō)明
WTInfo O函數(shù)獲得數(shù)字式定位板配置信息。
WTOpenO函數(shù)為前數(shù)字式定位板建立一個(gè)活動(dòng)設(shè)備環(huán)境。
WTPacket O函數(shù)該函數(shù)用于在數(shù)字式定位板消息處理函中使用Windows消息機(jī)制方法來(lái)接收定位件數(shù)據(jù)包。
WTPacketsGet ()函數(shù)該函數(shù)用于在數(shù)字式定位板消息處理函數(shù)中使用輪流檢測(cè)方法來(lái)接收數(shù)據(jù)包。
2、基于橢圓模型和動(dòng)態(tài)信息的繪制方法
使用2D橢圓作為筆觸模型，模擬筆刷與紙張的接觸區(qū)域形狀。
受動(dòng)態(tài)信息參數(shù)控制的橢圓模型表示如下
E = {E. X, E. Y，E. s，E. g, E. t}
E. s = E. g*Di3
其中E. x, E. y表示橢圓中心坐標(biāo)，取值G(D)中的Dil, Di2 ；E. s是橢圓大小控制參數(shù)；Di3為G(D)中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的壓感值；E. g為敏感度影響因子，調(diào)節(jié)筆畫(huà)粗細(xì)變化受壓感值影響的程度。
手寫(xiě)簽批效果如圖I所示
3、優(yōu)化筆跡算法
>Bezier 曲線優(yōu)化
采用直線擬合鼠標(biāo)或手寫(xiě)筆移動(dòng)的軌跡，字跡欠缺光滑性，尤其是繪制直線時(shí)出現(xiàn)較大的抖動(dòng)。采用Bezier曲線擬合鼠標(biāo)或手寫(xiě)筆移動(dòng)的軌跡，可以有效的去除書(shū)寫(xiě)的毛刺，增加筆形的光滑度。
直線和Bezier曲線簽批效果對(duì)比
對(duì)比方式直線Bezier曲線連續(xù)性除水平和垂直方向外， 其余方向均不連續(xù)，在簽批時(shí)表現(xiàn)為較多的棱次和抖動(dòng)具有很好的連續(xù)性，在繪制過(guò)程中體現(xiàn)為字跡流暢、自然，有很好的真實(shí)性。光滑性不具有光滑性，簽批字跡生硬，Bezier曲線本身具有很好的光滑性，連接的多段Bezier曲線可以通過(guò)抗鋸齒得到較好的光滑性效果簽批速度速度很快速度快存儲(chǔ)量每模擬一次移動(dòng)，需存儲(chǔ)2個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。每模擬一次移動(dòng)，需存儲(chǔ)4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。
Bezier曲線模擬簽批仿真性明顯優(yōu)于直線模擬，可以有效的去除毛刺，使簽批過(guò)程更流暢、自然。
Bezier曲線優(yōu)化前后對(duì)比圖如圖2所示。
>邊沿抗鋸齒優(yōu)化算法
鋸齒處理的直線有效的消除了在計(jì)算機(jī)屏幕上繪制直線產(chǎn)生的毛刺，提高了繪制直線的質(zhì)量，使繪制直線連續(xù)平滑。計(jì)算機(jī)生成的光柵圖形是由離散點(diǎn)組成的數(shù)字化圖形。 當(dāng)用光柵掃描算法在光柵圖形顯示器上繪制非水平且非垂直的直線或多邊形邊界時(shí)，會(huì)使直線呈鋸齒狀，這是由于直線或多邊形邊界是由連續(xù)的點(diǎn)組成的，而光柵圖形的象素點(diǎn)是離散的，用離散量表示連續(xù)量導(dǎo)致了光柵圖形走樣，即光滑的直線變成了鋸齒狀。目前，輕這種現(xiàn)象的處理技術(shù)(即反走樣)有兩種一是提高顯示器的分辨率，二是用面積采樣代替點(diǎn)采樣即采用區(qū)域采樣，并使用適當(dāng)?shù)牟蓸幽Ｐ瓦M(jìn)行處理。區(qū)域采樣是把象素看成是具有面積的有限區(qū)域，直線看成是具有寬度的狹長(zhǎng)的矩形。如果一個(gè)象素與直線相交，根據(jù)相交部分的面積大小決定象素的顯示灰度值(顯示灰度值與交的面積成正比)，這樣處理后使得灰度過(guò)渡自然，變化柔和，減輕了走樣程度。在本系統(tǒng)中采用的是第二種抗鋸齒方法。
邊沿抗鋸齒優(yōu)化前后對(duì)比圖如圖3所示
4、在應(yīng)用系統(tǒng)中簽批實(shí)現(xiàn)方法
Applet (小應(yīng)用程序)采用Java創(chuàng)建的基于HTML的程序。瀏覽器將其暫時(shí)下載到用戶的硬盤(pán)上，開(kāi)在Web頁(yè)打開(kāi)時(shí)在本地運(yùn)行。由于Applet是在用戶的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的， 所以它的執(zhí)行速度不受網(wǎng)絡(luò)帶寬或者M(jìn)odem存取速度的限制，用戶可以更好地欣賞網(wǎng) 頁(yè)上 Applet產(chǎn)生的多媒體效果。
在應(yīng)用系統(tǒng)中只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的編碼即可調(diào)用手寫(xiě)簽批Applet程序，手寫(xiě)簽批結(jié)束后，手寫(xiě)意見(jiàn)通過(guò)二進(jìn)制流傳遞到應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器端中，供應(yīng)用系統(tǒng)使用，其結(jié)構(gòu)如圖 4所示。
權(quán)利要求
1.基于橢圓模型和優(yōu)化算法的壓力感應(yīng)手寫(xiě)簽批的實(shí)現(xiàn)方法，是基于傳統(tǒng)手寫(xiě)簽批基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)壓力感應(yīng)的繪制、并且優(yōu)化筆跡痕跡，為用戶提供人性化的UI，并且與多應(yīng)用系統(tǒng)、多品牌手寫(xiě)板提供無(wú)縫集成，其特征在于， 所述基于橢圓模型算法，包括在操作系統(tǒng)上獲取壓力板通用接口傳遞的壓力數(shù)據(jù)和X，I軸位置信息數(shù)據(jù)，基于橢圓形算法在計(jì)算機(jī)π界面上繪制出橢圓點(diǎn)，由點(diǎn)連成筆跡線。
所述基于優(yōu)化算法，包括Bezier曲線優(yōu)化算法和邊沿鋸齒優(yōu)化算法，使用優(yōu)化算法后，筆跡更加平滑清晰。
2.如權(quán)利要求I所述的壓力感應(yīng)繪制，其特征在于， 所述壓力感應(yīng)繪制獲取安裝在的WinTab壓感手寫(xiě)板接口傳遞的X，y位置信息和壓力信息； 所述壓力感應(yīng)繪制描述接口傳遞信息的方法是基于橢圓算法，將筆尖信息在相應(yīng)的位置轉(zhuǎn)化為大小不一橢圓型墨點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求I所述的優(yōu)化筆跡痕跡，其特征在于 所述優(yōu)化筆跡痕跡將橢圓形墨點(diǎn)連成筆跡痕跡，采用Bezier曲線優(yōu)化算法和邊沿鋸齒優(yōu)化算法使得筆跡更加平滑清晰。
4.如權(quán)利要求I所述的用戶提供人性化的UI，其特征在于 所述用戶提供人性化的Π包括在Π中提供筆尖粗細(xì)的選擇、橡皮大小的選擇、文字格大小的選擇、書(shū)寫(xiě)顏色的選擇。
5.如權(quán)利要求I所述的與多應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫集成，其特征在于 所述多應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫集成包括為采用JAVA小程序開(kāi)發(fā)，基于客戶端瀏覽器，不需要在客戶端安裝文件，不受應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)影響，實(shí)現(xiàn)跨多應(yīng)用系統(tǒng)，可與多應(yīng)用系統(tǒng)快速整合，后臺(tái)提供簽批結(jié)果流上傳接口，結(jié)果流可以上傳到各應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器中，為應(yīng)用系統(tǒng)使用。
6.如權(quán)利要求I所述的多品牌手寫(xiě)板無(wú)縫集成，其特征在于 所述多品牌手寫(xiě)板無(wú)縫集成包括使用了 WinTab壓感手寫(xiě)板通用接口，wintab接口為廣大壓感手寫(xiě)板廠商使用的通用標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)不受手寫(xiě)板品牌驅(qū)動(dòng)的影響，可以隨意更換手寫(xiě)板，而不需要更換手寫(xiě)簽批程序。
全文摘要
本發(fā)明是基于橢圓模型和優(yōu)化算法的壓力感應(yīng)手寫(xiě)簽批的方法，符合國(guó)際壓力數(shù)位板的通用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)在電子文件上直接手寫(xiě)意見(jiàn)輸入。傳統(tǒng)的簽批采用的紙質(zhì)手寫(xiě)的形式需要在應(yīng)用系統(tǒng)中打印出紙質(zhì)文件，進(jìn)行簽批，無(wú)法做到無(wú)紙化辦公，而且容易造成文檔丟失，泄密等情況。圖片上傳的形式需要在系統(tǒng)中預(yù)存多張簽名圖片，不能達(dá)到筆跡仿真，無(wú)法達(dá)到有效辨認(rèn)，容易被人篡改，不符合現(xiàn)在應(yīng)用系統(tǒng)的安全要求?；跈E圓模型算法和優(yōu)化算法壓力感應(yīng)手寫(xiě)簽批的方法在實(shí)現(xiàn)筆跡平滑流暢的基礎(chǔ)上，提供了人性化的UI界面，并且充分考慮到各種應(yīng)用系統(tǒng)的使用，多種數(shù)位板接口。采用Applet控件技術(shù)，輕松與多種應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)縫集成。
文檔編號(hào)G06Q10/10GK102930423SQ20121036775
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者蔡磊, 李文軍, 孟憲波, 郭大偉, 張祖國(guó) 申請(qǐng)人:北京藍(lán)波今朝科技有限公司