基于ADS7846签名认证的数据采集和预处理

始化标定

由于触摸屏的一些边缘部分是无效的触摸区域，所以，实际转换出来的X坐标和Y坐标并不是从0到4095的，因此要进行初始化标定，通过转换公式使其在0到4095整个区间线性化。X坐标值的转换公式为X=（X-Xmin）4096/(Xmax-Xmin)，其中Xmax和Xmin分别是触摸屏有效触摸区域X方向的最大值和最小值。同理，X坐标值所对应的转换公式为Y=(Y-Ymin) 4096/（Ymax-Ymin），其中Ymax和Ymin分别是触摸屏有效触摸区域Y方向的最大值和最小值。压力值表示的是电阻值大小，并不能直接地反映压力的大小，所以，根据实际需要，将其转换成与压力大小相对应的0到256级压力值。转换公式为Z=(Zmax-Z) 256/（Zmax-Zmin），其中Zmax和Zmin分别为书写笔与触摸屏接触时的最大电阻值和最小电阻值。

实验数据显示，所用触摸屏的特性参数Xmax和Xmin分别为3860和180，Ymax和Ymin分别为3690和440，Zmax和Zmin分别为540和350。由于每块触摸屏和书写笔的物理特性都不尽相同，所以每当更换触摸屏或是书与笔的时候，系统都要进行重新初始化示定的工作。

5 数据的预处理

在数据采集的过程中，有许多因素影响数据的准确性，所以必须对数据作一些相应的预处理，以保证采集数据的准确性。

（1）书写抖动造成的漏点

在进行数据采集时，会在连续的数据中出现零值点。出现零值点有两种可能：一种是正常书写笔划的改变造成的，另一种就是由于触摸屏不够平整或是书写时的抖动造成笔迹的间断而造成的。区别的方法主要是看间断时间也就是零值连续出现的个数。一般抖动造成的间断时间小于设定的采样时间10ms，所以，抖动产生的零值在两个有效数据中间只能出现1个，可以认为是无效零值；而出现两个以上的连续零值便可以认为是笔划的改变而生成的有效零值而不作处理。当判断出某个零值为无效零值后，对其进行线性内插来弥补数据的丢失，即an=(an+1+an-1)/2。其中an是无效零值点，an-1和an+1分别是an的前面和后面的一个有效值。图5和图分别是处理前和处理后的波形。

（2）重复采集点的去除

由于书写者书写时的停顿，造成在某一点多次重复采集，显然在后续的匹配会与样本数据产生很大的误差，所以有必要删除重复的数据。每当判断出前后两个点X坐标和Y坐标均相同的时候，就可以断定它们为重复点，则将后一个点删除，再用后续的点依次补上。这样保证了采集的数据能够真实地反映笔迹信息。

（3）书写位置的校准

书写者每次写时起笔的点不一定相同，这样，每次书写采样的结果都与样本模板里的采样值有一个恒定的差别，因此有必须进行书写位置的校准。处理的方法是把采集到的第一个数据的X坐标和Y坐标与校本数据里第1个数据的X坐标和Y坐标作比较，公式分别为ΔX=（X1-X1），ΔY=（Y1-Y1）。其中X1和Y1分别是采样数据的第1个点的X坐标值和Y坐标值，X*1和Y*1则是样本数据里的第1个点的X坐标值和Y坐标值，ΔX和ΔY则为采样的数据与样本数据在X方向和Y方向的偏移值。所以，校准公式为

Xn=Xn+ΔX,Yn=Yn+ΔY

以上是对数据进行预处理的几种方法。预处理可以为后续笔迹的匹配提供更加准确的数据，并减轻匹配的运算量。因此预处理是笔迹匹配认证前的重要步骤，它的好坏将直接影响认证的精度。