基于觸摸屏控制器動(dòng)態(tài)簽名認(rèn)證的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理
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4 觸摸屏的初始化標(biāo)定
由于觸摸屏的一些邊緣部分是無(wú)效的觸摸區(qū)域，所以，實(shí)際轉(zhuǎn)換出來(lái)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)并不是從0到4095的，因此要進(jìn)行初始化標(biāo)定，通過(guò)轉(zhuǎn)換公式使其在0 到4095整個(gè)區(qū)間線性化。X坐標(biāo)值的轉(zhuǎn)換公式為X = (X—Xmin)×4096/(Xmax—Xmin)，其中Xmax和Xmin分別是觸摸屏有效觸摸區(qū)域X方向的最大值和最小值。同理，Y坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式為Y= (Y—Ymin)×4096/(Ymax—Ymin)，其中Ymax和Ymin分別是觸摸屏有效觸摸區(qū)域Y方向的最大值和最小值。壓力值表示的是電阻值大小，并不能直觀地反映壓力的大小，所以，根據(jù)實(shí)際需要，將其轉(zhuǎn)換成與壓力大小相對(duì)應(yīng)的0到256級(jí)壓力值。轉(zhuǎn)換公式為Z= (Zmax—Z)×256/(Zmax—Zmin)，其中Zmax和Zmin分別為書寫筆與觸摸屏接觸時(shí)的最大電阻值和最小電阻值。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，所用觸摸屏的特性參數(shù)Xmax和Xmin分別為3860和180，Ymax和Ymin分別為3690和440，Zmax和Zmin分別為 540和350。由于每塊觸摸屏和書寫筆的物理特性都不盡相同，所以每當(dāng)更換觸摸屏或是書寫筆的時(shí)候，系統(tǒng)都要進(jìn)行重新初始化標(biāo)定的工作。
5 數(shù)據(jù)的預(yù)處理
在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，有許多因素影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以必須對(duì)數(shù)據(jù)作一些相應(yīng)的預(yù)處理，以保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
(1)書寫抖動(dòng)造成的漏點(diǎn)
在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，會(huì)在連續(xù)的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)零值點(diǎn)。出現(xiàn)零值點(diǎn)有兩種可能：一種是正常書寫時(shí)筆劃的改變?cè)斐傻?，另一種就是由于觸摸屏不夠平整或是書寫時(shí)的抖動(dòng)造成筆跡的間斷而造成的。區(qū)別的方法主要是看間斷時(shí)間也就是零值連續(xù)出現(xiàn)的個(gè)數(shù)。一般抖動(dòng)造成的間斷時(shí)間小于設(shè)定的采樣時(shí)間10ms，所以，抖動(dòng)產(chǎn)生的零值在兩個(gè)有效數(shù)據(jù)中間只能出現(xiàn)1個(gè)，可以認(rèn)為是無(wú)效零值；而出現(xiàn)兩個(gè)以上的連續(xù)零值便可以認(rèn)為是筆劃的改變而生成的有效零值而不作處理。當(dāng)判斷出某個(gè)零值為無(wú)效零值后，對(duì)其進(jìn)行線性內(nèi)插來(lái)彌補(bǔ)數(shù)據(jù)的丟失，即an= (an+1+an—1)/2。其中an是無(wú)效零值點(diǎn)，an—1和an+1分別是an的前面和后面的一個(gè)有效值。圖5和圖6分別是處理前和處理后的波形。
(2)重復(fù)采集點(diǎn)的去除
由于書寫者書寫時(shí)的停頓，造成在某一點(diǎn)多次重復(fù)采集，顯然在后續(xù)的匹配中會(huì)與樣本數(shù)據(jù)產(chǎn)生很大的誤差，所以有必要?jiǎng)h除重復(fù)的數(shù)據(jù)。每當(dāng)判斷出前后兩個(gè)點(diǎn)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)均相同的時(shí)候，就可以斷定它們?yōu)橹貜?fù)點(diǎn)，則將后一個(gè)點(diǎn)刪除，再用后續(xù)的點(diǎn)依次補(bǔ)上。這樣保證了采集的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)地反映筆跡信息。
(3)書寫位置的校準(zhǔn)
書寫者每次書寫時(shí)起筆的點(diǎn)不一定相同，這樣，每次書寫采樣的結(jié)果都與樣本模板里的采樣值有一個(gè)恒定的差別，因此有必要進(jìn)行書寫位置的校準(zhǔn)。處理的方法是把采集到的第一個(gè)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)與樣本數(shù)據(jù)里第1個(gè)數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)作比較，公式分別為ΔX = (X1—X*1)，ΔY = (Y1—Y*1)。其中X1和Y1分別是采樣數(shù)據(jù)的第1個(gè)點(diǎn)的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值，X*1和Y*1則是樣本數(shù)據(jù)里的第1個(gè)點(diǎn)的X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值，ΔX和 ΔY則為采樣的數(shù)據(jù)與樣本數(shù)據(jù)在X方向和Y方向的偏移值。所以，校準(zhǔn)公式為
Xn = Xn+ΔX， Yn = Yn+ΔY
以上是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的幾種方法。預(yù)處理可以為后續(xù)筆跡的匹配提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并減輕匹配的運(yùn)算量。因此預(yù)處理是筆跡匹配認(rèn)證前的重要步驟，它的好壞將直接影響認(rèn)證的精度。
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評(píng)論