基于手机麦克风的键盘输入感知方法

摘要

本发明公开了一种基于手机麦克风的键盘输入感知方法，用于解决现有基于手机麦克风的键盘输入感知方法实用性差的技术问题。技术方案采用手机麦克风对键盘中的按键音频进行采集，对采集到的音频信号进行滤波处理，利用双门限算法对单个按键以及单个按键的不同阶段进行端点检测。对于单个按键中的push峰进行频域转换，对于单词序列按键则对单词中的两两按键间的push‑release峰中时域短时互相关性进行计算，得到互相关矩阵。对于单键识别，结合短时信号特征，使用支持向量机算法采用线性核，对单个按键进行识别。对于单词序列识别，根据互相关矩阵，结合BestFriendSelection算法得到相邻关系矩阵。实用性强。

主权项

一种基于手机麦克风的键盘输入感知方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、使键盘与手机保持一个相对不变的位置，而后打开手机麦克风，对键盘中的按键音频进行采集，并记下相应的音频信号；步骤二、对采集到的音频信号进行滤波处理，减少噪音对端点检测算法的干扰；假设维纳滤波器的输入信号是s(t)，噪声为n(t)；输出信号为x(t)，通过滤波器g(t)使用卷积运算得到x(t)＝g(t)*(s(t)+n(t))，其中，输出信号x(t)与输入信号s(t)一致，即e²(t)＝s²(t)‑2s(t)x(t)+x²(t)平方误差均值最小；步骤三、基于滤波后的音频信号，利用双门限算法，单个按键以及单个按键的不同阶段进行端点检测；双门限端点检测算法使用短时能量和短时过零率为阈值进行两级判决；每个按键信号被划分为push‑release两个阶段；步骤四、对于单个按键中的push峰进行频域转换，并提取频域中的短时信号特征；对于单词序列按键则对单词中的两两按键间的push‑release峰中时域短时互相关性进行计算，得到互相关矩阵；提取出按键音片段后利用频域分析法，得知26个字母按键音的频谱都集中分布在0～8Khz的范围内；因此，首先将得到的频谱序列归一化，再按照每5hz划分一个小区间，将每个区间内的点累加起来，得到400个特征值；步骤五、对于单键识别，结合短时信号特征，使用支持向量机算法采用线性核，对单个按键进行识别；通过支持向量机，取10折交叉验证，即训练用于单个按键的识别模型计算预测的精度来描述模型的效果；步骤六、对于单词序列识别，根据互相关矩阵，结合BestFriendSelection算法得到相邻关系矩阵；每个按键语音的push段互相做互相关函数计算，形成一个NXN矩阵，每个按键语音的release段取出做互相关函数计算，再生成一个NXN矩阵；然后利用求平均的方式合成两个矩阵为一个矩阵；然后遍历每行，如果i行j列是i行最大值且j行i列是j行最大值，则第i个字母和第j个字母互为最好朋友，即满足EQ(相等)关系，既得到一个单词间的约束矩阵步骤七、基于相邻关系矩阵，随机抽取M组约束条件，每一组约束条件对应一组候选单词，因此就能得到排序好的候选单词集；一个约束条件组c包含很多个δ_i约束，它的EVAL(c)＝∩_mEVAL(δ_m)，也就是单词必须满足条件组里的所有约束；根据多个约束组可找到多组候选单词，排序后得到最终键盘输入的单词。