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基于觸摸屏控制器動(dòng)態(tài)簽名認證的數據采集和預處理
作者：
時(shí)間：2012-03-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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4 觸摸屏的初始化標定
由于觸摸屏的一些邊緣部分是無(wú)效的觸摸區域，所以，實(shí)際轉換出來(lái)的X坐標和Y坐標并不是從0到4095的，因此要進(jìn)行初始化標定，通過(guò)轉換公式使其在0 到4095整個(gè)區間線(xiàn)性化。X坐標值的轉換公式為X = (X—Xmin)×4096/(Xmax—Xmin)，其中Xmax和Xmin分別是觸摸屏有效觸摸區域X方向的最大值和最小值。同理，Y坐標值所對應的轉換公式為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(guān)地反映壓力的大小，所以，根據實(shí)際需要，將其轉換成與壓力大小相對應的0到256級壓力值。轉換公式為Z= (Zmax—Z)×256/(Zmax—Zmin)，其中Zmax和Zmin分別為書(shū)寫(xiě)筆與觸摸屏接觸時(shí)的最大電阻值和最小電阻值。
實(shí)驗數據顯示，所用觸摸屏的特性參數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(shū)寫(xiě)筆的物理特性都不盡相同，所以每當更換觸摸屏或是書(shū)寫(xiě)筆的時(shí)候，系統都要進(jìn)行重新初始化標定的工作。
5 數據的預處理
在數據采集的過(guò)程中，有許多因素影響數據的準確性，所以必須對數據作一些相應的預處理，以保證采集數據的準確性。
(1)書(shū)寫(xiě)抖動(dòng)造成的漏點(diǎn)
在進(jìn)行數據采集時(shí)，會(huì )在連續的數據中出現零值點(diǎn)。出現零值點(diǎn)有兩種可能：一種是正常書(shū)寫(xiě)時(shí)筆劃的改變造成的，另一種就是由于觸摸屏不夠平整或是書(shū)寫(xiě)時(shí)的抖動(dòng)造成筆跡的間斷而造成的。區別的方法主要是看間斷時(shí)間也就是零值連續出現的個(gè)數。一般抖動(dòng)造成的間斷時(shí)間小于設定的采樣時(shí)間10ms，所以，抖動(dòng)產(chǎn)生的零值在兩個(gè)有效數據中間只能出現1個(gè)，可以認為是無(wú)效零值；而出現兩個(gè)以上的連續零值便可以認為是筆劃的改變而生成的有效零值而不作處理。當判斷出某個(gè)零值為無(wú)效零值后，對其進(jìn)行線(xiàn)性?xún)炔鍋?lái)彌補數據的丟失，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)重復采集點(diǎn)的去除
由于書(shū)寫(xiě)者書(shū)寫(xiě)時(shí)的停頓，造成在某一點(diǎn)多次重復采集，顯然在后續的匹配中會(huì )與樣本數據產(chǎn)生很大的誤差，所以有必要刪除重復的數據。每當判斷出前后兩個(gè)點(diǎn)的X坐標和Y坐標均相同的時(shí)候，就可以斷定它們?yōu)橹貜忘c(diǎn)，則將后一個(gè)點(diǎn)刪除，再用后續的點(diǎn)依次補上。這樣保證了采集的數據能夠真實(shí)地反映筆跡信息。
(3)書(shū)寫(xiě)位置的校準
書(shū)寫(xiě)者每次書(shū)寫(xiě)時(shí)起筆的點(diǎn)不一定相同，這樣，每次書(shū)寫(xiě)采樣的結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(shū)寫(xiě)位置的校準。處理的方法是把采集到的第一個(gè)數據的X坐標和Y坐標與樣本數據里第1個(gè)數據的X坐標和Y坐標作比較，公式分別為ΔX = (X1—X*1)，ΔY = (Y1—Y*1)。其中X1和Y1分別是采樣數據的第1個(gè)點(diǎn)的X坐標值和Y坐標值，X*1和Y*1則是樣本數據里的第1個(gè)點(diǎn)的X坐標值和Y坐標值，ΔX和 ΔY則為采樣的數據與樣本數據在X方向和Y方向的偏移值。所以，校準公式為
Xn = Xn+ΔX， Yn = Yn+ΔY
以上是對數據進(jìn)行預處理的幾種方法。預處理可以為后續筆跡的匹配提供更加準確的數據，并減輕匹配的運算量。因此預處理是筆跡匹配認證前的重要步驟，它的好壞將直接影響認證的精度。
參考文獻
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2 蔣進(jìn), 梅海軍, 王平. 數字簽名技術(shù)在手持式設備上的應用. 單片機與嵌入式系統應用， 2004(3)
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4 鄭戍華, 王向周, 南順成, 等. 電阻式觸摸屏在智能儀表中的應用. 儀表技術(shù)與傳感器， 2003(1)
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