支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)及方法
【專利摘要】支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)及方法,該系統(tǒng)包括電子筆和上位機(jī)，電子筆包括筆桿，筆桿內(nèi)設(shè)置有供電模塊、主控模塊、物理存儲模塊、通信模塊和通信天線；其將電子手寫筆的功能與數(shù)據(jù)存儲集成在一起，通過無線通信的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)，利用筆跡識別進(jìn)行安全性驗(yàn)證。通過電子筆與存儲設(shè)備結(jié)合的方式，擴(kuò)展電子筆的功能，實(shí)現(xiàn)一種安全、流暢的數(shù)據(jù)交換方式。通過本專利提出的電子手寫系統(tǒng)，能夠使得數(shù)據(jù)存儲交換操作更加安全、簡單和流暢。
【專利說明】支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)及方法
[0001 ]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明涉及筆式交互及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種支持移動非接觸 式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】 [0002] :隨著筆式交互技術(shù)的發(fā)展，筆式輸入設(shè)備更為廣泛地使用于不同的設(shè) 備，如手機(jī)、平板電腦、智能桌面以及個(gè)人計(jì)算機(jī)。在筆式交互系統(tǒng)下，筆式輸入設(shè)備可以實(shí) 現(xiàn)書寫、繪圖和命令操作等功能。進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、動畫制作等工作時(shí)，通常涉及到設(shè)計(jì)人員 組內(nèi)討論及設(shè)計(jì)方案共享，如何進(jìn)行快速有效的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)保證自身數(shù)據(jù)的安全性，成 為一個(gè)亟待解決的問題。
[0003] 傳統(tǒng)的便攜式存儲設(shè)備可以在一定程度上解決上述問題，然而其仍存在以下缺 點(diǎn)：（1)由于接觸式物理接口的限制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要匹配與之相對應(yīng)的數(shù) 據(jù)線或接口，且接觸式物理接口的數(shù)量有限，在多個(gè)外部設(shè)備同時(shí)接入時(shí)會發(fā)生接口數(shù)量 不足的情況；（2)有些便攜式存儲設(shè)備體積較小，容易丟失；（3)在使用傳統(tǒng)存儲設(shè)備時(shí)，數(shù) 據(jù)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式是輸入預(yù)設(shè)的密碼，而輸入密碼需要使用物理鍵盤或虛擬鍵盤實(shí)現(xiàn)，操 作不流暢；（4)傳統(tǒng)存儲設(shè)備在進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)傳輸和交換時(shí)，需要對設(shè)備進(jìn)行多次插拔， 操作繁瑣且浪費(fèi)時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)及 方法，其目的是解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備在數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的接觸式接口多次插拔，安 全驗(yàn)證操作繁瑣等問題。
[0005] 技術(shù)方案：
[0006] -種支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包 括電子筆和上位機(jī)，電子筆包括筆桿，其特征在于:筆桿內(nèi)設(shè)置有供電模塊、主控模塊、物理 存儲模塊、通信模塊和通信天線;供電模塊、物理存儲模塊和通信模塊均與主控模塊連接， 通信天線位于筆桿尾部，與通信模塊相連接;通信模塊連接供電模塊和物理存儲模塊，供電 模塊與物理存儲模塊連接;上位機(jī)與通信模塊無線連接。
[0007] 該手寫筆還包括USB接口，USB接口與物理存儲模塊連接，USB接口位于筆桿尾端置 于筆尾蓋內(nèi)。
[0008] 利用上述的支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)所實(shí)施的用戶身 份驗(yàn)證方法，其特征在于:該方法通過在電子筆原有書寫功能的基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)存儲功能， 以無線通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，利用筆跡識別進(jìn)行安全驗(yàn)證并觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。
[0009] 具體步驟為：
[0010] (1)安裝上位機(jī)客戶端，保持程序正常運(yùn)行；
[0011] (2)利用客戶端啟動上位機(jī)的無線通信功能，保證上位機(jī)與電子筆間的實(shí)際距離 在對應(yīng)通信方式的通信距離范圍內(nèi)；
[0012] (3)上位機(jī)對筆進(jìn)行設(shè)備識別，檢查是否已設(shè)定安全驗(yàn)證筆跡，若未設(shè)定，提供安 全驗(yàn)證界面，要求用戶設(shè)定個(gè)性化安全驗(yàn)證筆跡，設(shè)置成功后將筆跡信息發(fā)送至電子筆；
[0013] (4)若已設(shè)定安全驗(yàn)證筆跡，則請求電子筆上傳驗(yàn)證筆跡信息，收到筆跡信息后， 顯示安全驗(yàn)證界面，請求用戶進(jìn)行安全驗(yàn)證；
[0014] (5)若接收到的驗(yàn)證筆跡輸入符合預(yù)設(shè)，則開啟數(shù)據(jù)傳輸，允許用戶獲取電子筆存 儲的文件信息并對其進(jìn)行操作；
[0015] (6)若接收到的筆跡輸入與預(yù)設(shè)不符，上位機(jī)客戶端生成用戶提示信息，要求用戶 再次輸入；
[0016] (7)上位機(jī)客戶端提供電子筆內(nèi)存儲信息的瀏覽和操作功能，客戶端支持筆跡輸 入、筆姿態(tài)命令輸入和控制命令輸入；
[0017] (8)文件傳輸完成后，允許在客戶端斷開連接，或電子筆與上位機(jī)間距離超過通信 距離范圍一段時(shí)間之后，設(shè)備連接自動斷開，再次連接需重新登錄。
[0018] 上位機(jī)為支持電子筆輸入且具有無線通信和屏幕顯示功能的計(jì)算機(jī)或平板電等， 上位機(jī)幫助用戶瀏覽電子筆存儲器內(nèi)的文件結(jié)構(gòu)，并方便用戶對電子筆內(nèi)的文件進(jìn)行選 擇、剪切、復(fù)制、粘貼和刪除操作。
[0019] 所述筆跡為具有用戶生物特征的筆跡識別信息，安全驗(yàn)證筆跡為用戶自定義的個(gè) 性化筆跡，在首次設(shè)定時(shí)，上位機(jī)對筆跡輸入進(jìn)行分析并將筆跡特征記錄在上位機(jī)和電子 筆的存儲器中。
[0020] (3)步驟中：安全驗(yàn)證筆跡識別允許以下述算法實(shí)現(xiàn)：
[0021] 1)用戶首次設(shè)定簽名時(shí)，實(shí)時(shí)捕捉簽名筆跡樣本點(diǎn)的x-y坐標(biāo)信息，并同時(shí)存儲每 個(gè)樣本點(diǎn)對應(yīng)的采樣時(shí)間t，形成簽名樣本點(diǎn)信息集？{[(1，7)，幻|(1，7)^簽名軌跡}; [0022] 2)根據(jù)時(shí)間信息t，計(jì)算集合P中相鄰樣本點(diǎn)組成的向量a.h,形成向量集
[0023] 3)計(jì)算向量集V中相鄰向量間的夾角Θ，若θ>90°，則將夾角頂點(diǎn)信息[(X，y)，0]W 入集合Q中，形成特征點(diǎn)集，并設(shè)定9{[(1，7)，9]|0>9〇°，（1，7)^簽名軌跡}為該用戶的筆跡 識別匹配模板；
[0024] 4)當(dāng)進(jìn)行筆跡識別驗(yàn)證時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)捕捉簽名筆跡樣本點(diǎn)的x-y坐標(biāo)和時(shí)間信息， 形成簽名樣本點(diǎn)集?1{[&1，71)山]|(^71)￡簽名軌跡};
[0025] 5)針對簽名軌跡繪制矩形邊界框并縮放，得到與模板大小一致的樣本點(diǎn)圖及樣本 點(diǎn)集P2{[(x2，y2)，ti] | (X2，y2) e縮放后的簽名軌跡};
[0026] 6)針對樣本點(diǎn)集?2計(jì)算特征點(diǎn)集Q2{[(x2，y2)，θ 2] | θ2>90°，（X2，y2) e縮放后的簽名 軌跡};
[0027] 7)計(jì)算樣本特征點(diǎn)集內(nèi)與模板特征點(diǎn)集P中各個(gè)對應(yīng)點(diǎn)之間的歐拉距離r2;
[0028] 8)若歐拉距離r2〈r(r為經(jīng)驗(yàn)閾值），且02-0邙化為經(jīng)驗(yàn)閾值)則該點(diǎn)匹配成功； [0029] 9)若匹配成功的點(diǎn)數(shù)所占百分比值C2>C(c為經(jīng)驗(yàn)閾值），則判定驗(yàn)證筆跡匹配成 功。
[0030] (8)步驟中電子筆與上位機(jī)的連接控制，涉及公式1和公式2,具體為：
[0031]
[0032]
[0033] 其中Ρτ為無線信號發(fā)射功率，Pr為接收功率，r為電子筆與上位機(jī)之間的距離，η為 損耗系數(shù);Ρκ和Τκ分別為接收功率和時(shí)間的閾值;S為1時(shí)，電子筆與上位機(jī)為連接狀態(tài);S為0 時(shí)，電子筆與上位機(jī)斷開連接。
[0034]優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明提供一種支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng) 及方法，其將電子手寫筆的功能與數(shù)據(jù)存儲集成在一起，通過無線通信的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳 輸，同時(shí)，利用筆跡識別進(jìn)行安全性驗(yàn)證。通過電子筆與存儲設(shè)備結(jié)合的方式，擴(kuò)展電子筆 的功能，實(shí)現(xiàn)一種安全、流暢的數(shù)據(jù)交換方式。通過本專利提出的電子手寫系統(tǒng)，能夠使得 數(shù)據(jù)存儲交換操作更加安全、簡單和流暢。
[0035] 具體意義如下：
[0036] (1)擴(kuò)展了筆的功能。本發(fā)明在傳統(tǒng)電子手寫筆基本功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步集成了 數(shù)據(jù)存儲和非接觸式數(shù)據(jù)交換的功能，利用筆跡命令進(jìn)行文件操作，無需使用其他外部設(shè) 備，增加了文件操作的流暢性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲交換和筆操作的耦合；
[0037] (2)使用無線通信技術(shù)，消除接觸式物理接口的限制。傳統(tǒng)存儲設(shè)備通過有線連接 的方式傳輸數(shù)據(jù)，在操作頻繁的情況下，尋找和將存儲設(shè)備插入接觸式物理接口的動作成 為肢體疲勞的主要成因，而近場數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)巧妙地解決了這一問題，同時(shí)，接觸式物理接 口的數(shù)量有限，在連接多個(gè)外部設(shè)備時(shí)需要擴(kuò)展接口的數(shù)量，而使用無線通信技術(shù)可以避 免此類問題；
[0038] (3)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全管理功能。允許用戶設(shè)定個(gè)性化的安全驗(yàn)證識別筆跡，在電子筆 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，通過用戶輸入的安全驗(yàn)證筆跡對其進(jìn)行身份識別，保證了筆存儲設(shè)備 上數(shù)據(jù)的安全性。
【附圖說明】：
[0039]圖1為本發(fā)明電子筆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0040] 圖2為電子筆使用場景圖；
[0041] 圖3為電子筆內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0042]圖4為電子筆系統(tǒng)的安全驗(yàn)證過程圖。
[0043]圖5為上位機(jī)工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】 [0044] :下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：
[0045] 如圖1和3所示，一種支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括電子筆和上位機(jī)，電子筆包括筆桿6,筆桿6內(nèi)設(shè)置有供電模塊1、主控模塊2、物理存儲 模塊3、通信模塊4和通信天線5;供電模塊1、物理存儲模塊3和通信模塊4均與主控模塊2連 接，通信天線5位于筆桿6尾部，與通信模塊4相連接;通信模塊4連接供電模塊1和物理存儲 模塊3,供電模塊1與物理存儲模塊3連接;上位機(jī)與通信模塊4無線連接。
[0046] 該手寫筆還包括USB接口 7，USB接口 7與物理存儲模塊3連接，USB接口 7位于筆桿6 尾端置于筆尾蓋內(nèi)。
[0047]利用該支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)所實(shí)施的驗(yàn)證方法，通 過在電子筆原有書寫功能的基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)存儲功能，以無線通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 利用筆跡識別進(jìn)行安全驗(yàn)證并觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。
[0048] 下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0049] 系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分：
[0050] (1)硬件部分
[0051] 硬件部分包括電子筆和上位機(jī)。
[0052] 主控模塊用于對物理存儲模塊、通信模塊進(jìn)行信息處理及控制；物理存儲模塊用 于文件數(shù)據(jù)、設(shè)備標(biāo)識碼和安全驗(yàn)證筆跡特征的存儲;通信模塊用于讀取支持近場通訊功 能設(shè)備的身份標(biāo)識碼信息，進(jìn)行設(shè)備身份驗(yàn)證并傳輸數(shù)據(jù);上位機(jī)為支持電子筆輸入且具 有無線通信和屏幕顯示功能的計(jì)算機(jī)或平板電腦等設(shè)備。
[0053]所述通信模塊允許以近場通訊、Wi-Fi或藍(lán)牙等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在不同的實(shí)現(xiàn) 方式下，設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸需滿足其各自的通信距離要求。
[0054]所述電子筆還配備USB接口，用于供電模塊充電，并允許實(shí)現(xiàn)有線傳輸。
[0055]所述物理存儲模塊為移動硬盤或閃存等存儲介質(zhì)。
[0056]所述供電模塊為鋰電池等。
[0057]電子筆的功能包括：
[0058] 1)輸入功能:包括筆跡輸入、控制命令輸入和筆姿態(tài)命令輸入。
[0059] 2)存儲功能:存儲包括用戶數(shù)據(jù)、設(shè)備識別信息和安全驗(yàn)證筆跡信息。
[0060] 3)通信功能:建立通信連接、上傳安全驗(yàn)證筆跡特征到上位機(jī)、交換文件數(shù)據(jù)和文 件操作信息等。
[0061]上位機(jī)為支持電子筆輸入，且具有無線通信和屏幕顯示功能的計(jì)算機(jī)或平板電腦 等設(shè)備。
[0062]上位機(jī)的功能包括：
[0063] 1)存儲功能:包括數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)操作。
[0064] 2)無線通信:允許以近場通訊、Wi-Fi或藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞綄?shí)現(xiàn)。
[0065] 3)顯示功能：用于進(jìn)行文件的瀏覽和輔助文件操作。
[0066] (2)軟件部分
[0067]軟件部分為上位機(jī)客戶端程序，該客戶端具有以下功能：
[0068] 1)無線通信:包括開啟和關(guān)閉無線通信、搜索電子筆、連接和斷開電子筆，傳輸文 件操作信息及傳輸文件等功能。
[0069] 2)安全驗(yàn)證:包括提供安全驗(yàn)證界面、設(shè)定和接收安全驗(yàn)證筆跡、筆跡特征對比等 功能。
[0070] 3)文件瀏覽:瀏覽電子筆內(nèi)的文件信息。
[0071 ] 4)文件操作:允許通過菜單操作和筆跡命令進(jìn)行文件操作。
[0072]客戶端與電子筆斷開一定時(shí)間后，下一次連接時(shí)需要重新輸入驗(yàn)證筆跡進(jìn)行登 錄。
[0073] 為實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證筆跡的安全性，在安全驗(yàn)證界面中輸入驗(yàn)證筆跡時(shí)允許用戶取消書寫 筆跡的視覺反饋。
[0074]實(shí)施上述的一種支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆的用戶身份驗(yàn)證 方法，具體步驟為：
[0075] (1)安裝上位機(jī)客戶端，保持程序正常運(yùn)行；
[0076] (2)利用客戶端啟動上位機(jī)的無線通信功能，保證上位機(jī)與電子筆間的實(shí)際距離 在對應(yīng)通信方式的通信距離范圍內(nèi)；
[0077] (3)上位機(jī)對筆進(jìn)行設(shè)備識別，檢查是否已設(shè)定安全驗(yàn)證筆跡，若未設(shè)定，提供安 全驗(yàn)證界面，要求用戶設(shè)定個(gè)性化安全驗(yàn)證筆跡，設(shè)置成功后將筆跡信息發(fā)送至電子筆； [0078]安全驗(yàn)證筆跡識別允許以下述算法實(shí)現(xiàn)：
[0079] 1)用戶首次設(shè)定簽名時(shí)，實(shí)時(shí)捕捉簽名筆跡樣本點(diǎn)的x-y坐標(biāo)信息，并同時(shí)存儲每 個(gè)樣本點(diǎn)對應(yīng)的采樣時(shí)間t，形成簽名樣本點(diǎn)信息集？{[(1， 7)，幻|(1，7)^簽名軌跡};
[0080] 2)根據(jù)時(shí)間信息t，計(jì)算集合P中相鄰樣本點(diǎn)組成的向量cj/j ,形成向量集
[0081] 3)計(jì)算向量集V中相鄰向量間的夾角Θ，若θ>90°，則將夾角頂點(diǎn)信息[(x，y)，0]加 入集合Q中，形成特征點(diǎn)集，并設(shè)定9{[(1，7)，9]|0>9〇°，（1，7)^簽名軌跡}為該用戶的筆跡 識別匹配模板；
[0082] 4)當(dāng)進(jìn)行筆跡識別驗(yàn)證時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)捕捉簽名筆跡樣本點(diǎn)的x-y坐標(biāo)和時(shí)間信息， 形成簽名樣本點(diǎn)集?1{[&1，71)山]|(^71)￡簽名軌跡};
[0083] 5)針對簽名軌跡繪制矩形邊界框并縮放，得到與模板大小一致的樣本點(diǎn)圖及樣本 點(diǎn)集P2{[(x2，y2)，ti] | (X2，y2) e縮放后的簽名軌跡};
[0084] 6)針對樣本點(diǎn)集P2計(jì)算特征點(diǎn)集出{[(幻，72)，0 2]|02>9〇°，（幻，72)￡縮放后的簽名 軌跡};
[0085] 7)計(jì)算樣本特征點(diǎn)集內(nèi)與模板特征點(diǎn)集P中各個(gè)對應(yīng)點(diǎn)之間的歐拉距離r2;
[0086] 8)若歐拉距離r2〈r(r為經(jīng)驗(yàn)閾值），且02-0邙化為經(jīng)驗(yàn)閾值)則該點(diǎn)匹配成功；
[0087] 9)若匹配成功的點(diǎn)數(shù)所占百分比值C2>C(c為經(jīng)驗(yàn)閾值），則判定驗(yàn)證筆跡匹配成 功。
[0088] (4)若已設(shè)定安全驗(yàn)證筆跡，則請求電子筆上傳驗(yàn)證筆跡信息，收到筆跡信息后， 顯示安全驗(yàn)證界面，請求用戶進(jìn)行安全驗(yàn)證；
[0089] (5)若接收到的驗(yàn)證筆跡輸入符合預(yù)設(shè)，則開啟數(shù)據(jù)傳輸，允許用戶獲取電子筆存 儲的文件信息并對其進(jìn)行操作；
[0090] (6)若接收到的筆跡輸入與預(yù)設(shè)不符，上位機(jī)客戶端生成用戶提示信息，要求用戶 再次輸入；
[0091] (7)上位機(jī)客戶端提供電子筆內(nèi)存儲信息的瀏覽和操作功能，客戶端支持筆跡輸 入、筆姿態(tài)命令輸入和控制命令輸入；
[0092] (8)文件傳輸完成后，允許在客戶端斷開連接，或電子筆與上位機(jī)間距離超過通信 距離范圍一段時(shí)間之后，設(shè)備連接自動斷開，再次連接需重新核對安全驗(yàn)證筆跡。
[0093] 電子筆與上位機(jī)的連接控制，涉及公式1和公式2,具體為：
[0094]
[0095]
[0096]其中Ρτ為無線信號發(fā)射功率，Pr為接收功率，r為電子筆與上位機(jī)之間的距離，η為 損耗系數(shù);Ρκ和Τκ分別為接收功率和時(shí)間的閾值。S為1時(shí)，電子筆與上位機(jī)為連接狀態(tài);S為0 時(shí)，電子筆與上位機(jī)斷開連接。
[0097]本發(fā)明所述方法中，上位機(jī)為支持電子筆輸入且具有無線通信和屏幕顯示功能的 計(jì)算機(jī)或平板電腦等，上位機(jī)可以幫助用戶瀏覽電子筆存儲器內(nèi)的文件結(jié)構(gòu)，并方便用戶 對電子筆內(nèi)的文件進(jìn)行選擇、剪切、復(fù)制、粘貼和刪除等操作。
[0098] 本發(fā)明所述方法中，所述筆跡為具有用戶生物特征的筆跡識別信息。安全驗(yàn)證筆 跡為用戶自定義的個(gè)性化筆跡。在首次設(shè)定時(shí)，上位機(jī)對筆跡輸入進(jìn)行分析并將筆跡特征 記錄在上位機(jī)和電子筆的存儲器中。
[0099] 本發(fā)明所述方法中，文件數(shù)據(jù)傳輸過程中，筆與上位機(jī)間的距離需要保持在對應(yīng) 通信方式的通信距離(即有效工作距離）內(nèi)。
[0100]圖2為電子筆使用場景圖，上位機(jī)檢測到電子筆后提示用戶輸入筆跡識別信息，將 用戶的輸入與預(yù)先設(shè)置的筆跡信息進(jìn)行對比，若匹配成功則觸發(fā)讀文件進(jìn)程，將電子筆內(nèi) 存儲的文件信息發(fā)送給上位機(jī);若筆跡未匹配成功，則通過上位機(jī)通知用戶重新輸入筆跡。 整個(gè)過程需要保證筆與上位機(jī)間有效工作距離范圍內(nèi)。
[0101] 圖3為電子筆內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，其具體實(shí)施方法如下：
[0102] (1)電子筆中裝置供電模塊1、主控模塊2、物理存儲模塊3、通信模塊4和通信天線 5；
[0103] (2)主控模塊2對交互過程中產(chǎn)生的信息進(jìn)行收集和處理，并根據(jù)信息對物理存儲 模塊3和通信模塊4進(jìn)行控制；
[0104] (3)物理存儲模塊3負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲，具體包括用戶數(shù)據(jù)、主控模塊的控制信息以 及安全驗(yàn)證筆跡特征等；
[0105] (4)通信模塊4在主控模塊2的控制下與上位機(jī)通信，包括首次連接上位機(jī)時(shí)發(fā)出 設(shè)備識別碼信息、筆跡識別驗(yàn)證信息、控制信息和用戶數(shù)據(jù)等的傳輸；
[0106] (5)供電模塊1為筆內(nèi)各部件供電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括 電子筆和上位機(jī)，電子筆包括筆桿(6)，其特征在于:筆桿(6)內(nèi)設(shè)置有供電模塊(1)、主控模 塊(2)、物理存儲模塊(3)、通信模塊(4)和通信天線(5);供電模塊（1)、物理存儲模塊(3)和 通信模塊(4)均與主控模塊(2)連接，通信天線（5)位于筆桿(6)尾部，與通信模塊(4)相連 接;通信模塊(4)連接供電模塊（1)和物理存儲模塊(3)，供電模塊(1)與物理存儲模塊(3)連 接;上位機(jī)與通信模塊(4)無線連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)，其特征 在于:該手寫筆還包括USB接口（7)，USB接口（7)與物理存儲模塊(3)連接，USB接口（7)位于 筆桿(6)尾端置于筆尾蓋內(nèi)。3. 利用權(quán)利要求1所述的支持移動非接觸式數(shù)據(jù)交換存儲的電子手寫筆系統(tǒng)所實(shí)施的 用戶身份驗(yàn)證方法，其特征在于:該方法通過在電子筆原有書寫功能的基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)存 儲功能，W無線通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，利用筆跡識別進(jìn)行安全驗(yàn)證并觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用戶身份驗(yàn)證方法，其特征在于： 具體步驟為： (1) 安裝上位機(jī)客戶端，保持程序正常運(yùn)行； (2) 利用客戶端啟動上位機(jī)的無線通信功能，保證上位機(jī)與電子筆間的實(shí)際距離在對 應(yīng)通信方式的通信距離范圍內(nèi)； (3) 上位機(jī)對筆進(jìn)行設(shè)備識別，檢查是否已設(shè)定安全驗(yàn)證筆跡，若未設(shè)定，提供安全驗(yàn) 證界面，要求用戶設(shè)定個(gè)性化安全驗(yàn)證筆跡，設(shè)置成功后將筆跡信息發(fā)送至電子筆； (4) 若已設(shè)定安全驗(yàn)證筆跡，則請求電子筆上傳驗(yàn)證筆跡信息，收到筆跡信息后，顯示 安全驗(yàn)證界面，請求用戶進(jìn)行安全驗(yàn)證； (5) 若接收到的驗(yàn)證筆跡輸入符合預(yù)設(shè)，則開啟數(shù)據(jù)傳輸，允許用戶獲取電子筆存儲的 文件信息并對其進(jìn)行操作； (6) 若接收到的筆跡輸入與預(yù)設(shè)不符，上位機(jī)客戶端生成用戶提示信息，要求用戶再次 輸入； (7) 上位機(jī)客戶端提供電子筆內(nèi)存儲信息的瀏覽和操作功能，客戶端支持筆跡輸入、筆 姿態(tài)命令輸入和控制命令輸入； (8) 文件傳輸完成后，允許在客戶端斷開連接，或電子筆與上位機(jī)間距離超過通信距離 范圍一段時(shí)間之后，設(shè)備連接自動斷開，再次連接需重新登錄。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶身份驗(yàn)證方法，其特征在于： 上位機(jī)為支持電子筆輸入且具有無線通信和屏幕顯示功能的計(jì)算機(jī)或平板電等，上位 機(jī)幫助用戶瀏覽電子筆存儲器內(nèi)的文件結(jié)構(gòu)，并方便用戶對電子筆內(nèi)的文件進(jìn)行選擇、剪 切、復(fù)制、粘貼和刪除操作。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶身份驗(yàn)證方法，其特征在于:所述筆跡為具有用戶生物特 征的筆跡識別信息，安全驗(yàn)證筆跡為用戶自定義的個(gè)性化筆跡，在首次設(shè)定時(shí)，上位機(jī)對筆 跡輸入進(jìn)行分析并將筆跡特征記錄在上位機(jī)和電子筆的存儲器中。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶身份驗(yàn)證方法，其特征在于： (3)步驟中：安全驗(yàn)證筆跡識別允許W下述算法實(shí)現(xiàn)： 1)用戶首次設(shè)定簽名時(shí)，實(shí)時(shí)捕捉簽名筆跡樣本點(diǎn)的x-y坐標(biāo)信息，并同時(shí)存儲每個(gè)樣 本點(diǎn)對應(yīng)的采樣時(shí)間t，形成簽名樣本點(diǎn)信息集？{[^，7)，*]|^，7)￡簽名軌跡}; 2) 根據(jù)時(shí)間信息t，計(jì)算集合P中相鄰樣本點(diǎn)組成的向量，形成向量集 ￥{品 ae：P，bep，a、b:相鄰}; 3) 計(jì)算向量集V中相鄰向量間的夾角Θ，若θ〉90°，則將夾角頂點(diǎn)信息[^，7)，0]加入集 合Q中，形成特征點(diǎn)集，并設(shè)定9{[^，7)，9]|0〉9〇°，^，7)￡簽名軌跡}為該用戶的筆跡識別 匹配模板； 4) 當(dāng)進(jìn)行筆跡識別驗(yàn)證時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)捕捉簽名筆跡樣本點(diǎn)的x-y坐標(biāo)和時(shí)間信息，形成 簽名樣本點(diǎn)集?1{[佔(zhàn)，71)而]|佔(zhàn)，71)￡簽名軌跡}; 5) 針對簽名軌跡繪制矩形邊界框并縮放，得到與模板大小一致的樣本點(diǎn)圖及樣本點(diǎn)集 P2{[(x2，y2)，ti] I (X2，y2) e 縮放后的簽名軌跡}; 6) 針對樣本點(diǎn)集P2計(jì)算特征點(diǎn)集化{[^2,72)，92]|92〉90%^2,72)￡縮放后的簽名軌 跡}; 7) 計(jì)算樣本特征點(diǎn)集P2與模板特征點(diǎn)集P中各個(gè)對應(yīng)點(diǎn)之間的歐拉距離η; 8) 若歐拉距離n<r(r為經(jīng)驗(yàn)闊值），且θ2-θ<β(β為經(jīng)驗(yàn)闊值)則該點(diǎn)匹配成功； 9) 若匹配成功的點(diǎn)數(shù)所占百分比值C2〉ck為經(jīng)驗(yàn)闊值），則判定驗(yàn)證筆跡匹配成功。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶身份驗(yàn)證方法，其特征在于： (8)步驟中電子筆與上位機(jī)的連接控制，設(shè)及公式1和公式2,具體為：其中Ρτ為無線信號發(fā)射功率，扣為接收功率，r為電子筆與上位機(jī)之間的距離，η為損耗 系數(shù);Ρκ和Τκ分別為接收功率和時(shí)間的闊值;S為1時(shí)，電子筆與上位機(jī)為連接狀態(tài);S為0時(shí)， 電子筆與上位機(jī)斷開連接。
【文檔編號】G06F3/0354GK105975110SQ201610357055
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】辛義忠, 姜欣慧, 李洋, 牛安琪, 張宏玉
【申請人】沈陽工業(yè)大學(xué)