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手写过程中会产生多种信息,包括二维的位置信息和三维的力信息,本文中将二者定义为五维手写信息。利用五维手写信息,可以在移动终端上实现书法模拟、手写签名认证和数字纸张等应用,这类应用可以极大地方便和丰富人们的生活。本文主要关注如何在移动终端上获取五维手写信息。 目前大部分移动终端都使用触摸屏作为人机交互设备,触摸屏通过获取触摸点的位置信息来与用户进行交互。使用较多的触摸屏有三类:电阻式触摸屏、电容式触摸屏和电磁式触摸屏,这三类触摸屏都能精确地感应触摸点的二维位置信息,但对于触摸点所受到的三维力信息,它们都不能准确地获取到。在移动终端上使用最多的触摸屏是电容式触摸屏,它仅能通过测量触摸点电容值变化的大小来粗略地估计一维的触摸压力,触摸点所受三维力信息的获取需要使用多维力传感器来解决。 为了在移动终端上实现对手写过程中所施加的三维力信息的获取,本文设计并实现了一种支持五维手写信息采集的设备。该设备利用电容式触摸屏获取手写二维位置信息,利用安装于触摸屏下方的多维力传感器获取手写三维力信息,与使用压感笔方案相比,该方案可以让用户实现无压感笔操作,无论是用户直接用手指执行书写任务,还是使用触控笔来操作,该设备都能实现对五维手写信息的准确获取,因此方便用户使用。 由于Android系统在移动终端上使用广泛,并且开放源码,本设备使用该系统。当前Android系统并不支持多维力传感器,本设备所搭载的Android系统中添加了自定义的系统服务模块,实现了对多维力传感器的系统级支持,系统服务模块为应用开发者提供了相应的编程接口,通过使用该接口,应用开发人员可以很容易地获取手写信息。 对于设备在移动环境下使用时受到的运动干扰和振动干扰,它采用三轴加速度传感器来获取加速度值,然后利用该值结合自适应滤波器技术来抑制干扰。 结果表明,该手写信息采集设备可以准确地获取五维手写信息,且具备一定的抗干扰能力,它既可以用来开发基于手写信息的应用,又可以用来作为研究手写信息的科研设备。