基于觸摸屏控制器動態(tài)簽名認證的數(shù)據(jù)采集和預處理
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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效的觸摸區(qū)域，所以，實際轉換出來的X坐標和Y坐標并不是從0到4095的，因此要進行初始化標定，通過轉換公式使其在0 到4095整個區(qū)間線性化。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(qū)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(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分別為書寫筆與觸摸屏接觸時的最大電阻值和最小電阻值。
實驗數(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，所以每當更換觸摸屏或是書寫筆的時候，系統(tǒng)都要進行重新初始化標定的工作。
5 數(shù)據(jù)的預處理
在數(shù)據(jù)采集的過程中，有許多因素影響數(shù)據(jù)的準確性，所以必須對數(shù)據(jù)作一些相應的預處理，以保證采集數(shù)據(jù)的準確性。
(1)書寫抖動造成的漏點
在進行數(shù)據(jù)采集時，會在連續(xù)的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)零值點。出現(xiàn)零值點有兩種可能：一種是正常書寫時筆劃的改變造成的，另一種就是由于觸摸屏不夠平整或是書寫時的抖動造成筆跡的間斷而造成的。區(qū)別的方法主要是看間斷時間也就是零值連續(xù)出現(xiàn)的個數(shù)。一般抖動造成的間斷時間小于設定的采樣時間10ms，所以，抖動產生的零值在兩個有效數(shù)據(jù)中間只能出現(xiàn)1個，可以認為是無效零值；而出現(xiàn)兩個以上的連續(xù)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。當判斷出某個零值為無效零值后，對其進行線性內插來彌補數(shù)據(jù)的丟失，即an= (an+1+an—1)/2。其中an是無效零值點，an—1和an+1分別是an的前面和后面的一個有效值。圖5和圖6分別是處理前和處理后的波形。
(2)重復采集點的去除
由于書寫者書寫時的停頓，造成在某一點多次重復采集，顯然在后續(xù)的匹配中會與樣本數(shù)據(jù)產生很大的誤差，所以有必要刪除重復的數(shù)據(jù)。每當判斷出前后兩個點的X坐標和Y坐標均相同的時候，就可以斷定它們?yōu)橹貜忘c，則將后一個點刪除，再用后續(xù)的點依次補上。這樣保證了采集的數(shù)據(jù)能夠真實地反映筆跡信息。
(3)書寫位置的校準
書寫者每次書寫時起筆的點不一定相同，這樣，每次書寫采樣的結果都與樣本模板里的采樣值有一個恒定的差別，因此有必要進行書寫位置的校準。處理的方法是把采集到的第一個數(shù)據(jù)的X坐標和Y坐標與樣本數(shù)據(jù)里第1個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的第1個點的X坐標值和Y坐標值，X*1和Y*1則是樣本數(shù)據(jù)里的第1個點的X坐標值和Y坐標值，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，校準公式為
Xn = Xn+ΔX， Yn = Yn+ΔY
以上是對數(shù)據(jù)進行預處理的幾種方法。預處理可以為后續(xù)筆跡的匹配提供更加準確的數(shù)據(jù)，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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