专利名称：基于椭圆模型和优化算法的压力感应手写签批的实现方法
技术领域：
本发明涉及由压力数位板感应技术、优化笔迹技术、优化用户Π与应用系统无缝集成技术等所实现的手写签批方法。
背景技术：
(I)压力数位板感应技术压力数位板感应技术是近年来在手写签批中新兴的技术，手写签名作为一种重要的身份鉴定特征，在很多应用领域得到应用，例如重要文件的身份确定，或者依据签名认定的身份信息，来确认某些手写体文字的来源，从而提高手写体识别的准确率.手写输入设备的主要功能是把笔尖与书写平面接触的位置、作用力等信息转化为X、y坐标和压力值，并发送到电脑中，一般由传感器、微控制器和驱动软件等组成。根据传 感器的位置，可以分为手写板(Digital Tablet)和手写笔(smart Pen)两大类，手写板的传感器在书写平面下来感应笔的作用，有的手写板需要与专门的笔相配合才能获取书写过程的相关信息，有的则不需要；手写笔的传感器则位于笔的端部或其他位置，在书写过程中这些传感器获取笔的移动或作用力等相关信息。除了这两类以外，还有一些研究者独辟蹊径，如Mario. E. Munich等用摄像机跟踪签名时笔尖的运动，从而犾取签名的相关彳目息。压力数位板感应技术采用通用的压感标准接口开发的压力数位板感应程序，编译后安装在客户端机器上，并且可以被应用系统调用，不需要在客户端安装其他的应用软件，压力数位板感应技术可以将由压力数位板传递的笔迹信息，压力信息捕获，并且转化成图片二进制流，保存在指定位置上。压力数位板技术不限定数位板的品牌，只要符合通用标准的数位板都可以使用。(2)优化笔迹技术优化笔迹技术是在压力数位板感应技术之上，将笔迹进行优化，使其更加平滑的技术。优化笔迹技术是基于JAVA语言开发，将压力数位板上感应到的位置信息，压力信息通过基于椭圆模型和动态信息的绘制方法转化成平滑笔迹，并且提供多种笔迹风格选择。(3)优化用户UI在UI界面上提供多种笔尖粗细选择、提供多种笔触颜色选择、在写字板内添加文字格，并且可以设置文字格的大小。(4)应用系统无缝集成技术应用管理信息系统(Management Information System)是一种基于数据库和应用程序所组成的信息系统，系统以人为主导，利用计算机硬件、软件、网络通信设备以及其它办公设备，进行信息的手机、传输、加工、储存、更新和维护，以提高业务运行效益、效率、安全性为目的人机系统。应用系统无缝集成技术为各种平台技术的应用系统提供接口，应用系统在需要手写签批的模块或者功能点处加入手写签批模块，实现应用系统的全无纸化办公，并且作为一种重要的身份特征，对于签批人笔迹进行保护，防止他人非法篡改，在应用系统中可以将正文和签批内容同时输出。
发明内容
本发明是一种基于椭圆模型算法和优化算法的压力感应手写签批的实现方法，符合国际压力数位板的通用标准，实现在电子文件上直接手写意见输入，很好的配合应用系统，提高了办公效率。传统的签批一般采用的纸质手写或者图片上传的形式。纸质手写的形式需要在应用系统中打印出纸质文件，进行签批，无法做到无纸化办公。而且容易造成文档丢失，泄密等情况。图片上传的形式需要在系统中预存多张签名图片，而且不能在电子信息中批注其他意见信息。普通的手写签批不能达到笔迹仿真，无法达到有效辨认，容易被人篡改，不符合现在应用系统的安全要求。为了解决以上问题，我们研发了一种基于椭圆模型算法和优化算法压力感应手写签批的方法。在实现笔迹平滑流畅的基础上，提供了人性化的UI界面，并且充分考虑到各 种应用系统的使用，多种数位板接口。采用Applet控件技术，轻松与多种应用系统无缝集成。方法使用通用的压力数位板接口 =Windows (Wintab)，实现数位板压力位置信息获取，将信息转化为笔迹信息，将笔迹信息进行优化，使之更加平滑流畅，用户自定义的笔迹风格在电子信息上实现公文签批。
图I是表不手与签批效果2是表示Bezier曲线优化前后对比3是表示边沿抗锯齿优化前后对比4是表示在应用系统中使用打印签批结构图。下面参照附图对本发明的使用方法进行说明I、压感笔迹实现方法(I)接口说明WinTab接口标准是处理数字式手写板，三维定点传感器，触摸屏等数字式定点设备在Microsoft Windows3. O及其以上版本操作系统环境下的开放的标准编程接口。因为Wndows在操作系统的市场占有率，几乎所有厂商生产的手写输入设备都遵循Wintab接口标准"因此，用户遵循WinTab接口标准开发软件将获得最大的可扩展性，可以适应所有厂家遵循WinTab标准的相关产品，并且当厂家驱动程序或硬件产品更新时，用户不必更新应用软件。对于厂家而言，厂家的产品可以适用于所有遵循WinTab接口标准开发的应用软件，不必考虑其驱动的兼容性。最重要的一点是，有了支持WinTab接口标准的设备驱动程序，用户不需要直接面向硬件的驱动接口，这将大大降低开发应用程序的难度。> TABLET CONTEXT定位板设备环境定位板设备环境是WinTab接口的核心，其作用与Windows⑶I接口中的显示设备环境相似。它是应用程序用来指定数字式定位板的对象。设备环境不仅仅包含应用程序可使用的数字式定位板物理区域信息，还包含关于数字式定位板的类型等信息。>WT PACKET数字式定位板消息
WinTab应用程序通过事件包(Event Packet)来与数字式定位板建立联系和掌握该设备的活动情况。应用程序可以通过使用事件掩码(Event Masks)来控制其接收到的事件类型。
> WinTab主要函数说明
WTInfo O函数获得数字式定位板配置信息。
WTOpenO函数为前数字式定位板建立一个活动设备环境。
WTPacket O函数该函数用于在数字式定位板消息处理函中使用Windows消息机制方法来接收定位件数据包。
WTPacketsGet ()函数该函数用于在数字式定位板消息处理函数中使用轮流检测方法来接收数据包。
2、基于椭圆模型和动态信息的绘制方法
使用2D椭圆作为笔触模型，模拟笔刷与纸张的接触区域形状。
受动态信息参数控制的椭圆模型表示如下
E = {E. X, E. Y，E. s，E. g, E. t}
E. s = E. g*Di3
其中E. x, E. y表示椭圆中心坐标，取值G(D)中的Dil, Di2 ；E. s是椭圆大小控制参数；Di3为G(D)中对应点的压感值；E. g为敏感度影响因子，调节笔画粗细变化受压感值影响的程度。
手写签批效果如图I所示
3、优化笔迹算法
>Bezier 曲线优化
采用直线拟合鼠标或手写笔移动的轨迹，字迹欠缺光滑性，尤其是绘制直线时出现较大的抖动。采用Bezier曲线拟合鼠标或手写笔移动的轨迹，可以有效的去除书写的毛刺，增加笔形的光滑度。
直线和Bezier曲线签批效果对比
对比方式直线Bezier曲线连续性除水平和垂直方向外， 其余方向均不连续，在签批时表现为较多的棱次和抖动具有很好的连续性，在绘制过程中体现为字迹流畅、自然，有很好的真实性。光滑性不具有光滑性，签批字迹生硬，Bezier曲线本身具有很好的光滑性，连接的多段Bezier曲线可以通过抗锯齿得到较好的光滑性效果签批速度速度很快速度快存储量每模拟一次移动，需存储2个点的坐标值。每模拟一次移动，需存储4个点的坐标值。
Bezier曲线模拟签批仿真性明显优于直线模拟，可以有效的去除毛刺，使签批过程更流畅、自然。
Bezier曲线优化前后对比图如图2所示。
>边沿抗锯齿优化算法
锯齿处理的直线有效的消除了在计算机屏幕上绘制直线产生的毛刺，提高了绘制直线的质量，使绘制直线连续平滑。计算机生成的光栅图形是由离散点组成的数字化图形。 当用光栅扫描算法在光栅图形显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时，会使直线呈锯齿状，这是由于直线或多边形边界是由连续的点组成的，而光栅图形的象素点是离散的，用离散量表示连续量导致了光栅图形走样，即光滑的直线变成了锯齿状。目前，轻这种现象的处理技术(即反走样)有两种一是提高显示器的分辨率，二是用面积采样代替点采样即采用区域采样，并使用适当的采样模型进行处理。区域采样是把象素看成是具有面积的有限区域，直线看成是具有宽度的狭长的矩形。如果一个象素与直线相交，根据相交部分的面积大小决定象素的显示灰度值(显示灰度值与交的面积成正比)，这样处理后使得灰度过渡自然，变化柔和，减轻了走样程度。在本系统中采用的是第二种抗锯齿方法。
边沿抗锯齿优化前后对比图如图3所示
4、在应用系统中签批实现方法
Applet (小应用程序)采用Java创建的基于HTML的程序。浏览器将其暂时下载到用户的硬盘上，开在Web页打开时在本地运行。由于Applet是在用户的计算机上执行的， 所以它的执行速度不受网络带宽或者Modem存取速度的限制，用户可以更好地欣赏网 页上 Applet产生的多媒体效果。
在应用系统中只需要通过简单的编码即可调用手写签批Applet程序，手写签批结束后，手写意见通过二进制流传递到应用系统服务器端中，供应用系统使用，其结构如图 4所示。
权利要求
1.基于椭圆模型和优化算法的压力感应手写签批的实现方法，是基于传统手写签批基础上，实现压力感应的绘制、并且优化笔迹痕迹，为用户提供人性化的UI，并且与多应用系统、多品牌手写板提供无缝集成，其特征在于， 所述基于椭圆模型算法，包括在操作系统上获取压力板通用接口传递的压力数据和X，I轴位置信息数据，基于椭圆形算法在计算机π界面上绘制出椭圆点，由点连成笔迹线。
所述基于优化算法，包括Bezier曲线优化算法和边沿锯齿优化算法，使用优化算法后，笔迹更加平滑清晰。
2.如权利要求I所述的压力感应绘制，其特征在于， 所述压力感应绘制获取安装在的WinTab压感手写板接口传递的X，y位置信息和压力信息； 所述压力感应绘制描述接口传递信息的方法是基于椭圆算法，将笔尖信息在相应的位置转化为大小不一椭圆型墨点。
3.如权利要求I所述的优化笔迹痕迹，其特征在于 所述优化笔迹痕迹将椭圆形墨点连成笔迹痕迹，采用Bezier曲线优化算法和边沿锯齿优化算法使得笔迹更加平滑清晰。
4.如权利要求I所述的用户提供人性化的UI，其特征在于 所述用户提供人性化的Π包括在Π中提供笔尖粗细的选择、橡皮大小的选择、文字格大小的选择、书写颜色的选择。
5.如权利要求I所述的与多应用系统无缝集成，其特征在于 所述多应用系统无缝集成包括为采用JAVA小程序开发，基于客户端浏览器，不需要在客户端安装文件，不受应用系统的技术影响，实现跨多应用系统，可与多应用系统快速整合，后台提供签批结果流上传接口，结果流可以上传到各应用系统服务器中，为应用系统使用。
6.如权利要求I所述的多品牌手写板无缝集成，其特征在于 所述多品牌手写板无缝集成包括使用了 WinTab压感手写板通用接口，wintab接口为广大压感手写板厂商使用的通用标准，系统不受手写板品牌驱动的影响，可以随意更换手写板，而不需要更换手写签批程序。
全文摘要
本发明是基于椭圆模型和优化算法的压力感应手写签批的方法，符合国际压力数位板的通用标准，实现在电子文件上直接手写意见输入。传统的签批采用的纸质手写的形式需要在应用系统中打印出纸质文件，进行签批，无法做到无纸化办公，而且容易造成文档丢失，泄密等情况。图片上传的形式需要在系统中预存多张签名图片，不能达到笔迹仿真，无法达到有效辨认，容易被人篡改，不符合现在应用系统的安全要求。基于椭圆模型算法和优化算法压力感应手写签批的方法在实现笔迹平滑流畅的基础上，提供了人性化的UI界面，并且充分考虑到各种应用系统的使用，多种数位板接口。采用Applet控件技术，轻松与多种应用系统无缝集成。
文档编号G06Q10/10GK102930423SQ20121036775
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者蔡磊, 李文军, 孟宪波, 郭大伟, 张祖国 申请人:北京蓝波今朝科技有限公司