基于手机的固定笔画大写英文字母自动识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及识别技术领域，尤其涉及一种利用手机中的三轴加速度传感器来识别手机的移动，作为输入法，输入大写英文字符。
【背景技术】
[0002]随着手机的普及，各种适合手机的输入法大量的涌现，但是现有的手机输入法都建立在手机键盘或者是触摸屏上，如果用户在可视能力低的时候，或者是手机键盘不方便使用时，无法使用现有的键盘或者触摸屏进行输入。
[0003]当前人与电子设备之间的交互不断地增加，电子设备的输入方式不再局限于键盘等指定设备的限制。随着动作捕捉的完善，新的输入方式将使人机交互的能力和便捷性不断提升。
[0004]加速度传感器是一种检测本体加速度的设备，其根据自身的惯性特性，对本体速度的改变进行数值化计算。三轴加速度传感器即为同时检测三个相互垂直的方向上的加速度的加速度传感器，该传感器体积小，功耗低，且具有较高的准确度和刷新率，利用其高频计算出的加速度进行积分和空间运算，通过估算其运动轨迹。如今的大部分智能手机中皆会配备此传感器。
[0005]但是，三轴加速度传感器对于运动轨迹的计算并不十分准确，因为其本身的结构特点为利用惯性的反弹特性，在检测的时间上会较实际略有延迟，在曲线及转折型移动中，这种延迟较为明显；同时无法克服重力，以及其自身的零漂延迟等问题，都会对运动轨迹的计算产生影响，从而影响手机输入的准确性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可以在空间中进行书写，进行英文大写字母输入的基于手机的固定笔画大写英文字母自动识别方法。
[0007]实现本发明目的的技术方案是:基于手机的固定笔画大写英文字母自动识别方法，包括手机运动轨迹的估计方法和固定笔画的匹配识别方法，其中手机运动轨迹的估计方法包括如下步骤:
[0008]确定手机的书写平面；
[0009]消除重力、零漂；
[0010]确定手机的移动方向。
[0011]作为本发明的优化方案，确定书写平面包括如下步骤:
[0012]步骤1:手机保持静止，计算重力在三轴加速度传感器上的分量，计算零漂在三轴上的最大值；
[0013]步骤2:确定书写平面的右方和下方。
[0014]作为本发明的优化方案，确定手机的移动方向为手机按顺序移动，三轴加速度传感器测定三轴上的加速度，将加速度和时间的乘积累计加入速度累计量中，累加后三轴速度累计量中绝对值最大的作为移动的方向。
[0015]作为本发明的优化方案，确定手机的移动方向还包括，手机移动新方向的确定，对手机移动方向的采样进行计数，某个新的移动方向的采样计数值超过总计数值的80 %，确定此方向为新方向。
[0016]作为本发明的优化方案，固定笔画的匹配识别方法包括如下步骤:
[0017]步骤1:取出字符轨迹表中的一个字符的首笔画，在轨迹链中找到第一个与其相同笔画的位置；
[0018]步骤2:将此字符的下一个笔画在轨迹链中前一个笔画的位置之后进行查找；
[0019]步骤3:重复步骤1和步骤2，直到本字符的最后一个笔画被查找完成或查找到轨迹链中的最后一个位置；
[0020]步骤4:字符的匹配率计算方法为匹配的笔画数量除以字符轨迹长度与输入笔画的总数量之和，以此方法计算本字符的匹配率；
[0021]步骤5:重复以上步骤，直至所有字符都被比对完成，所有字符中匹配率最高的字符将被作为结果输出。
[0022]本发明具有积极的效果:本发明通过手机运动轨迹的估计方法和固定笔画的匹配识别方法，利用手机中安装的三轴加速度传感器，用户可以在空间进行大写英文字母的输入，适用于用户可视能力较低或者是手机键盘和触摸屏不方便适用时，同时对三轴传感器进行矫正，对零漂和重力进行了消除，使手机运动轨迹的计算更加准确从而得到正确的输入。本输入方法使人可以通过手机在空间中按照固定的书写模式移动，进行书写英文字符，即可被手机终端识别，可使用户如使用笔一般的在空间中进行书写输入。
【附图说明】
[0023]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中:
[0024]图1为手机运动轨迹的估计方法流程；
[0025]图2是本发明的字符轨迹表；
[0026]图3是手机运动轨迹的估计方法的具体流程图；
[0027]图4为固定笔画的匹配识别方法流程图。
【具体实施方式】
[0028]本发明基于手机的固定笔画大写英文字母自动识别方法，包括手机运动轨迹的估计方法和固定笔画的匹配识别方法，该新型的输入方法，用于输入大写英文字符及空格键，通过识别手机的运动轨迹来识别用户在平面中写出的字符，首先对于书写字符来说，笔画的长度并不重要，所以本方法优先识别书写的方向和顺序，对笔画的长度仅要求满足识别最短长度即可。笔画的最短长度受三轴加速度传感器的采样频率和输入的方向准确性而定，默认为超过连续30次采样到相同的方向的速度则认为其以准确输入一个笔画。
[0029]如图1所示手机运动轨迹的估计方法流程包括如下3个步骤:
[0030]确定手机的书写平面；
[0031]消除重力、零漂；
[0032]确定手机的移动方向。
[0033]其中，确定书写平面包括如下步骤:
[0034]步骤1:手机保持静止，计算重力在三轴加速度传感器上的分量，计算零漂在三轴上的最大值；
[0035]步骤2:确定书写平面的右方和下方
[0036]用户需要在一个指定的平面内输入，此平面在输入过程中不可改变。用户需在初始化过程中按顺序移动手机，移动顺序和方向按照如图2所示的字符轨迹表。步骤1中用户需先手持手机保持静止，手机会进行一定量的加速度采样，计算出重力在三轴加速度传感器上的分量均值与零漂在三条轴上的最大值。然后根据系统提示向书写平面的右方移动，其移动的轨迹在三轴加速度传感器的三条轴上的最大投影方向将被视为书写的右方；同理系统进一步提示沿书写平面向下移动，以确认书写平面。同时初始化轨迹链和缓冲区，轨迹链用于记录已经确认的输入轨迹，缓冲区则用于当方向改变时确认输入的新方向。速度累积量用于记录三轴的加速度所累积的速度。
[0037]手机按照字符轨迹表进行移动，读出三轴加速度传感器的三轴数据。
[0038]消除重力:对三轴的加速度数据进行处理，减去初始化过程中确定的加速度均值。
[0039]消除零漂及震动:处理后的数据如果不大于初始化过程中确定的零漂最大值，该次采样将被抛弃。
[0040]消除过大值:处理后的数据如果超过5G，将对其进行对数化。处理结果为数据的自然对数。
[0041]确定手机的移动方向为，手机按顺序移动，三轴加速度传感器测定三轴上的加速度，将加速度和时间的乘积累计加入速度累计量中，累加后三轴速度累计量中绝对值最大的作为移动的方向。
[0042]判断是否为新的移动方向:如果本次的计算结果与轨迹链中最后一次的方向相同，则本次结果不被判断为新方向。反之，在缓冲区中查找，是否有相同方向的结果已存在与缓冲区中，如有，则将本方向的计数器加一，如无，则将本方向加入缓冲区中，创建本方向的计数器，设置值为一。如果某一新方向的在计数器中的累加结果超过了缓冲区中所有计数器累加结果的和的80%，此值被定义为识别阈值，则认为其改变了输入方向，将此方向加入轨迹链中，并清空缓冲区。如果超过了 500次采样仍然没有得出结果，则清空缓冲区。
[0043]在确定了新方向以后，如果多次采样结果不大于初始化过程中确定的零漂最大值，则认为用户主动停顿，则清空速度累积量和缓冲区，重新计算。反之，则将识别阈值提高5%，之后每次出现无清空的情况，该阈值提高量减少为原来的一半。
[0044]如图3为手机运动轨迹的估计方法的具体流程图，
[0045]步骤S31中，处理流程开始；
[0046]步骤S32中，手机按照字符轨迹表进行移动，三轴加速度传感