阵列式扫描智能身份识别体重秤及其自动识别身份方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能体重秤，具体是阵列式扫描智能身份识别体重秤及其自动识别身 份方法。
【背景技术】
[0002] 体重秤是家庭常用的测量工具，常见的体重秤仅仅是用于测量个体的重量，专利 号201320509748已经公开了一种可以识别个体身份的体重秤，这种体重秤的结构包括面 板、面板上设置有体重显示器，所述面板下部安装有压力传感器，该体重秤还包括脚长传感 器，脚长传感器采用并排一字型布置的多个用于感知脚温度的温度传感器，当用户将脚放 置到这些温度传感器上后，温度传感器可以感知最边缘的2个温度传感器的距离，最后确 认该用户的脚长，以脚长来确认该用户的身份，这种可识别身份体重秤只能通过一维测量 获取简单粗略的脚掌长度信息，并且由于使用了响应速度较慢的温度传感器作为采集方 式，其采集和处理需要较长等待时间，并且边缘部分的温度过渡效应会导致测量及不准确； 由于测温是一条测温线，所以用户必须每次都要将脚最长部位调整到和测温线重合，由于 近似身高的人体的脚的长度较为接近，因此无较为准确的识别用户的身份，例如身高相近 的父子，2人的脚长很接近，但是2人的脚面大小却有较大差别，采用上述测量装置，无法准 确的判断用户身份，否则每次测量结果会有很大差别；由于是温度传感器，所以必须赤脚测 量，在天气较冷情况下使用比较困难。
【发明内容】
[0003] 本发明的主要目的是提供一种阵列式扫描智能身份识别体重秤及其自动识别身 份方法，本发明则采用了基于阵列排布的复位式按键开关组成测算脚面大小的传感器，此 传感方式快速有效，并且可以得到较准确的脚掌二维信息，对于身份识别判断更有帮助，可 以提高测定精度；由于整个面板有效区域均作为数据采集区，所以用户只要保证将脚放在 此区域即可，无需为脚的具体位置调整而烦恼；由于采用了压力采集方式，所以用户可以在 穿上袜子的情况下同等使用，这样更方便用户在天气较冷的情况下使用产品。
[0004] 本发明的实现方案如下： 阵列式扫描智能身份识别体重秤，包括一个体重秤本体，体重秤本体包括从上到下依 次重叠的承重基板、测重压力传感器、底板，其特征在于：承重基板上设置有顶部面板，顶部 面板与承重基板之间设置有开关电路板，开关电路板上设置有复位式按键开关，复位式按 键开关远离开关电路板的一端贯穿顶部面板延伸到顶部面板上方，且复位式按键开关按照 N行M列进行矩阵排列在顶部面板上，所有复位式按键开关构成一个开关压力传感器矩阵， N和M的数目都是大于或等于40,且在行排列方向的相邻复位式按键开关之间的间隙距离 大于或等于lcm，且在列排列方向的相邻复位式按键开关之间的间隙距离大于或等于lcm; 测重压力传感器和开关电路板的输入端和输出端都与自动识别系统连接。
[0005] 本发明的设计原理为：由于近似身高的人体的脚的长度较为接近，因此无较为准 确的识别用户的身份，例如身高相近的父子，2人的脚长很接近，但是2人的脚面大小却有 着较大差别，采用传统测量装置，无法准确的判断用户身份，本发明利用脚面大小作为判断 的标准，以此来增加测定的准确度，能更好的识别用户身份。阵列式的复位式按键开关与开 关电路板构成测定脚面大小的传感器，该传感器利用人体重力将复位式按键开关压制，使 得被压迫区域的复位式按键开关闭合形成电路导通，这样，再经过扫描处理，自动识别系统 可以扫描出那些复位式按键开关闭合导通，那些复位式按键开关没用闭合导通，这样就可 以测定出该用户的脚面大小，用这个脚面大小判断该用户的身份。而使用复位式按键开关 后，可以不用体温来传感，因此用户不需要脱掉袜子或鞋子，这样就方便很多，且整个测定 的过程也很快，无需像传统测量器那样，需要等待很久的时间。本发明则采用了基于阵列排 布的复位式按键开关，此传感方式快速有效，并且可以得到较准确的脚掌二维信息，对于身 份识别判断更有帮助；由于整个面板有效区域均作为数据采集区，所以用户只要保证将脚 放在此区域即可，无需为脚的具体位置调整而烦恼；由于采用了压力采集方式，所以用户可 以在穿上袜子的情况下同等使用，这样更方便用户在天气较冷的情况下使用产品。
[0006] 优选的，所述复位式按键开关为锅盖开关，锅盖开关包括贯穿顶部面板的导向柱， 导向柱面向开关电路板的一端连接有金属弹片导电膜，金属弹片导电膜安装在开关电路板 上，金属弹片导电膜为一个凸出方向指向顶部面板的锅盖形金属弹片，每一个金属弹片导 电膜下方设置有2个锅盖开关静触头，当导向柱下移时，导向柱压迫金属弹片导电膜变形 后下凹，金属弹片导电膜的圆中心区域接触到锅盖开关静触头，2个锅盖开关静触头之间形 成导通回路，2个锅盖开关静触头中一个为输出端、一个为输入端，其中一个锅盖开关静触 头连接电源线和自动识别系统，另一个锅盖开关静触头连接到自动识别系统，2个锅盖开关 静触头和一个金属弹片导电膜构成一个锅盖开关。
[0007] 本发明采用锅盖开关作为复位式按键开关，其原因在于：锅盖开关的金属弹片导 电膜（Metal dome array)，它是一块包含金属弹片（锅仔片）的PET薄片、用在PCB或FPC 等线路板上作为开关使用，在使用者与仪器之间起到一个重要的触感型开关的作用。与传 统的硅胶按键相比，导电膜更具有更好的手感、更长的寿命、也可以间接地提高使用导电膜 的各类型开关的生产效率。金属弹片导电膜上的金属弹片位于PCB板上的导电部位（大部 分位于线路板上的上方)，当受到按压时，弹片的中心点下凹，接触到PCB上的线路，从而 形成回路，电流通过，整个产品就得以正常工作。
[0008] 自动识别系统包括单片机、行扫描通道选择芯片、列扫描通道选择芯片，开关压力 传感器矩阵中的每一行的复位式按键开关的输入端都通过行扫描通道选择芯片与单片机 连接，开关压力传感器矩阵中的每一列的复位式按键开关的输出端都通过列扫描通道选择 芯片与单片机连接，单片机还连接有存储器。
[0009] 为了增加脚面的舒适度。顶部面板为柔软材料。
[0010] 阵列式扫描智能身份识别体重秤的自动识别身份方法，包括以下步骤： 1) 、用户踩到家用体重秤上，根据测重压力传感器得到当前用户体重值，当用户踩在体 重秤上的时候，由于用户重量压力的原因导致脚掌面下的复位式按键开关导通，而脚掌面 外的复位式按键开关断开；此时，单片机通过列扫描通道选择芯片和行扫描通道选择芯片 扫描开关压力传感器矩阵，就能得到当前用户脚掌面信息； 2) 、计算当前用户脚掌面信息Fu与已保存用户脚掌面信息的匹配度Pi : B^/QWu-m\-3)x(1-T(Fu,Fi))； 其中，Wu为当前用户体重值，Fu为当前用户脚掌面信息，当前用户脚掌面信息为二维 数组，数值为1代表对应位置为脚掌内区域，数值为0代表对应位置为脚掌外区域；设定已 保存用户为i=l，2, 3, 4,. . .，n，第i个已保存用户的最近体重数据为Wi，最近脚掌面信息为 Fi ； 定义函数 f(x)为：x>0, f(x)=0 ;反之，x 彡 0, f(x)=l ; 定义函数T(x，y)为模板匹配算法，其计算过程如下： 截取当前用户脚掌面信息Fu，截取左脚或右脚的脚掌面有效区域，定义有效区域长为 lu，宽为WU，有效区域长和宽的单位：像素； 读取已存储用户i左脚或右脚的左脚脚掌面信息，其有效区域长为li，宽为wi ; 分别比较两个数据的长和宽，取其中的大者作为需要对比的