[發明專利]一種基于多維聲波特征的鍵擊識別方法

有效

• 申請號: 201711490437.8
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108182418B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 郭斯佳;苗欣
• 申請（專利權）人: 儒安科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明公開一種基于多維聲波特征的鍵擊識別方法，該方法利用智能手機的麥克風錄取周圍用戶在虛擬鍵盤上的敲擊輸入事件；根據麥克風錄取到的聲音信號，利用基于聲波的指紋匹配的鍵擊識別方法對錄取到的鍵擊進行匹配、識別即打上類標；針對麥克風錄取到的聲音信號，利用基于鍵內時間信息的方法對鍵擊進行無監督聚類，交叉驗證輸出對應的鍵的侯選集；根據鍵間隔時間信息對鍵擊識別結果進行排除和更改；將最終的鍵擊識別結果以可視化的形式反饋給用戶。本發明識別率高，識別速度快，錯誤率低。

技術領域

本發明涉及鍵擊識別技術領域，尤其涉及一種基于多維聲波特征的鍵擊識別方法。

背景技術

目前，鍵擊識別的發展如火如荼。鍵擊識別指的是不管用戶使用的鍵盤的格局與模式，都可以通過某種間接的手段而非直接的觀察識別出用戶在鍵盤上通過敲擊的進行的輸入的內容。從應用和用戶生活便利性的角度來說，鍵擊識別具有很廣泛的應用和巨大的潛力。不可否認，大部分人對傳統的物理鍵盤的熟悉程度和接收程度是新型鍵盤所無法取代的。并且，傳統的物理鍵盤的一些內在的一些不可改變的屬性仍使其具有一定的市場價值。但是，傳統的這種人機交互方式終究要被時代逐步改進，甚至淘汰。笨重、易于破損很明顯的阻礙了其在市場，尤其是移動市場的發展。而這些都會促進人們加快腳步進一步研究虛擬鍵盤的開發。同時，與目前的移動設備進行交互也存在著問題。目前的移動技術很發達。微型電路以及顯示促使移動設備變得越來越小，小到了郵票大小的程度，但問題是人類的手和手指并沒有相應的也變小。而且移動設備的小型化也不可避免的帶來了性能上的這折中與犧牲。

以上這些都在說明將鍵擊識別應用于虛擬鍵盤的開發是有很大的現實意義和應用場景的。虛擬鍵盤可以在保證保留傳統物理鍵盤內在而優越的性能的同時去掉了其笨重的特點。而我們在構建虛擬鍵盤時，需要考慮鍵盤的格局、鍵盤上鍵的個數、進行輸入的手指的個數、手指和鍵之間的對應關系、手指和鍵的轉換時間、用戶對鍵盤的熟悉程度、反饋機制、預測的帶寬和視覺實現等參數化的影響因素。

鍵擊識別領域主流的三種技術分別是指紋匹配(FingerPrinting)，測距(Ranging)，圖像分析(Vision Analysis)。指紋匹配指的是特征匹配。一些無形的信號，比如聲波信號、WiFi信號、電磁波信號、紅外線信號、現有的移動設備產生的振動信號都可以用來獲取特定敲擊時間的模式從而產生具有可區分性的特征，因為這些信號本身具有不同的特點。提取的特征及指紋與預先訓練好的訓練集坐標進行匹配從而獲取對應的鍵。統計學、信號處理技術、機器學習技術等相關技術常應用在這里。測距主要將通過相鄰鍵之間的時間間隔或者一個鍵對于不同接收端的時間間隔而測量到的物理測量結果匹配到特定的幾何學參數上，比如相對距離，相對方向。圖像分析是利用光信號的發射、反射、散射進行鍵擊識別的一種技術。鍵擊識別領域主流的優化手段是鍵擊探測之前的去噪處理、之后的基于用戶反饋的增長式學習模式，以字典和語法模型為基礎的錯誤更改、利用多個麥克風來提高空間多樣性等都是常用的優化手段。

發明內容

本發明的目的在于通過一種基于多維聲波特征的鍵擊識別方法，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于多維聲波特征的鍵擊識別方法，其包括如下步驟：

S101、利用智能手機的麥克風錄取周圍用戶在虛擬鍵盤上的敲擊輸入事件；

S102、根據麥克風錄取到的聲音信號，利用基于聲波的指紋匹配的鍵擊識別方法對錄取到的鍵擊進行匹配、識別即打上類標；

S103、針對麥克風錄取到的聲音信號，利用基于鍵內時間信息的方法對鍵擊進行無監督聚類，交叉驗證輸出對應的鍵的侯選集；

S104、根據鍵間隔時間信息對鍵擊識別結果進行排除和更改；

S105、將最終的鍵擊識別結果以可視化的形式反饋給用戶。