利用肢体动作输入的手写辨识系统及其方法.pdf

一种利用肢体动作输入的手写辨识系统及其方法，肢体动作输入的手写辨识系统包括一肢体动作输入模块、一移动认知模块及一手写辨识模块，肢体动作输入模块感测肢体动作以产生至少一移动信号，通过移动认知模块将移动信号解析后获得至少一坐标信息，接着模拟一鼠标输入信号输出坐标信息，手写辨识模块接收鼠标输入信号，根据坐标信息以显示相对应的至少一语言文字。

1.  一种利用肢体动作输入的手写辨识系统，其特征在于，包括：
一肢体动作输入模块，用于感测至少一肢体动作以输出至少一移动信号；
一移动认知模块，解析该些移动信号以获得至少一坐标信息，模拟一鼠标输入信号输出该些坐标信息；及
一手写辨识模块，接收该鼠标输入信号，根据该些坐标信息以显示相对应的至少一语言文字。

2.  根据权利要求1所述的利用肢体动作输入的手写辨识系统，其特征在于，其中该移动信号为一惯性信号、一光学信号、一磁性信号或一超声波信号。

3.  根据权利要求1所述的利用肢体动作输入的手写辨识系统，其特征在于，其中该肢体动作输入模块还包括：
一微惯性感测单元，该微惯性感测单元可以感测六轴空间自由度的动作而产生一感测信号，该微惯性感测单元还包括：
一第一惯性感测部，为一加速度计；
一第二惯性感测部，还包括：
一主加速度计，其可感测一第二轴的移动状态；
一辅助加速度计，其与该主加速度计相距一距离，由该辅助加速度计与该主加速度计感测的一自由度加速度变化，利用差分得到一第三轴的转动状态；
一加速度计，其可感测该第二轴的移动状态以及一第一轴旋转状态；
一陀螺仪，其可感测该第三轴的转动状态；
一第三惯性感测部，为一加速度计；及
一无线发射单元，将该感测信号以无线方式将其传送到该肢体动作输入模块。

4.  根据权利要求3所述的利用肢体动作输入的手写辨识系统，其特征在于，其中该移动认知模块还包括：
一无线接收单元，用以接收该感测信号；
一去噪音单元，过滤该些移动信号所内含的噪音，该去噪音单元为一过滤器：
一交叉比对单元，将六轴空间自由度的动作进行交叉比对的动作；
一型态定义单元，根据该交叉比对单元的交叉比对结果定义至少-型态；
一坐标产生单元，根据该些型态以产生至少一坐标，且模拟一鼠标输入信号以输出该些坐标信息；及
一语言文字判断单元，根据该些型态以判断是否符合一语言文字。

5.  一种利用肢体动作输入的手写辨识方法，其特征在于，包括下列步骤：
感测至少一肢体动作以输出具有六轴空间自由度的动作的至少一移动信号；
过滤该些移动信号中六轴空间自由度的动作所内含的噪音；
将过滤后的该些移动信号中六轴空间自由度的动作执行交叉比对；
根据交叉比对的结果以定义至少一型态；
根据该些型态以产生至少一坐标；
模拟一鼠标输入信号以输出该些坐标信息；及
根据该些坐标信息以显示相对应的至少一语言文字。

6.  根据权利要求5所述的利用肢体动作输入的手写辨识方法，其特征在于，其中该过滤该些移动信号中六轴空间自由度的动作所内含的噪音的步骤，还包括将过滤后的该些移动信号中六轴空间自由度的动作分别执行一积分动作。

7.  根据权利要求5所述的利用肢体动作输入的手写辨识方法，其特征在于，其中该根据交叉比对的结果以定义至少一型态的步骤，还包括决定该些型态的一语言文字。

8.  根据权利要求5所述的利用肢体动作输入的手写辨识方法，其特征在于，其中该交叉比对的动作为两轴与两轴之间、三轴与三轴之间或六轴整体的交叉比对。

9.  根据权利要求5所述的利用肢体动作输入的手写辨识方法，其特征在于，其中该移动信号为一惯性信号、一光学信号、一磁性信号或一超声波信号。

利用肢体动作输入的手写辨识系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种手写辨识系统及其方法，尤其涉及一种利用肢体动作输入的手写辨识系统及其方法。
背景技术
人们彼此之间由语言及文字进行沟通，因空间及时间限制下，语言的沟通方式常常会受限制，然而，相对于语言而言，文字是最常用以作为人们彼此之间沟通的方式。
人们需要利用书写工具在纸本上完成文字撰写的动作，而书写工具诸如铅笔、原子笔等。随着计算机产业的进步，许多人大都利用计算机周边产品来取代传统的书写工具进行文字撰写的动作，计算机周边产品可如手写板。以手写板为例，请参考图1，该图是为现有手写板连结于计算机系统的系统架构图。该系统包括一计算机主机10、一手写辨识装置12以及一辨识软件102，手写辨识装置12包括有一触控笔120及一触控面板122。手写辨识装置12是通过连接接口100(如USB、RS232)与计算机主机10连接。其运作方式是，使用者利用触控笔120于触控面板122上进行文字撰写，触控面板122会感测到使用者的书写动作，然后将感测信号通过连接接口100传送到辨识软件102进行文字辨识，最后将辨识后的文字显示于计算机屏幕(未图标)。
依照上述现有的手写板技术，可知在硬件方面就需要设计触控笔120及触控面板122，以及硬件相互间的兼容性。同时每一个制造商可能因客户端的需求而客制化触控笔120及触控面板122，如此在硬件方面就有制造的成本，在软件方面亦会根据客制化的触控笔120及触控面板122在撰写上而有所不同，所以每一个制造商所作出来的产品未必可以兼容。
发明内容
本发明的主要目的，旨在提供一种利用肢体动作输入的手写辨识系统及其方法，使用一肢体动作输入装置感测一使用者的动作，根据一移动认知模块处理肢体动作输入装置所感测的使用者动作，然后将处理完成后的肢体动作数据传送到一手写辨识模块进行手写文字的辨识。
为了达到上述的目的，本发明提出一种利用肢体动作输入的手写辨识系统，至少包括一肢体动作输入模块、一移动认知模块及一手写辨识模块。肢体动作输入模块用于感测至少一肢体动作以输出至少一移动信号；移动认知模块解析该些移动信号以获得至少一坐标信息，模拟一鼠标输入信号输出该些坐标信息；手写辨识模块接收该鼠标输入信号，根据该些坐标信息以显示相对应的至少一语言文字。
为了达到上述的目的，本发明提出一种利用肢体动作输入的手写辨识方法，包括感测至少一肢体动作以输出具有六轴空间自由度的动作的至少一移动信号；过滤该些移动信号中六轴空间自由度的动作所内含的噪音；将过滤后的该些移动信号中六轴空间自由度的动作执行交叉比对；根据交叉比对的结果以定义至少一型态；根据该些型态以产生至少一坐标；模拟一鼠标输入信号以输出该些坐标信息；及根据该些坐标信息以显示相对应的至少一语言文字。
本发明具有以下的有益效果：
1.因为本发明的肢体动作输入装置是发射移动信号到桌面，而移动认知模块接收由桌面反射的移动信号以认知移动信号所代表的肢体动作，如此，在硬件架构上，本发明无须具备如现有技术所述的触控面板，故在制作成本上相对地较为便宜。
2.本发明的移动认知模块将移动信号分析完成的信息模拟成鼠标信号传送到手写辨识模块，手写辨识模块可为市面上任何一种可以接收鼠标信号的辨识软件，所以本发明在软件架构无须制作特定的辨识软件，故本发明可沿用任何一种现有技术的辨识软件，如此，本发明与市面上的辨识软件有较高的兼容性。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为现有手写板连结于计算机系统的系统架构图；
图2为本发明第一实施例的连结计算机主机的手写辨识系统架构图；
图3为本发明第一实施例的利用肢体动作输入的手写辨识系统示意图；
图4为本发明第一实施例的利用肢体动作输入的手写辨识方法流程图；及
图5为本发明第二实施例的连结计算机主机的手写辨识系统架构图。
其中，附图标记
计算机主机       10      连接接口           100
辨识软件         102     移动认知模块       104
无线接收单元     1040    去噪音单元         1042
交叉比对单元     1044    型态定义单元       1046
坐标产生单元     1048    语言文字判断单元   1050
手写辨识装置     12      触控笔             120
触控面板         122     计算机屏幕         14
肢体动作输入模块 16      微惯性感测单元     160
无线发射单元     162     桌面               18
辨识模块         20
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参考图2，为本发明第一实施例的连结计算机主机的手写辨识系统架构图。系统包括一计算机主机10、一计算机屏幕14及肢体动作输入模块16。计算机主机10内含有一移动认知模块104及一辨识软件102，其中辨识软件102可为市面上任何一种的手写辨识软件。系统运作方式解释如下，使用者握住肢体动作输入模块16与一桌面18之间的一定距离执行书写动作，在此实施例中肢体动作输入模块16是以笔型为例，但此肢体动作输入模块16的外观并不限于此。当使用者利用肢体动作输入模块16书写时，由肢体动作输入模块16检测到使用者肢体动作，然后将所检测到的使用者肢体动作进行解析，且将解析后的移动信号以无线的方式传送到移动认知模块104，移动认知模块104将接收到的移动信号进行分析，然后将分析结果模拟成鼠标信号传送至辨识软件102进行文字辨识的动作，且将辨识结果显示到计算机屏幕14(如图中所显示的数字2)。
请同时参考图2及图3，图3为本发明第一实施例的利用肢体动作输入的手写辨识系统示意图。手写辨识系统包括肢体动作输入模块16、移动认知模块104及辨识模块20，肢体动作输入模块16包括微惯性感测单元160及无线发射单元162，微惯性感测单元160具有一第一惯性感测部(X轴惯性感测部)、一第二惯性感测部(Y轴惯性感测部)及一第三惯性感测部(Z轴惯性感测部)。微惯性感测单元160可以感测六轴空间自由度的动作，而产生一感测信号，X轴惯性感测部可感测X轴方向的移动以及以Y轴方向为转轴的转轴状态(ay)，Y轴惯性感测部可感测Y轴方向的移动以及以X轴和Z轴为转轴的转动状态，Z轴惯性感测部可感测Z轴方向的移动状态。
X轴惯性感测部以及Z轴惯性感测部分别为一加速度计，Y轴惯性感测部还包括有：一主加速计以及一辅助加速度计，主加速计可感测Y轴方向的移动状态，辅助加速度计与主加速度计相距一距离D。由辅助加速度计与主加速度计感测的一自由度加速度变化，利用差分得到以Z轴方向为转轴的转动状态。至于感测X轴方向的转动状态可选择以主加速度计感测或者是辅助加速度计来感测。
Y轴惯性感测部的实施方式除了前述的方式外，也可以用加速度计以及陀螺仪的组合来实施。加速度计可感测Y轴方向的移动状态以及X轴方向的旋转状态(ax)，陀螺仪可感测Z轴方向的转动状态(az)。
无线发射单元162将感测信号以无线方式将其传送到移动认知模块104。
移动认知模块104包括一无线接收单元1040、一去噪音单元1042、一交叉比对单元1044、一型态定义单元1046、一坐标产生单元1048及一语言文字判断单元1050。
无线接收单元1040接收由无线发射单元162所传送的感测信号，去噪音单元1042过滤移动信号所内含的噪音，例如背景噪音，去噪音单元1042可为一过滤器。在去噪音单元1042进行过滤噪音动作后，亦会同时将移动信号的三轴空间的加速度(ax、ay、az)经过积分处理后能够更明确得到三轴空间的角速度(ωx、ωy、ωz)，以获得六轴空间自由度的动作信号。交叉比对单元1044将六轴空间自由度的动作进行交叉比对的动作，其交叉比对的方式可为两轴与两轴之间、三轴与三轴之间或六轴整体。
型态定义单元1046根据交叉比对单元的交叉比对结果定义至少一型态，语言文字判断单元1050根据该些型态以判断是否符合一语言文字，例如各国文字、阿拉伯数字。坐标产生单元1048根据型态定义单元1046所定义的型态以产生至少一坐标，且模拟一鼠标输入信号以输出坐标信息。最后，辨识模块20接收到鼠标输入信号后，就会在相对应的坐标位置绘示出上述的各国文字或阿拉伯数字，然后将其显示计算机屏幕14，如图2所显示的数字2。
请参考图2至图4，图4为本发明第一实施例的利用肢体动作输入的手写辨识方法流程图，包括使用者使用肢体动作输入模块16感测肢体动作，输出具有六轴空间自由度的动作的移动信号(S100)，六轴空间自由度的动作分别为三轴空间的加速度(ax、ay、az)以及三轴空间的角速度(ωx、ωy、ωz)。移动信号可为一惯性信号、一光学信号、一磁性信号或一超声波信号。由步骤S100所产生的移动信号经由肢体动作输入模块16的无线发射单元162传送到移动认知模块104的无线接收单元1040，接着去噪音单元1042接收到无线接收单元1040所传送的移动信号后，就会分别过滤上述三轴空间的加速度以及三轴空间的角速度中内含的噪音(S102)，并且同时对过滤后的三轴空间的加速度以及三轴空间的角速度进行积分动作(S104)。
当完成上述步骤S102后，也就是将三轴空间的加速度以及三轴空间的角速度积分动作完成后，再将过滤后的三轴空间的加速度以及三轴空间的角速度执行交叉比对的动作(S106)，这个交叉比对的动作可为两轴与两轴之间、三轴与三轴之间或六轴整体。根据步骤S104的交叉比对动作所产生的结果以定义型态(pattern)(S108)，于本发明的移动认知模块104内特定区域储存有一型态比对数据库(未图标)，型态比对数据库具有所有型态与移动信号的对照表。当执行交叉比对动作时，将交叉比对的结果与型态比对数据库作比对，以找出符合交叉比对的结果的型态。依照所找到的型态以决定相对应的语言文字(S110)，例如，经由型态比对数据库比对的结果可能为数字或各国语言的外型。然后将型态定义单元1046所决定的语言文字型态传送到坐标产生单元1048以产生至少一坐标(S112)。
接着坐标产生单元1048就会根据所产生坐标以模拟一鼠标输入信号以输出坐标信息(S114)，辨识模块20接收到坐标信息后就会通过其内的辨识软件进行辨识且同时于计算机屏幕16上显示相对应的语言文字(S116)。
请参考图5，为本发明第二实施例的连结计算机主机的手写辨识系统架构图。第二实施例的系统架构大致和第一实施例的系统架构相同，相对于第一实施例而言，第二实施例省略了桌面18，而是肢体动作输入模块16直接对着计算机屏幕14执行手写辨识的操作。第二实施例手写辨识系统的内部组件以及运作方式是和第一实施例相同。
本发明具有以下的有益效果：
1.因为本发明的肢体动作输入装置是发射移动信号到桌面，而移动认知模块接收由桌面反射的移动信号以认知移动信号所代表的肢体动作，如此，在硬件架构上，本发明无须具备如现有技术所述的手写板，故在制作成本上相对地较为便宜。
2.本发明的移动认知模块将移动信号分析完成的信息模拟成鼠标信号传送到手写辨识模块，手写辨识模块可为市面上任何一种可以接收鼠标信号的辨识软件，所以本发明在软件架构无须制作特定的辨识软件，故本发明可沿用任何一种现有技术的辨识软件，如此，本发明与市面上的辨识软件有较高的兼容性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。