CN1084903C - 表面特别是钟表表面上书写的字符的识别系统和识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明的字符识别系统有：多个传感器(21；A-S)；装置(23，24)用以周期地检测传感器输出信号的状态；装置(25)用以确定处于高态的输出信号。识别系统还有：比较装置(25，26)用以将处于高态的每一个输出信号；在检测上一个状态过程中产生的输出信号相比较；存储装置(26，28)用以存储经检测状态发生变化的传感器相应的标志；比较装置(27，29)则用以将所存储的一系列标志与起码一系列基准标志相比较，以便识别所写的所述字符。

Description

表面特别是钟表表面上书写的字符的识别系统和识别方法

本发明涉及一种识别书写仪在一表面上书写的字符的识别系统，所述系统包括：多个传感器，各传感器根据所述书写仪是否处在所述表面的个别部位分别产生第二状态或第一状态的输出信号；检测装置，用以在书写所述字符过程中周期地检测所述输出信号的状态；和确定装置，用以在每次检测状态时从许多输出信号中确定哪一个输出信号处于所述第二状态。

本发明还涉及一种借助于多个传感器识别用书写仪在一表面上书写出的字符的方法，所述各传感器根据所述书写仪是否处在所述表面的个别部位而分别产生第二状态或第一状态的输出信号，所述方法包括下列步骤：

——在所述字符的书写过程中周期地检测所述输出信号的状态；和

——在每次检测状态时从许多所述输出信号中确定哪一个输出信号处于所述第二状态。

这类识别系统和识别方法，欧洲专利文件EP-A-0 165 548中业已介绍过。该文件介绍了一种具有识别钟表晶体上手写字符的识别系统的电子钟表。晶体的内表面上装有光电传感器组成的矩阵。戴表人在晶体的上表面书写字符时，由光电传感器检测出的光强发生变化，从而可以检测出所写字符的坐标。

于是根据如此检测出的坐标识别所写出的字符。为完成这道工序，所写字符相应的第一、第二和第三笔划连续存入不同的存储区中。书写字符的预定时间终了时，存入三个存储区表示各字符坐标的数据就分别与基准字符数据相比较。最近似所写字符的基准字符数据就被识别为该字符。

虽然这种识别方法是为用在电子钟表中而提供的，但不言而喻，这种方法对钟表是有一系列要求的。一方面，将所写字符的数据与基准字符的数据进行比较需要对数据高度仔细地进行处理，从而给钟表的电池额外增加了大负荷，大大减小了其自主权。另一方面，为进行这种比较，需要大量能存储所有对应于所写字符和基准字符的存储器。这种存储器及存储在其中的数据的管理不仅意味着增加能耗，还使钟表计时电路的正常计时功能在处理这类数据时慢下来。

本发明的目的提供一种起码部分克服现有技术的上述缺陷的识别书写在某一表面上的字符的识别系统和识别方法。

本发明的另一目的是提供一种简单、有效、高度可靠、能耗小且比起现有技术的系统和方法更适用于电子钟表的识别书写在某一表面上的字符的识别系统和识别方法。

因此本发明的目标是这样一种识别书写仪在一表面上书写的字符的识别系统，该识别系统包括：

——多个传感器，各传感器根据所述书写仪是否处在所述表面的个别部位而分别产生第二状态或第一状态输出信号；

——检测装置，用以在书写所述字符的过程中周期地检测所述输出信号的状态；和

——确定装置，用以在每次检测状态时从所述许多输出信号中确定哪一个输出信号处于所述第二状态；

所述系统的特征在于，它还包括下列各部分：

——比较装置，用以将经检测处在所述第二状态的所述输出信号与同一传感器在早先检测状态的过程中业已产生的输出信号相比较；

——存储装置，用以按所述诸传感器的预定顺序存储经检测状态发生变化的传感器相应的标识符，所存储的所述标识符就成了所写的所述字符相应的一系列标识符；和

——比较装置，将存储的所述一系列标识符与起码一系列基准标识符相比较，以便识别所写的所述字符。

本发明还有一个目标，即一种借助于多个传感器识别书写仪在一表面上所写的字符的识别方法，各传感器根据所述书写仪是否处在所述表面的个别部位而分别产生第二状态和第一状态的输出信号，所述方法包括下列步骤：

——将所述经检测处于所述第二状态的各输出信号与同一传感器在检测早先状态时产生的输出信号相比较；

——按所述传感器的预定顺序存储经检测状态发生变化的传感器相应的标识符，所存储的所述标识符就成了所写的所述字符相应的一系列标识符；和

——将存储的一系列标识符与起码一系列基准标识符相比较，以便识别所写的所述字符。

上述诸特征简化了所写字符的相应数据和基准字符的相应数据，这些数据必须先存储起来然后进行处理，以便识别所书写的字符。因此得出了比现时的系统和方法更先进的一种识别系统和识别方法。

下面的说明仅仅是举例而已，它是参考附图编写的，在说明的过程中可以看出本发明的其它特征和优点。

图1是装有本发明的识别系统的钟表的剖视图；

图2是图1识别系统的原理图；

图3是图2识别系统的电容传感器的空间配置示意图；

图4示出了在图1钟表的晶体上写字符时书写轨迹的一个列子；

图5的一览表示出了根据图2识别系统鉴频器的顺序形成二进制字的二进位单元；

图6是本发明识别方法的流程图；

图7的一览表示出了形成图2识别系统一部分、在书写图4的字符过程的抽样时间起作用的电容传感器；

图8的一览表示出了以图6的方法抽样时产生的各字符。

图1示出了表1的剖面，包括表壳2和晶体3。电子电路4配置在表壳2中。导电电极最好是透明的，配置在晶体3的内表面5，图1中只示出了其中的五个，分别以H、I、J、K和L表示。电极H至L分别通过导线6、7、8、9和10连接到电子电路4上。表壳2中还配置有电池11或其它电源，通过导线12接于电子电路4的正极。

各电极H至L形成一系列电容传感器的电容器板，各个电容传感器的另一电容器板由表1的配戴者手指13在触及晶体3面对着特定电极的外表面时形成。戴表人的手指13通过表壳2耦合到电子电路4的地极，表壳2与戴表人的手腕接触，且分别耦合到电子电路4和电池11的负极。

应该指出的是，为此由于这种结构而使各电极H至L与表1的表壳2之间出现杂散电容。每一个电容传感器(电极H至L形成电容传感器的一部分)及其有关的杂散电容并联耦合在地与电子电路4的输入端之间。

电子电路4具有一系列压控振荡器，各振荡器的频率随出现在输入端与地之间的总电容器的变化而变化。表1配戴者的手指不放在面对特定电极的晶体3上时，就不形成两电容器板对应于手指13的一个电容器板。在此情况下，振荡器输入端与地之间的总电容量等于杂散电容量。另一方面，当手指头13放在面对这些电极的晶体上时，就形成相应电容传感器的两个电容器板。这时振荡器输入端与地之间的总电容量就等于电容传感器的电容量与杂散电容电容量的和。

这样，各压控振荡器的振荡频率随手指13是否出现在晶体3面对与这类振荡器相关的电极的部分而变化。

图2示出了书写在表1晶体3的字符的识别系统20。识别系统20具有一系列电容传感器21，传感器21具有图1的电极H至L和电子电路4。电子电路4由控制电路22、一系列压控振荡器23和一系列鉴频器24组成。

控制电路22由状态变换检测器25、读写存储器(RAM)26和27、标志序列发生器28、标志序列比较器29和时钟电路30组成。各鉴频器、状态变换检测器25和标志序列发生器28的工作都由来自时钟电路30的时钟脉冲的频率按预定的步调控制。

控制电路22可由任何微处理机构成。这种微处理机为使此电路达到下面所述的情况而进行的编程是本技术领域的行家们所周知的，因而这里不再详述。

所述一系列电容性传感器21有许多按图3所示的空间排列配置在晶体3下表面5上的电极A至S。表1的配戴者的手指头放在例如面对电极C的晶体3上时，形成对应于电极C的电容传感器，于是出现在压控振荡器输入端与此电容传感器相关的总电容量发生变化，从而使该压控振荡器输出信号的频率也发生变化，此频率变化为与该压控振荡器相关的鉴频器所检测。

此外，各鉴频器将压控振荡器输出信号的频率与其相关的预定基准值相比较。此基准值系规定得使检测出的频率低于基准值时相当于手指头没有出现在面对特定电极的晶体3上，检测出的频率高于基准值时相当于手指头出现在面对该电极的晶体3上。这样，各鉴频器的输出信号根据手指头是否处在钟表1面对相应电极的晶体上而呈高态或低态。

于是，该一系列鉴频器24的输出信号形成二进制字，二进制字中的二进制单元表示该输出信号的状态。各鉴频器对压控振荡器的输出信号进行抽样，输出信号就用压控振荡器按时钟电路24控制的步调耦合。因而在此步调下同样产生新二进制字，二进制字的各二进制单元表示表1的配戴者的手指头是否处在面对A至S其中一个电极的晶体3上。

状态变换检测器25与所述一系列鉴频器24耦合得使其收到该一系列鉴频器24来的二进制字。状态变换检测器25临时将收到的各二进制字存入RAM存储器26中。在本实施例中，状态变换电路25在其输入端收到二进制字时，首先确定形成这类字的二进制单位有哪几个处于高态，从而表明钟表1面对应电极的晶体3上有手指头出现。

其次，检测器25将处于高态的二进制单元与存储在RAM存储器26中先前字的相应二进制单元相比较。这些二进制单元之间的状态不同时，就是说，二进制单元处于高态而先前字相应的二进制单元处于低态时，检测器25就给标志序列发生器28提供一个信号，由该发生器识别这类二进制单元相应的电容传感器。此信号可以是例如识别A至S其中一个电极对应于该电容传感器的地址。

这样，标志序列发生器28在字符书写在晶体3的过程中按来自时钟电路30的脉冲的频率确定的步调接收表示哪一些是手指头13在时钟电路30的各脉冲下所“激发”的电容传感器的一组信号。形成各组信号的指示符一个接一个地由标志序列发生器28按传感器A至S相应的预定顺序存入RAM26中。

时钟电路30在连续脉冲过程中产生的指示符组也一个接一个地由标志序则发生器28存入RAM存储器26中。这样，在字符在晶体之上书写的过程中就产生识别特定书写字符的一系列标志或标志序列。

接下去，比较器29将此标志序列与存储在RAM存储器27中的一系列基准标志序列相比较。这种基准标志序列对应于使用者想写到晶体3上且稍后拟由形成钟表1一部分的应用系统处理的字符。此应用系统可以是例如计算器或识别数字和/或文字的其它系统。若应用系统书写产生的一系列标志与其中一个基准标志序列少预定数目的标志，比较器29就给应用系统提供表示对应于这种基准标志序列的字符。

现在参照图4至图8说明识别系统20的工作过程。图4示出了图3的传感器A至S的配置方式，在传感器的这种布局上用箭头40、41表示出了书写数字4时手指头13的轨迹路径。沿着该轨迹走，可以看出，手指头13起初处在面对传感器的电极B和C的位置。

在上述情况下，出现在与电极B和C相关的压控振荡器的输入端的总电容量发生变化。这两个压控振荡器的频率变化被与该振荡器相关的鉴频器所检测。于是，这类鉴频器各个的输出信号处于高态，而其它与电极A和D至S相关的鉴频器来的输出信号则全处于低态。

图5的一览表示出了来自与电极A至S相关的鉴频器的信号在沿图4的轨迹40和41书写数字4的过程中抽样时刻t1至t24的状态。从图5中可以看出，高态都用“1”表示，低态都用“0”表示。因此在时刻t1提供给状态检测器的二进制字的值为0110000000000000000。

现在借助于图6的流程图说明识别系统20如图4所示书写和识别字符的过程中的各种不同操作阶段。阶段S1相当于电容传感器刚介绍过的状态检测阶段。

RAM存储器26的一个地址存储着由鉴频器24的系列在特定抽样时间提供的二进制字。RAM存储器26的另一个地址存储着由鉴频器24的系列在前一个抽样时间提供的二进制字。这两个二进制字分别叫做“目前”的二进制字和“先前”的二进制字。在阶段S2，用存有目前的二进制字的地址内容代替存有先前的二进制字的地址内容。在开始书写想书写的数字之前，这两个二进制字的值都为0000000000000000000。接着，在阶段S3，在时间t1来自鉴频器24系列的二进制字，即字0110000000000000000，被写入存储器26目前二进制字的地址中。

状态转换检测器25的一个计数器在阶段S4调到初始值i＝1。在下一阶段S5，该计数器的内容增加一个单位。“i”的值在2和20之间，分别对应于与图4所示的电极A至S相关的二进制单位。

在阶段S6，状态转换检测器25检测目前二进制字一部分的第i个二进制单位。例如，“i”的值为3时，这涉及到电极B相应的二进制单位。若该二进制单位处于低态，则往前进入阶段S9，若“i”的值小于20，则在阶段S5给该值增加一个单位，同时检验目前二进制字中下一个二进制单位的状态。

另一方面，若第“i”个二进制单位处于高态，状态转换检测器就在阶段S7将该二进制单位在目前二进制字中的状态与第i个二进制单位在存储在RAM26中的先前二进制字中的状态加以比较。若这两种二进制单位的状态不同，则给标志序列发生器28提供与该二进制单位相关的电极相应的信号。标志序列发生器28将识别该电极的信号存入RAM存储器26中。接着，若“i”的值小于20，则在阶段S5给“i”的值增加一个单位，同时分析下一个二进制单位在目前二进制字中的状态。

重复阶段S5至S9直到“i”的值达到20为止。这样就所有二进制单位在目前二进制字中的状态都分析过了。

接下去，在每次有脉冲来自时钟电路30时重复上述方法，直到使用者停止在晶体3上书写字符为止。在阶段S10，检测在检测例如目前二进制字所有二进制单元的状态在预定抽样时间次数仍然处于低态时是否停止进行书写。若不停止书写，则在阶段S11等待在再开始S1至S10各阶段之前检测下一个时钟脉冲。

标志序列发生器28在本方法的使用过程中产生的识别信号一个接一个地存入RAM存储器26中以产生一系列书写在表1的晶体3上的字符相应的标志。因此，若在阶段S10检测出使用者已停止书写字符，则标志序列发生器28将其刚产生的标志序列提供给比较器29。

在阶段S12，比较器29将标志序列发生器28提供的标志序列与存储在RAM存储器27中的基准标志序列相比较以识别使用者书写的字符。在此比较过程中，标志序列发生器28提供的标志序列的标志都与各基准标志序列的标志进行比较。若经比较确定：标志序列发生器28提供的标志序列与RAM存储器27中存储的其中一系列基准标志一致，则比较器29给表1的应用系统提供表示所识别字符的信号。应该指出的是，识别所书写的字符并不要求完全地致。本技术领域中称之为“差距”的某些误差，只要不超过某一最大值，是可以容许的。

图7的一览表示出书写图4中的字符时电极A至S相应的目前二进制字中的二进制单位在时间t1至t24处于高态的情况。从图7中可以看出，与电极B和C相对应的二进制单位在时间t1处于高态，与电极B和F相对应的二进制单位在时刻t3也处于高态，等等。

上面说过，状态变换检测器25在阶段S7将目前二进制字中处于高态的二进制单位的状态与存储在RAM 26的先前二进制字中二进制单位的状态相比较。

例如，在时间t1，目前二进制字中与电极B和C相关的二进制单位处于高态，先前二进制字中相应的二进制单位则处于低态。因此，与电极B相对应的信号和其后与电极C相对应的信号都提供给标志序列发生器28。

在时间t2，目前二进制字中与电极B、C和F相关的二进制单位处于高态。同时，先前二进制字中与电极B和C相对应的二进制单位处于高态，只有先前二进制字中与电极F相对应的二进制单元处于低态。在此情况下，与电极F相对应的信号在时间t2之后提供给标志序列发生器28。

图8一览表中的符号“$”表示这样的一些电极，一方面，电极在目前二进制中相应的二进制单位处于高态，另一方面，电极在先前二进制字中相应的二进制单位也处于高态，这对应于图7的表中A至S其中一个电极已用符号“$”代替的符号。这种情况下，这些二进制单位的识别信号都没有提供给标志序列发生器28。举例说，从图7中可以看出，只有电极E相应的信号，再就是电极J相应的信号在时间t4之后提供给标志序列发生器28。

因此，标志序列发生器28在数字“4”在图4所示的书写过程中收到的一系列识别信号依次识别下列电极：

                      符号4

        B C F E J I N M Q R O P S K O R S

这些标志都一个接一个地存入RAM存储器26中以便产生一系列对应于所书写字符的标志。接着，比较器29将该标志序列与业已存入RAM存储器27中的基准标志序列相比较，以便识别所书写的字符。

这些基准标志序列最好在学习状态过程中存入RAM存储器27中的基准标志序列相比较，以便识别所书写的字符。

这些基准标志序列最了在学习状态过程中存入RAM存储器27中。在此状态下，使用者可以在例如表1的晶体3上写一个基准字符。由使者所产生的标志序列可以作为基准标志序列存入RAM存储器27中。使用者最好书写各基准字符的若干例子，然后取如此产生的标志序列的平均序列，再将结果存入RAM存储器27中。

最后，应该指出的是，在不脱离本发明识别系统和识别方法的构架的前提下，是可以就该系统和方法进行种种修改的。举例说，虽然上述实施例中采用了电容传感器，但任何其它的传感器，只要能检测出书写仪是否处在书写表面的个别部位，也都可以采用。

Claims (3)

1.一种识别书写仪在一表面上书写的字符的识别系统，该系统包括：

多个传感器(21；A-S)，各传感器根据所述书写仪(13)是否处在所述表面的个别部位而分别产生第二状态或第一状态的输出信号；

信号状态检测装置(23，24)，用以在书写所述字符的过程中周期地检测所述输出信号的状态；和

信号状态确定装置(25)，用以在每次检测状态时从所述许多输出信号中确定哪一个输出信号处于所述第二状态；

所述系统的特征在于，它还包括：

比较装置(25，26)，用以将所述经检测处于第二状态的各个输出信号与同一传感器在上一次检测状态时产生的输出信号相比较；

存储装置(26，28)，用以按所述传感器预定的顺序存储与经检测状态发生变化的传感器相对应的标志，于是所述存储的标志就形成与所书写的所述字符相对应的一系列标志；和

比较装置(27，29)，用以将所存储的一系列标志与起码一系列基准标志相比较，以便识别所书写的所述字符。

2.一种具晶体(5)的钟表，其特征在于，它有一个权利要求1所述的识别系统，用以识别书写仪在一表面上书写的字符，所述表面由所述晶体的外表面(3)构成。

3.一种借助于多个传感器(21；A-S)识别书写仪在一表面上书写的字符的识别方法，各传感器根据所述书写仪(13)是否处在所述表面的个别部位而分别产生第二状态或第一状态的输出信号，所述方法包括下列步骤：

——在所述字符书写过程中周期地检测所述输出信号的状态(S1)；和

——在每次检测状态时从多个输出信号中确定哪一个输出信号处于所述第二状态(S6)；

所述方法的特征在于，它还包括下列步骤：

——将所述处于所述第二状态的所述输出信号与同一传感器在检测前一状态时产生的输出信号相比较(S7)；

——按所述诸传感器预定的顺序将对应于经确定其状态变化的传感器的标志存储起来(S8)，所述存储的标志于是形成与所书写的所述字符相对应的一系列标志；和

——将所存储的一系列标志与起码一系列基准标志相比较(S12)，以识别所写的所述字符。

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