手寫滿文字母采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種手寫滿文字母采集系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，用于解決現(xiàn)有手寫滿文字母庫建立，通過文獻(xiàn)掃描或手寫掃描而導(dǎo)致的字母樣本少、數(shù)據(jù)庫不完整或預(yù)處理、整理量大的問題，技術(shù)要點是：包括：觸摸屏、輸入控制模塊及通信模塊，觸摸屏與輸入控制模塊連接；所述輸入控制模塊包括：ARM控制模塊、SRAM存儲模塊及SD卡；ARM控制模塊的輸入端分別與SRAM存儲模塊、SD卡連接，ARM控制模塊的輸出端與通信模塊連接，通信模塊與上位機連接。效果是：能夠便捷地采集手寫滿文字母，數(shù)字化后建立一個完整的手寫滿文數(shù)據(jù)庫，以便于后期對手寫滿文識別和手寫滿文輸入法的研究。
【專利說明】
手寫滿文字母采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型屬于數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，具體設(shè)及一種手寫滿文字母采集系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002] 滿語作為一種古老的語言之一，是一種極具代表的少數(shù)民族文字，滿文的手寫識 別和手寫輸入法具有廣泛的市場應(yīng)用前景，因此，滿語的信息化研究具有非常重要的意義。 目前漢字的聯(lián)機手寫識別已滿足實用化需求，英文和數(shù)字的脫機手寫識別產(chǎn)品也已經(jīng)很成 熟，但是圈點滿文的手寫文字識別尚待研究。要想識別處理滿語文字，需要做大量的基礎(chǔ)工 作，第一步就是對滿文矢量字庫的建立。目前沒有一個完整的手寫滿文字母庫，對于手寫滿 文字母庫的建立，目前有W下幾中方案：
[0003] 第一種是研究人員將各種手寫滿文文獻(xiàn)掃描到計算機中，通過對圖片的預(yù)處理， 包括傾斜校正、行列切分，再將得到的滿文單詞進(jìn)行切分，得到滿文字母集合，經(jīng)研究人員 整理后得到滿文庫。運種方案的不足之處在于：由于文獻(xiàn)量不足，得到的滿文字母樣本量很 少，導(dǎo)致建立的滿文庫不是很完整。
[0004] 第二種是研究人員找工作人員在紙上書寫滿文，然后再將書寫好的紙質(zhì)滿文掃描 到計算機中，經(jīng)過研究人員整理后制作成手寫滿文庫。運種方案解決了方案一樣本量少的 不足，但是運種方案需要大量工作人員來書寫，另外書寫人將滿文書寫在紙上，對比直接在 屏幕上書寫并數(shù)字化，此方案后期將需要大量的預(yù)處理和整理的工作。
[0005] 因此，針對W上問題，必須開發(fā)出一種可W完整采集滿文字母并且直接數(shù)字化的 手寫滿文字母采集系統(tǒng)。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 為了解決現(xiàn)有手寫滿文字母庫建立，通過文獻(xiàn)掃描或手寫掃描而導(dǎo)致的字母樣本 少、數(shù)據(jù)庫不完整或預(yù)處理、整理量大的問題。本實用新型提供了一種手寫滿文字母采集系 統(tǒng)，其能夠便捷地采集手寫滿文字母，數(shù)字化后建立一個完整的手寫滿文數(shù)據(jù)庫，W便于后 期對手寫滿文識別和手寫滿文輸入法的研究。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型方案的技術(shù)要點是:一種手寫滿文字母采集系統(tǒng)， 包括:觸摸屏、輸入控制模塊及通信模塊，觸摸屏與輸入控制模塊連接;所述輸入控制模塊 包括:ARM控制模塊、SRAM存儲模塊及SD卡;ARM控制模塊的輸入端分別與SRAM存儲模塊、SD 卡連接，ARM控制模塊的輸出端與通信模塊連接，通信模塊與上位機連接。
[000引進(jìn)一步的，觸摸屏采集并同步顯示手寫輸入滿文字母，ARM控制模塊對觸摸屏采集 的滿文字母圖像預(yù)處理，并對預(yù)處理后的滿文字母圖像數(shù)據(jù)提取特征值，通信模塊將AM控 制模塊提取的特征值發(fā)送至上位機;SARM存儲模塊用于擴展ARM控制模塊的內(nèi)存，SD卡存儲 觸摸屏采集的滿文字母圖像。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的系統(tǒng)還包括供電模塊，所述供電模塊為系統(tǒng)供電。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的供電模塊包括將直流電源轉(zhuǎn)換為5V的MP2359忍片和將5V轉(zhuǎn)換為 3.3V 的 AMSl 117-3.3 忍片。
[0011] 進(jìn)一步的，所述ARM控制模塊是STM32F407ZGT6忍片。
[001^ 進(jìn)一步的，所述觸摸屏是ATK-7'TFTLCD V2模塊。
[0013] 進(jìn)一步的，所述SRAM存儲模塊是IS62WV51216忍片。
[0014] 有益效果:鑒于目前沒有完整的滿文手寫字母庫，通過本系統(tǒng)采集，可W方便地建 立一個多樣本完整的滿文手寫字母庫，同時對采集后的字母圖像進(jìn)行特征提取并通過通信 模塊發(fā)送到上位機用于訓(xùn)練。對比傳統(tǒng)的利用上位機建立滿文手寫字母庫的方式。該系統(tǒng) W手寫輸入滿文字母的方式，利用嵌入式搭載觸摸屏便捷地進(jìn)行采集并數(shù)字化，構(gòu)成簡單， 操作便捷，成本低廉，能夠準(zhǔn)確、實時顯示手寫輸入的滿文字母并進(jìn)行保存。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型的TFT觸摸屏模塊對外接口原理圖；
[0017] 圖3為本實用新型的系統(tǒng)界面設(shè)計框圖；
[0018] 圖4為本實用新型的TFT觸摸屏數(shù)據(jù)讀取程序流程圖；
[0019] 圖5為本實用新型的MCU(STM32F407ZGT6)與TFT觸摸屏的電路連接圖；
[0020] 圖6為本實用新型的電源供電電路圖；
[0021] 圖7為本實用新型的MCU(STM32F407ZGT6)與外擴SRAM忍片的電路連接圖；
[0022] 圖8為本實用新型的SD卡接口電路圖；
[0023] 圖9為本實用新型的MCU(STM32F407ZGT6)及其外圍電路的電路圖；
[0024] 圖10為本實用新型的通信模塊電路圖；
[0025] 圖11為本實用新型的通信程序流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 實施例1: 一種手寫滿文字母采集系統(tǒng)，包括:觸摸屏、輸入控制模塊及通信模塊， 觸摸屏與輸入控制模塊連接;所述輸入控制模塊包括:ARM控制模塊、SRAM存儲模塊及SD卡； ARM控制模塊的輸入端分別與SRAM存儲模塊、SD卡連接，ARM控制模塊的輸出端與通信模塊 連接，通信模塊與上位機連接。
[0027] 觸摸屏采集并同步顯示手寫輸入滿文字母，ARM控制模塊對觸摸屏采集的滿文字 母圖像預(yù)處理，并對預(yù)處理后的滿文字母圖像數(shù)據(jù)提取特征值，且其還控制觸摸屏同步顯 示輸入的滿文字母，通信模塊將AM控制模塊提取的特征值發(fā)送至上位機;SRAM存儲模塊用 于擴展MCU內(nèi)存，SD卡存儲觸摸屏采集的滿文字母圖像。
[0028] 實施例2: -種手寫滿文字母采集系統(tǒng)，包括:觸摸屏、輸入控制模塊、用于將提取 特征值發(fā)送至上位機的通信模塊，觸摸屏與輸入控制模塊連接;所述輸入控制模塊包括:用 于將觸摸屏采集的滿文字母圖像預(yù)處理，并對預(yù)處理后的滿文字母圖像數(shù)據(jù)提取特征值的 ARM控制模塊、用于擴展MCU內(nèi)存的SRAM存儲模塊、存儲觸摸屏采集的滿文字母圖像的SD卡； ARM控制模塊的輸入端分別與SRAM存儲模塊、SD卡，ARM控制模塊的輸出端與通信模塊連接。
[0029] 實施例3:具有與實施例1或2相同的技術(shù)方案，更為具體的是:本實施例中所述的 手寫滿文字母采集系統(tǒng)還包括供電模塊，所述供電模塊為系統(tǒng)供電。在本實施例中，對于該 手寫滿文字母采集系統(tǒng)中各個模塊的具體選型進(jìn)行說明：所述的供電模塊包括將直流電源 轉(zhuǎn)換為5V的MP2359忍片和將5V轉(zhuǎn)換為3.3V的AMS1117-3.3忍片。所述ARM控制模塊是 STM32F407ZGT6忍片。所述觸摸屏是ATK-7'TFTLCD V2模塊。所述SRAM存儲模塊是 IS62WV51216 忍片。
[0030] 實施例4:具有與實施例1或2或3相同的技術(shù)方案，更為具體的是:本實施例結(jié)合附 圖，對實施例1、2、3中的各系統(tǒng)的技術(shù)方案作進(jìn)一步補充說明，圖1為本實施例的手寫滿文 字母采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，其包括觸摸屏、輸入控制模塊、通信模塊。觸 摸屏用于系統(tǒng)界面和滿文字母手寫的輸入采集與顯示;輸入控制模塊用于控制觸摸屏同步 顯示W(wǎng)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，該輸入控制模塊與觸摸屏連接;通信模塊用于將滿文字母圖像處 理后提取的特征值發(fā)送到上位機保存，用于后期訓(xùn)練。本系統(tǒng)的工作原理為，用戶首先需要 在觸摸屏左側(cè)，選擇要采集的滿文字母。然后通過觸摸屏將需要采集的滿文字母在屏幕右 側(cè)方框內(nèi)進(jìn)行手寫輸入，再由輸入控制模塊完成對輸入滿文字母的采集、觸摸屏同步顯示、 滿文字母圖像的特征處理、特征數(shù)據(jù)的存儲等，然后通過通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，將滿文字 母的特征數(shù)據(jù)傳到上位機。
[0031] 對于該系統(tǒng)中的各元器件的使用，本實用新型在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行了選型，下面詳 細(xì)介紹各個元器件的原理和使用方法：
[00創(chuàng) 1、觸摸屏
[0033] 本實施例中的觸摸屏1采用7寸TFTLCD電容觸摸屏，其型號為ATK-7'TFTLCD V2: LCD驅(qū)動采用SSD1963方案，電容觸摸屏驅(qū)動采用FT5206，LCD屏使用群創(chuàng)AT070TN92屏，觸摸 屏采用定制電容觸摸屏。該模塊屏幕分辨率為800 X 480，16位真彩顯示，忍片直接自帶 0鹽。
[0034] ATK-7'TFTLCD V2電容觸摸屏模塊通過34(2X 17)個引腳同外部連接，對外接口原 理圖如圖2所示。對應(yīng)引腳功能詳細(xì)描述如表1所示。從表中可W看出，在16位模式下:LCD控 審IJ器總共需要21個10口驅(qū)動(不包括TE信號），電容觸摸屏需要4個10口驅(qū)動，運樣整個模塊 需要25個10口驅(qū)動。TE是撕裂效應(yīng)信號，是LCD控制器反饋給MCU的信號，用于指示LCD控制 器的顯示狀態(tài)。在非顯示周期內(nèi)，TE信號為高。本信號使MCU通過觀察非顯示周期發(fā)送的數(shù) 據(jù)，W避免撕裂。
[0035]
[0037] 表l.ATK-7'TFTLCD V2模塊引腳說明
[0038] 1.1、TFT觸摸屏的實時顯示
[0039] 觸摸屏的實時顯示分為兩個部分，分別是：啟動界面和系統(tǒng)運行界面。啟動界面將 會停留3秒后進(jìn)入系統(tǒng)運行界面。如圖3系統(tǒng)界面設(shè)計框圖所示，系統(tǒng)運行界面分為控制顯 示、手寫輸入實時顯示、字母圖像處理顯示?？刂骑@示區(qū)域位于界面左側(cè)，大小為360X430， 在運個區(qū)域用于顯示滿文字母的選擇框、控制按鍵和存儲路徑，在每次觸摸到選擇框或按 鍵時，系統(tǒng)會刷新一次控制區(qū)域的顯示。存儲路徑顯示區(qū)域用來顯示存儲路徑字符串，每一 次控制區(qū)域顯示刷新的時候會先將字符串?dāng)?shù)組更新一遍。手寫輸入實時顯示位于界面右 偵U，大小為385X385。當(dāng)在此區(qū)域書寫時，系統(tǒng)會記錄當(dāng)下的觸摸點坐標(biāo)和上一個觸摸點坐 標(biāo)，然后在運兩個坐標(biāo)間畫一條黑色粗線。在畫線過程中，首先要分析運兩個點在X軸或者 在Y軸上的增量是否小于線的寬度，如果小于線的寬度，則可W視為直線處理，取運兩點在 單軸上的平均值作為運個軸的坐標(biāo)，對應(yīng)另一個軸的長度畫一條直線；如果在X軸和Y軸上 的增量都大于線的寬度，則對運組坐標(biāo)不做處理，直接對運兩點進(jìn)行畫粗線。通過運種方 法，可W在書寫過程中實時顯示手寫輸入軌跡，同時可W使得顯示的手寫字母橫平豎直，筆 畫明顯，呈現(xiàn)出很好的顯示效果。
[0040] 字母圖像處理顯示部分由5個64X64的方框組成，位于系統(tǒng)界面右上部分。當(dāng)書寫 完成后，系統(tǒng)會將觸摸輸入的有序軌跡進(jìn)行一些預(yù)處理，預(yù)處理主要包括歸一化、平滑、直 線生成、重采樣后直線生成，運四種預(yù)處理后的圖像分別在前4個方框中顯示。由于不同的 書寫風(fēng)格會導(dǎo)致字體大小不同，因此需要對輸入軌跡進(jìn)行歸一化處理，運里將樣本進(jìn)行線 性縮放的方法歸一化為64X64像素;平滑、直線生成、重采樣后直線生成主要是為后續(xù)8方 向特征提取做準(zhǔn)備，第5個方框為8方向特征提取時的切割圖，通過運個區(qū)域的顯示可W使 圖像處理的過程更加直觀。
[0041] 1.2、TFT觸摸屏控制區(qū)域的設(shè)置
[0042] 如圖5左側(cè)所示，控制區(qū)域包含兩部分，一部分是滿文字母選擇區(qū)域，另一部分是 手寫輸入控制區(qū)域。滿文字母選擇區(qū)域一共分為Ξ級，第一級為"字母類別"，由6個選擇框 組成;第二級為"字母樣式"，由4個選擇框組成;第立級和第一級相關(guān)聯(lián)，當(dāng)?shù)谝患?字母類 另f改變，對應(yīng)第Ξ級"字母"也會改變，第Ξ級由24個選擇框組成。當(dāng)觸摸到相應(yīng)選擇框，該 選擇框會變?yōu)樗{(lán)色，系統(tǒng)記錄選擇信息，并改變數(shù)據(jù)庫的存儲路徑。手寫輸入控制區(qū)域設(shè)置 了適應(yīng)人工書寫控制的兩個功能，分別是清屏、確認(rèn)采集。當(dāng)觸摸到相應(yīng)位置的時候，相應(yīng) 位置的按鍵顏色會由深藍(lán)變?yōu)闇\藍(lán)，并切換到相應(yīng)的功能。不同的功能有不同的效用，當(dāng)點 擊清屏按鍵的時候，右側(cè)手寫輸入?yún)^(qū)域和圖像處理顯示區(qū)域會變?yōu)榘咨?，重新等待書寫；?dāng) 點擊確認(rèn)采集時，系統(tǒng)會將右側(cè)手寫區(qū)域圖像保存到之前在滿文字母選擇區(qū)域設(shè)置好的數(shù) 據(jù)庫存儲路徑當(dāng)中，存儲的同時對圖像進(jìn)行處理，并將處理之后的圖像顯示在圖像處理顯 示區(qū)域，得到的特征值通過通信模塊發(fā)送。
[0043] 1.3、TFT觸摸屏的手寫輸入信號的采集
[0044] TFT觸摸屏上手寫輸入數(shù)據(jù)的采集主要由輸入控制模塊完成，其數(shù)據(jù)讀取程序流 程如圖4所示，當(dāng)書寫筆或手指在手寫輸入?yún)^(qū)域劃動的時候，輸入控制模塊從TFT觸摸屏讀 取幾對相應(yīng)的值，并對運些值進(jìn)行濾波，去除干擾較大的點的值。由于ATK-7 ' TFTLCD V2自 帶處理模塊，所W從觸摸屏讀取的點坐標(biāo)基本都是穩(wěn)定值，運里為了保險在程序中仍然加 入了濾波程序。得到位置坐標(biāo)后，將觸摸點的位置坐標(biāo)保存到兩個16位無符號整形數(shù)組中， 兩個軌跡數(shù)組分別記錄觸摸點對應(yīng)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)集合，完成手寫輸入信號的采集。
[0045] 2、輸入控制模塊
[0046] 輸入控制模塊主要包括STM32F407ZGT6及其外圍電路。STM32F407ZGT6處理器采用 ARM Codex?-M4內(nèi)核為核屯、。ARM Codex?-M4是32位MCU，帶有FPU單元，有210DMIPS，多達(dá) 1MB FLA甜/192+4邸 RAM，USB 0TG 冊/。5^地6?16*，17個定時器，3個40〔，15個通訊接口和 一個攝像口，主頻高達(dá)168MHz。該處理器是由ARM專口開發(fā)的最新嵌入式處理器，可W滿足 需要有效且易于使用的控制和信號處理功能混合的數(shù)字信號控制市場。WSTM32F407ZGT6 為核屯、的輸入控制模塊包括連接觸摸屏電路、電源電路、連接外擴SRAM電路、SD卡接口電路 及構(gòu)成最小系統(tǒng)所需的外圍電路。
[0047] 圖5為MCU與TFT觸摸屏的電路連接圖。LCD接口連接在STM32F407ZGT6的FSMC總線 上面，可W顯著提高LCD的刷屏速度。T_MIS0/T_M0SI/T_PEN/T_CS用來實現(xiàn)對液晶觸摸屏的 控制，LCD_^則控制LCD的背光。液晶的復(fù)位和MCU公用一個復(fù)位電路。
[004引圖6為系統(tǒng)的電源供電電路圖。圖中，共有2個穩(wěn)壓忍片:U4/U5，DC_IN用于外部直 流電源輸入，經(jīng)過U4DC-DC忍片轉(zhuǎn)換為5V電源輸出，其中D1是防反接二極管，避免外部直流 電源極性搞錯的時候，燒壞系統(tǒng)。K1為開發(fā)板的總電源開關(guān)。肌為3.3V穩(wěn)壓忍片，給系統(tǒng)提 供3.3V電源。
[0049] 圖7為MCU與外擴SRAM忍片的電路連接圖。圖中U2為外擴的SRAM忍片，型號為： IS62WV51216,容量為1M字節(jié)，忍片掛在STM32F407ZGT6的FSMC上。MCU忍片本身有192K字節(jié) 內(nèi)存，通過外擴的SRAM忍片使得系統(tǒng)內(nèi)存得到了大大的擴展。
[0050] 圖8為系統(tǒng)的SD卡接口電路圖。SD卡采用4位SDI0方式驅(qū)動，最大速度可W達(dá)到 24MB/S。圖中：SDI0_D0/SDI0_D1/SDI0_D2/SDI0_D3/SDI0_SCK/SDI0_CMD 分別連接在 MCU 的 PC8/PC9/PC10/PC11/PC12/PD2 上面。
[0051 ] 如圖9所示，STM32F407ZGT6及其外圍電路的電路圖，如復(fù)位電路、外部時鐘電路、 啟動模式設(shè)置電路及JTAG下載電路。
[0化2] 3、通信模塊
[0化3] 通信模塊采用C冊40G忍片作為USB轉(zhuǎn)串口忍片。STM32F407ZET6利用其全雙工串行 USRT接口，連接C冊40G異步傳輸總線，可W將滿文字符特征序列發(fā)送到上位機。如圖10所 示，STM32F407ZET6通過PA9，ΡΑΙΟ接口連接CH340G的TXD，RXD接口。Q3和Q4的組合構(gòu)成了系 統(tǒng)的一鍵下載電路。USB_232是一個USB座，提供C冊40G和上位機通信的接口。
[0054] 系統(tǒng)串行通信采用中斷的方式。由于系統(tǒng)要等待對手寫輸入字母進(jìn)行特征提取后 再發(fā)送數(shù)據(jù)，所W通信模塊在系統(tǒng)不采集的時候是不工作的，只有當(dāng)特征提取結(jié)束后進(jìn)入 中斷，在中斷里將采集的特征序列發(fā)送，運樣大大提高了系統(tǒng)的顯示質(zhì)量和系統(tǒng)的運行效 率。其通信流程如圖11所示。
[0055] W上所述，僅為本發(fā)明創(chuàng)造較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明創(chuàng)造披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明 創(chuàng)造的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加 W等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種手寫滿文字母采集系統(tǒng)，其特征在于，包括:觸摸屏、輸入控制模塊及通信模塊， 觸摸屏與輸入控制模塊連接;所述輸入控制模塊包括:ARM控制模塊、SRAM存儲模塊及SD卡； ARM控制模塊的輸入端分別與SRAM存儲模塊、SD卡連接，ARM控制模塊的輸出端與通信模塊 連接，通信模塊與上位機連接。2. 如權(quán)利要求1所述的手寫滿文字母采集系統(tǒng)，其特征在于，觸摸屏采集并同步顯示手 寫輸入滿文字母，ARM控制模塊對觸摸屏采集的滿文字母圖像預(yù)處理，并對預(yù)處理后的滿文 字母圖像數(shù)據(jù)提取特征值，通信模塊將ARM控制模塊提取的特征值發(fā)送至上位機;SRAM存儲 模塊用于擴展ARM控制模塊的內(nèi)存，SD卡存儲觸摸屏采集的滿文字母圖像。3. 如權(quán)利要求1或2所述的手寫滿文字母采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括供電模塊，所述 供電模塊為系統(tǒng)供電。4. 如權(quán)利要求3所述的手寫滿文字母采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的供電模塊包括將直 流電源轉(zhuǎn)換為5V的MP2359芯片和將5V轉(zhuǎn)換為3.3V的AMS1117-3.3芯片。5. 如權(quán)利要求1所述的手寫滿文字母采集系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM控制模塊是 STM32F407ZGT6 芯片。6. 如權(quán)利要求1所述的手寫滿文字母采集系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸屏是ATK-7' TFTLCD V2模塊。7. 如權(quán)利要求1所述的手寫滿文字母采集系統(tǒng)，其特征在于，所述SRAM存儲模塊是 IS62WV51216 芯片。
【文檔編號】G06K9/00GK205451106SQ201620217143
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】王帆, 丁紀(jì)峰, 李敏, 鄭蕊蕊, 許爽, 黃荻, 劉晴
【申請人】大連民族大學(xué)