[發明專利]一種基于加速度傳感器的寫字內容檢測系統和方法

在審

• 申請號: 201710786871.4
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107765890A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 孟濬;虞捷舟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F3/0346
• 分類號: G06F3/0346;G06F3/038;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 劉靜,邱啟旺

技術領域

本發明涉及了一種可穿戴設備，尤其涉及了一種實現人體動作監測，特別是寫字內容檢測的智能檢測系統和方法。

背景技術

現代的寫字內容檢測，基本是通過圖像處理的方法檢測內容的，這對獲取的圖像的清晰度，有效性等都有一定要求，且不適用于一些無法采集圖像的場景。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于加速度傳感器的寫字內容檢測系統和方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于加速度傳感器的寫字內容檢測系統，該系統包括筆本體；所述筆本體設有微處理器；筆本體從上至下設有至少一個加速度傳感器模塊，向微處理器輸出數字電壓信號；所述微處理器包括訓練模塊和檢測模塊；所述訓練模塊根據用戶在紙面上書寫時和不在紙面上書寫時采集的加速度數據毛刺的不同，分析用戶在紙面上書寫時和不在紙面上書寫時的動作的特征，建立檢測模型；在實時監測過程中采集加速度傳感器模塊的數字電壓信號，輸入檢測模型中，判別用戶在紙面上書寫和不在紙面上書寫的動作，以用戶在紙面上書寫和不在紙面上書寫的動作對應的加速度數據計算出動作軌跡，并將軌跡進行連線，得到書寫時的筆的運動軌跡，最終得到書寫內容。

進一步地，所述筆本體從上至下設有三個加速度傳感器模塊，第一個加速度傳感器模塊在筆本體的上端，第二個加速度傳感器模塊位于筆本體中間，第三個加速度傳感器模塊位于筆本體的下端。

一種基于加速度傳感器的寫字內容檢測方法，該方法包括以下步驟：

(1)用戶拿起筆本體，在紙張上進行書寫；

(2)微處理器采集所有加速度傳感器模塊的數字電壓信號，輸入訓練模塊；訓練模塊根據用戶在紙面上書寫時和不在紙面上書寫時采集的加速度數據毛刺的不同，分析用戶在紙面上書寫時和不在紙面上書寫時的動作的特征，建立檢測模型；加速度數據毛刺的檢測識別可以通過以下3種方法實現：

(2.1)頻域分析法：由于紙面的阻力，在紙面上書寫時加速度數據中存在高頻毛刺信號，而不在紙面運動時不存在高頻毛刺信號；對加速度數據進行頻域分析，根據是否存在特定高頻毛刺，判斷是否為在紙面上書寫；

(2.2)差分法：采集加速度數據，以當前的加速度數據減去特定采樣周期前的加速度；將每次得到的差值與之前得到的差值進行比較；當差值變化穩定時，說明阻力較小，沒有在紙面上書寫；當差值變化不穩定時，說明阻力較大，用戶在紙面上書寫；

(2.3)擬合對比法：對通過加速度數據積分得到的位移的軌跡進行擬合，與直接通過加速度數據積分連線而成的軌跡進行對比；當在紙面上書寫時，軌跡與擬合的曲線做差相對不在紙面上書寫時存在較多偏差；

(3)完成訓練后，將采集的筆上的所有加速度傳感器的數字電壓信號輸入檢測模型，分類出在紙上寫字的信號和不在紙上寫字的信號；

(4)設加速度傳感器的采樣周期為T，微處理器將筆在紙上寫字的加速度信號通過對離散的加速度的積分，得到單段用戶移動筆的軌跡；

(5)將用戶所有的單段的移動筆的軌跡根據時間順序進行連線，并將筆在紙面上書寫的部分的軌跡顯示出來，將筆不在紙面上移動的部分的軌跡隱藏，即可以得到用戶的書寫內容。

進一步地，在步驟4得到書寫軌跡之后，將軌跡的圖像信息對外輸出，完成書寫的監控。

本發明的有益效果是：本發明通過加速度傳感器感知筆的運動，并根據筆書寫時候的加速度確定筆的運動軌跡。然后根據筆在紙面上書寫時，存在毛刺的特征，識別出筆接觸紙面的部分。該部分在整個筆的運動軌跡中，即為書寫的部分。本發明能夠完成在不方便采集圖像時的書寫內容檢測。

附圖說明

圖1是本發明寫字內容檢測系統的整體示意圖。

圖2是本發明寫字內容檢測系統的電路連接圖。

圖3是書寫軌跡加速度毛刺差分法檢測原理圖,其中A到B為任意一段書寫軌跡。

圖4是本發明寫字內容檢測方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

本發明提供的一種基于加速度傳感器的寫字內容檢測系統，該系統基于筆本體；所述筆本體的設有微處理器；筆本體從上到下設有至少兩個加速度傳感器模塊，向微處理器輸出數字電壓信號。

進一步地，所述筆本體從上至下設有三個加速度傳感器模塊，第一個加速度模塊在筆的上端，第二個加速度傳感器模塊位于筆中間，第三個加速度傳感器模塊位于筆的下端。

進一步地，書寫過程毛刺的檢測識別可以通過以下3種方法：