本发明属于输入设备技术改进领域，尤其涉及一种声学键盘的实现系统、实现方法及使用方法。
背景技术：
随着互联网的普及和移动设备的兴起，在移动端进行文本输入已经成为了当前和不远的将来发展的趋势。然而，在移动端的文本输入并不如pc端便捷，受制于移动端尺寸大小，并不容易把键盘与移动设备结合起来。考虑到要易于携带，我们的无线键盘应设计成软质材料。
现有的成熟的无线键盘输入技术主要分为两种：一是使用wifi作为媒介来传输键盘上敲击的按键信息，另外一种更为普遍的则是使用蓝牙作为连接移动端和键盘的通信技术。且不说wifi的耗电功率较大，就方便携带这一点来讲，目前大部分都是体积较大，不易于携带。在科学研究上的键盘输入方法还有通过机器学习来识别敲击的按键的，使用这种方法甚至都不需要携带键盘，而是可以自由定义键盘区域，但劣势也是很明显的，就是每次使用之前都需要对每一个定义的按键进行训练，甚至移动端的位置移动也会导致要重新进行训练。而我们则尝试使用新的技术，使得不管无线键盘在移动端附近的什么位置，都可以轻松使用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种声学键盘的实现系统，旨在解决上述的技术问题。
本发明是这样实现的，一种声学键盘的实现系统，该实现系统包括：
发生端，用于利用可弯曲柔性材料制成键盘，每次敲击键盘上的按键产生预设频率的声音信号；
接收端，用于接收发生端产生的声音信号并传输出去；
信号处理模块，用于接收传输过来的声音信号，对接收到的声音信号进行分析、处理，判断是否有敲击键盘的按键声音，对接收的声音信号做去除噪声处理，根据敲击键盘的声音判断属于那个按键；
显示模块，用于显示根据处理、分析检测出的敲击按键所对应的字符。
本发明的进一步技术方案是：所述发生端中对敲击按键的声音进行调制处理。
本发明的进一步技术方案是：所述接收端包括智能手机或智能手表或平板电脑或树莓派链接的麦克风系统。
本发明的进一步技术方案是：所述显示模块包括手机屏幕或掌上电脑或液晶显示屏或可显示结果设备。
本发明的另一目的在于提供一种声学键盘的实现方法，所述方法包括以下步骤：
s1、对键盘上的每个按键敲击声音进行预设频率信号设置；
s2、敲击键盘按键生成按键声音并进行按键声音采集；
s3、根据采集到的按键声音信号判断敲击的是键盘中的那个按键；
s4、根据判断出的按键将其对应的字符显示出来。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s3中还包括以下步骤：
s31、判断采集的声音信号中是否有按键敲击声音，如是，则执行步骤s32，如否则删除采集的声音信号并执行步骤s31；
s32、判断采集的声音信号中是否有噪声，如是，则执行步骤s33，如否则执行步骤s4；
s33、对采集的声音信号去噪保留调制后按键敲击的声音信号并执行步骤s4。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s2中还包括以下步骤：
s21、对敲击按键发出的预设频率声音进行调制处理。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s1中还包括以下步骤：
s11、选取材料制作符合规格型号的键盘。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s4中还包括以下步骤：
s41、在字符显示后反馈该字符的敲击按键声音信息进行数据保存供对比去噪。
本发明的进一步技术方案是：步骤s11中选取材料使用的是可弯曲柔性材料制作的键盘。
本发明的另一目的在于提供一种声学键盘的使用方法，包括移动设备及键盘，该使用方法包括以下步骤：
s10、将移动设备与键盘固定并打开连接开关启动固定模式；
s20、按照移动设备上的提示敲击键盘上的对应按键进行训练；
s30、训练完毕敲击键盘按键发出按键声音信号；
s40、移动设备根据收集的声音信号判断敲击键盘的那个按键；
s50、根据判断结果在移动设备的平面上显示相对应的字符。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s20中还包括以下步骤：
s201、在训练键盘上每个按键中收集按键发出的声音信号；
s202、计算每个按键的micc及lpcc的特征值并存储到键值数据库；
s202、根据按键的声音信号、micc及lpcc的特征值计算生产每个按键的权值数据信息并保存。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s30中按键声音信号为预设频率的调制声音信号。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s40中还包括以下步骤：
s401、根据每个按键的预设频率判断采集到的声音信号对应键盘上那个按键；
s402、根据采集声音信号中的mfcc及lpcc的特征值与键值数据库中的按键mfcc及lpcc的特征值对比确定对应键盘中那个按键；
s403、利用权值综合计算得到敲击按键的权值数据信息与保存的权值数据信息对比最终得到敲击键盘的按键结果。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s401中还包括以下步骤：
s4011、判断采集的声音信号中是否有按键敲击声音，如是，则执行步骤s4012，如否则删除采集的声音信号并执行步骤s4012；
s4012，判断采集的声音信号中是否有噪声，如是，则执行步骤s,4013，如否则执行步骤s402；
s4013、对采集的声音信号去噪保留调制后按键敲击的声音信号并执行步骤s402。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤s50中还包括以下步骤：
s501，根据显示的字符按键的权值反馈对数据库中对应按键的权值数据信息进行调整。
本发明的有益效果是：利用柔性材料设计出了能弯曲能随身携带的无线键盘。同时利用键盘，使得每一个按键都能够发出预设频率的调制好的声音信号，以达到让移动设备能只通过声音来区分所敲击的按键的功能。可以满足对无线键盘敲击按键的识别，识别稳定性好，可随身携带。
附图说明
图1是本发明实施例提供的声学键盘的实现系统的结构框图。
图2是本发明实施例提供的声学键盘的实现方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的声学键盘的使用方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了本发明提供的一种声学键盘的设计方法，该实现系统包括发生端、接收端、信号处理模块及显示模块，
发生端，用于利用可弯曲柔性材料制成键盘，每次敲击键盘上的按键产生预设频率的声音信号；所述发生端中对敲击按键的声音进行调制处理；使用柔性材料，可以弯曲，可以随身携带，每次敲击一个键盘上的按键都会产生设定频率的调制好的声音信号。
接收端，用于接收发生端产生的声音信号并传输出去；
信号处理模块，用于接收传输过来的声音信号，对接收到的声音信号进行分析、处理，判断是否有敲击键盘的按键声音，对接收的声音信号做去除噪声处理，根据敲击键盘的声音判断属于那个按键；
显示模块，用于显示根据处理、分析检测出的敲击按键所对应的字符。
移动端软件的功能包括：
接收信号，输入由接收端传来的信号；
处理信号，识别接收到的信号中是否包含有敲击键盘的信号，识别敲击键盘的信号对应的是哪个按键；
屏幕显示，将判断结果显示到移动端的屏幕上；
在线校正，根据判断结果的对错反馈调整识别模型。
显示经过处理模块检测出来的所敲击的按键，并可提供反馈到处理模块。
所述接收端包括智能手机或智能手表或平板电脑或树莓派链接的麦克风系统。
所述显示模块包括手机屏幕或掌上电脑或液晶显示屏或可显示结果设备。
图2示出了本发明的另一目的在于提供一种声学键盘的实现方法的流程图，其详述如下：
步骤s1，对键盘上的每个按键敲击声音进行预设频率信号设置；采用柔性材料，可以弯曲，可以随身携带，将制作好的键盘上的每个按键进行预设频率信号设置；每次敲击一个按键都会发出与该按键对应的特定频率的声音；为了与环境中相同频率的其它声音区别开来，要对发出的声音进行调制。
步骤s2，敲击键盘按键生成按键声音并进行按键声音采集；对键盘上的每个按键进行敲击，在敲击按键的过程中采集每个按键的声音；对敲击按键发出的预设频率声音进行调制处理。移动设备一直在采集周围的声音信号；根据收集到声音信号来判断是否有键盘敲击事件的出现。
步骤s3，根据采集到的按键声音信号判断敲击的是键盘中的那个按键；在步骤s2中采集到的按键声音，不仅有键盘按键的敲击声，同时还伴有掐的噪音杂声，为了是的判断的更加精确，需要对噪声杂音进行去除，其过程如下，s31、判断采集的声音信号中是否有按键敲击声音，如是，则执行步骤s32，如否则删除采集的声音信号并执行步骤s31；s32、判断采集的声音信号中是否有噪声，如是，则执行步骤s33，如否则执行步骤s4；s33、对采集的声音信号去噪保留调制后按键敲击的声音信号并执行步骤s4；去除噪声的过程分为两部分，首先，通过巴特沃斯带通滤波器设置固定频率范围将不在此范围内的信号滤除，在此步骤中，去除周边环境中所带来随机的其他频段的噪声。其次，运用小波去噪或卡尔曼等方法，针对固定频率范围内的信号进行噪声的去除，在此步骤中，去除那些随机噪声或者系统噪声。
固定频率范围，是指在该系统方案中，键盘上所有按键产生的声音信号频率是在规定区间范围内。
步骤s4，根据判断出的按键将其对应的字符显示出来。在字符显示后反馈该字符的敲击按键声音信息进行数据保存供对比去噪。
图3示出了本发明的另一目的在于提供一种声学键盘的使用方法的流程图，该使用方法包括移动设备及键盘，其详述如下：
步骤s10，将移动设备与键盘固定并打开连接开关启动固定模式；将移动端与键盘固定，固定的同时自动打开连接处开关，启动固定模式；在移动端与键盘的连接处设置一个开关，在移动端与键盘连接的同时，打开开关，启动移动端与键盘位置相对固定的模式。
步骤s20，按照移动设备上的提示敲击键盘上的对应按键进行训练；按照移动端提示敲击对应的按键，即训练过程。训练的过程收集对应按键的声音信号，计算mfcc，lpcc等特征值；对按键进行如下训练，s201、在训练键盘上每个按键中收集按键发出的声音信号；s202、计算每个按键的micc及lpcc的特征值并存储到键值数据库；s202、根据按键的声音信号、micc及lpcc的特征值计算生产每个按键的权值数据信息并保存。训练得到每一个键盘按键的数据；计算每一个训练数据的mfcc，lpcc等特征值，得到训练模型。
步骤s30，训练完毕敲击键盘按键发出按键声音信号；训练完毕后开始使用，敲击键盘按键，发出与按键对应的特定频率的调制好的声音信号；每次敲击一个按键都会发出与该按键对应的特定频率的声音；为了与环境中相同频率的其它声音区别开来，要对发出的声音进行调制。训练完毕后开始使用，敲击键盘按键，发出与按键对应的特定频率的调制好的声音信号。
步骤s40，移动设备根据收集的声音信号判断敲击键盘的那个按键；移动设备收集声音，根据特定频率的调制信号同时结合mfcc特征值共同判断敲击的是哪个键；根据频率判断键盘敲击事件对应的是哪一个按键；同时根据mfcc，lpcc等特征值判断键盘敲击事件对于的是哪一个按键；述步骤s40中还包括以下步骤：s401、根据每个按键的预设频率判断采集到的声音信号对应键盘上那个按键；所述步骤s401中还包括以下步骤：s4011、判断采集的声音信号中是否有按键敲击声音，如是，则执行步骤s4012，如否则删除采集的声音信号并执行步骤s4012；s4012，判断采集的声音信号中是否有噪声，如是，则执行步骤s,4013，如否则执行步骤s402；s4013、对采集的声音信号去噪保留调制后按键敲击的声音信号并执行步骤s402。s402、根据采集声音信号中的mfcc及lpcc的特征值与键值数据库中的按键mfcc及lpcc的特征值对比确定对应键盘中那个按键；s403、利用权值综合计算得到敲击按键的权值数据信息与保存的权值数据信息对比最终得到敲击键盘的按键结果。
步骤s50，根据判断结果在移动设备的平面上显示相对应的字符。根据权值综合得到最终敲击的按键结果；将按键对应的字符显示在移动设备的屏幕上；根据显示的字符按键的权值反馈对数据库中对应按键的权值数据信息进行调整。
利用柔性材料设计出了能弯曲能随身携带的无线键盘。同时利用键盘，使得每一个按键都能够发出预设频率的调制好的声音信号，以达到让移动设备能只通过声音来区分所敲击的按键的功能。可以满足对无线键盘敲击按键的识别，识别稳定性好，可随身携带。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。