一种基于手指运动模式的莫尔斯码字符输入系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种虚拟输入装置，具体地说是一种基于、手指运动模式的莫尔斯码字符输入系统和方法。
【背景技术】
[0002]电报通信的语言是由电码符号组成的。电报通信最早是由美国的摩尔斯发明的，所以电码符号也被叫做摩尔斯电码(Morse code) 0电码符号由两种基本信号和不同的间隔时间组成:短促的点信号”，读“的”(Di);保持一定时间的长信号“一”，读“答一”(Da)。在早期战时电报通信中应用广泛，通讯员对着发报机按个不停，其实是根据一定的规则将发报机的“撞针”与“针板”(这两个都是形象用词)进行接触，从而产生或长或短的电信号。接受方的发报机会将这种电信号翻译成为生意信号比如上面的DIDA。而操作员根据声音转换成密码图形，对照密码表在翻译成文字。而发报者所进行的就是反操作。摩尔斯电码定义了包括:英文字母A-Z (无大小写区分)十进制数字0-9，以及“？” “/” “ O ” “一” ”，至今仍有很多地方在使用。
[0003]摩尔斯电码由两种基本信号和不同的间隔时间组成:短促的点信号“.”，读“的” (Di);保持一定时间的长信号“一”，读“答” (Da)0间隔时间:滴，It ;答，3t ;滴答间，It ;字母间，3t ;字间，5t。产生历史最早的摩尔斯电码是一些表示数字的点和划。数字对应单词，需要查找一本代码表才能知道每个词对应的数。用一个电键可以敲击出点、划以及中间的停顿。摩尔斯码在早期无线电上举足轻重，是每个无线电通讯者所须必知的。
[0004]莫尔斯码在输入时需要专门的输入设备，如需要在桌面上或用户手中放置一个专用的设备进行输入，如电报机、PC、手机等。如在中国专利文献CN201946145U中公开了一种无线电莫尔斯码收发训练器，具有显示器、储存器、主板、键盘、合音器和扬声器，显示器与主板连接，储存器连接在主板上，键盘连接在主板上，主板与合音器连接，该方案可以进行莫尔斯码的接收和发文训练，该设备是通过键盘来对莫尔斯码进行输入的，需要借助外部的键盘设备，不易携带。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的莫尔斯码输入设备不易随身携带的问题，提供一种可以随身携带、便携式的基于手指运动模式的莫尔斯码字符输入系统和方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的提供一种基于手指运动模式的莫尔斯码字符输入系统及方法。
[0007]—种基于手指运动模式的莫尔斯码字符输入系统，包括:
[0008]信号采集单元，包括设置在腕部的生物电传感器和设置在手指上的加速度传感器，所述生物电传感器采集用户手势运动时的生物电信息，所述加速度传感器采集拇指的运动轨迹以及加速度；
[0009]信号预处理单元，对所述信号采集单元得到的生物电信号和加速度信号进行降噪滤波处理，并进行模数转换；
[0010]信号分割单元，将信号预处理单元处理后的生物电信号和加速度信号进行分割处理，得到手势活动段；
[0011]特征提取单元，分别针对手势活动段内的生物电信号和加速度信号进行特征提取；
[0012]特征融合分析单元，将所述生物电信号和加速度信号的特征值进行融合和分析，识别出拇指与其他手指的接触动作以及接触时间长短，转化为对应的莫尔斯码的基本组成单元；
[0013]字符映射单元，根据莫尔斯码字符与莫尔斯码基本组成单元的对应关系，获得手势动作做对应的字符。
[0014]优选地，还包括传输单元，通过无线传输方式，将识别后的字符发送给外部设备。
[0015]优选地，所述生物电传感器放置在用户腕部的肌群表面，获得用户手势运动的生物电信号，所述生物电信号包括皮肤下的肌电信号和皮肤表面的阻抗变换信号。
[0016]一种基于手指运动模式的莫尔斯码字符输入方法，包括如下步骤:
[0017]设置在腕部的生物电传感器采集用户手势运动时的生物电信息，设置在拇指上的加速度传感器采集拇指的运动轨迹以及加速度；
[0018]对所述生物电信号和加速度信号进行降噪滤波处理，并进行模数转换；
[0019]将处理后的生物电信号和加速度信号进行分割处理，得到手势活动段；分别针对手势活动段内的生物电信号和加速度信号进行特征提取；
[0020]将所述生物电信号和加速度信号的特征值进行融合和分析，识别出手指间的接触动作以及接触时间长短，转化为对应的莫尔斯码的基本组成单元；
[0021]字符映射单元，根据莫尔斯码字符与莫尔斯码基本组成单元的对应关系，获得手势动作做对应的字符。
[0022]优选地，所述“将处理后的生物电信号和加速度信号进行分割处理，得到手势活动段”的过程，包括:
[0023]将生物电信号，首先通过平均滤波器获得信号的基线，然后使用原始信号减去基线，得到消除了低频漂移的平稳信号；然后，使用时间窗获得生物电信号的窗内能量；之后将该能量幅值进行归一化，即将信号的绝对数值变为0-1之间的相对数值，在0-1内设定一个阈值，如果信号能量连续有若干个采样点高于此阈值，则认为信号此处为手势活动段的起点，此后为活动段内部，直到连续若干个采样点低于阈值，则认为信号此处为手势活动段的终点。
[0024]优选地，所述“分别针对手势活动段内的生物电信号和加速度信号进行特征提取”的过程，包括:
[0025]将一个活动段内的生物电信号，将各个传感器的能量幅值组成多维向量，作为生物电特征值；
[0026]将一个活动段内的加速度信号，分别计算在三维方向上的加速度的变化，作为加速度特征值。
[0027]优选地，所述“将所述生物电信号和加速度信号的特征值进行融合和分析，识别出手指间的接触动作以及接触时间长短，转化为对应的莫尔斯码的基本组成单元”的过程，包括:
[0028]根据生物电特征值判断手指间是接触还是分开；
[0029]根据加速度特征值判断手指间接触时间的长短。
[0030]优选地，根据加速度特征值判断手指间接触时间的长短的过程包括:加速度变化快的为短接触，加速度变化慢的为长接触。
[0031]优选地,所述转化为对应的莫尔斯码的基本组成单元时，包括
[0032]短接触、长接触和手指松开分别对应莫尔斯码的短时码、长时码和空格。
[0033]优选地，还包括通过无线传输方式将识别后的字符发送给外部设备的过程。
[0034]本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点，
[0035](I)本发明提供一种基于手指运动模式的莫尔斯码字符输入系统，包括信号采集单元、信号预处理单元、信号分割单元、特征提取单元、特征融合分析单元、字符映射单元，通过设置在腕部的生物电传感器和设置在拇指的加速度传感器，分别获得手势信号，然后通过信号处理、特征提取、特征融合获得手指间的接触动作、以及接触时间的长短，将长接触、短接触、手指间松开三个动作分别映射为莫尔斯码的基本做成单元中的滴、答、空格，再根据莫尔斯码的字符编码获得相应的字符，从而实现了莫尔斯码的输入。该方案中通过腕部和拇指处的两个传感器，对手指间