用于识别几何形状的系统和方法技术方案

一种能够识别用户的几何形状的自然绘图的系统和方法。该系统和方法能够处理单笔画几何形状和多笔画几何形状，如画线。它还可以对几何形状应用隐式约束和用户定义的约束。该系统和方法在向量分量级而不是图元级应用这些约束。它通过在向量分量级上分解几何形状和约束二者来实现这一点。这允许系统和方法处理较大数量的几何形状和约束。当在向量分量级向几何形状应用了约束之后，该系统和方法输出并入了隐式约束和用户定义的约束二者的平滑几何形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别几何形状的系统和方法相关申请的交叉引用本专利申请要求于2014年12月2日提交的美国申请No.14/558,181的优先权，以全文引用的方式将其并入本文中并作为本文的一部分。
本专利技术一般地涉及能够识别几何形状的用户输入的计算设备界面的领域。
技术介绍
对日常生活而言，计算设备继续变得更加普及。这些设备采用计算机台式机、膝上型计算机、平板PC、电子书阅读器、交互式白板、移动电话、智能电话、可穿戴式计算机、全球定位系统(GPS)单元、企业数字助理(EDA)、个人数字助理(PDA))、游戏机等形式。此外，计算设备被集成到汽车、卡车、农场设备、制造设备、建筑环境控制(例如，照明，HVAC)以及家庭和商业设备中。计算设备通常由至少一个处理元件(例如中央处理单元(CPU))、某种形式的存储器、以及输入和输出设备构成。各种计算设备及它们的后续使用需要各种输入设备。一种类型的输入设备是诸如触摸屏或触摸板的触敏表面，其中，通过用户的手指或诸如笔或触控笔的工具与触敏表面之间的接触来接收用户输入。另一类型的输入设备是输入表面，其感测用户在输入表面上方做出的运动，而不需要用户接触输入表面。这些输入方法中的任一种通常可用于绘制或输入形状。当用户输入是形状时，计算设备必须使用例如在线几何形状识别系统或方法来解释用户的自然绘图技术。通常，在线几何形状识别系统或方法监视笔画的起始，例如当用户接触触敏表面(下笔)时；笔画的终止，例如当用户停止接触触敏表面(提笔)时；以及用户在笔画的起始和终止之间用他或她的手指或笔做出的任何移动(即，笔画)。在线几何形状识别系统或方法可以被分类为单笔画或多笔画。单笔画识别将每个单笔画分析为单独的图元。图元是几何形状。系统可以仅利用单笔画图元，或者可以利用否则将需要多个笔画的图元速写。这些单笔画系统或方法通常具有较少的输入错误，但如果利用速记，则可能要求用户记住多笔画图元的笔画图案。多笔画识别系统可以识别自然绘图，并且对用户更直观，因为用户不需要学习速写。不管是使用单笔画系统还是使用多笔画系统，在线几何形状识别系统或方法通常由预处理、图元识别和约束求解组成。在实践中，在线几何形状识别系统或方法可以包括这些步骤以及附加步骤。此外，在线几何形状识别系统或方法可能不能清楚地描绘每个步骤，或者可以按备选顺序执行步骤。预处理通常包括丢弃不相关的输入数据，并对相关数据进行归一化、采样和消除噪声。图元识别指定了基于基本模型(例如，线、圆、椭圆、弧和点)集合将输入数据分解成各个线、形状或其他分段的不同方式。图元识别通常将分段与可能的图元候选相关联。图元可以是任何类型的形状或曲线，从基本的(例如，线段、圆、椭圆、圆弧、椭圆弧和点)到更复杂的(例如，正弦曲线、样条(spline)曲线、贝塞尔曲线和参数函数曲线)。图元候选可以包括形状的单笔画、多笔画和/或几何变化。图元识别之前还可存在手势确定，的手势确定确定输入数据是几何形状还是手势(例如，输入笔画，其提供关于已经输入的几何形状的关系的附加信息)。约束求解通常包括针对约束集合(例如，长度相等、角度相等、平行、对称、对齐、相切、连接和垂直)来检查图元。通常，约束是在图元级上定义的，意味着它们与特定图元相关联。约束可以是隐式的也可以是显式的。隐式约束使得系统基于图元用户输入来推测约束。例如，系统或方法可能检测到两条线足够接近垂直，并且推断应该应用垂直约束，输出两条垂直线。在这个示例中，垂直是隐式约束的一个示例。显式约束使得用户显式地指定要应用的附加约束。例如，系统或方法可能没有检测到两条线倾向于垂直。用户可以输入附加手势来提供该显式的约束。在线几何形状识别系统或方法可以识别隐式约束和显式约束二者。一旦构建了图元集合和约束集合，约束求解方法强制施加最大数量的可能约束。在约束求解之后，在线几何形状识别系统或方法输出平滑的几何形状。图元级的约束解决通常受到系统能够分析的图元和约束数量的限制，因为约束通常是在图元级定义的，并与图元类型联系紧密。引入到系统中的每个新的图元或约束以指数形式在图元和约束之间引起更多的关系，在约束求解期间以指数形式产生更多的分析可能性。本系统和方法通过在向量分量级而不是图元级定义约束来提供改进的用户输入识别结果。通过在向量分量级定义约束，该系统和方法能够更好地处理图元和约束的日益增大的集合。
技术实现思路
下面描述的本专利技术的示例提供在在线几何形状识别中使用的方法、系统和软件。这些允许用户将几何形状输入到计算设备中，就像在一张纸上所做的一样。本形状识别系统和方法包括计算装置，该计算设备连接到输入表面形式的输入设备。用户能够通过使用他或她的手指或诸如触控笔或笔之类的工具在输入表面上方施加压力或做出手势来提供输入。本系统和方法监视输入笔画。在预处理输入笔画之后，本系统和方法确定输入笔画是否是手势。如果输入笔画是手势，则本系统和方法将手势与指令进行匹配(例如，添加附加约束或删除绘图)，所述指令将应用于预先存在的绘图。如果输入不是手势，则本系统和方法确定哪个图元与输入笔画紧密匹配。最后，本系统和方法将约束集合应用于图元集合以输出平滑的几何形状。在输出被显示为输出设备上的绘图之后，用户可以继续，以利用更多的形状或约束来调整或以其他方式丰富输出的绘图。一方面，所公开的系统和方法提供了一种在线几何形状识别系统和方法，其可以解释用户的自然绘图风格并输出已清理的几何形状。这可以通过提供一种系统和方法来实现，通过该系统和方法将输入笔画与图元或用户可用来显式地限定约束的手势相关联。使用与用户输入相关联的图元和约束，系统能够输出平滑的几何形状。在另一方面，所公开的系统和方法提供了对约束的更简单的定义。这可以通过提供一种系统和方法来完成，该系统和方法在向量分量级而不是图元级限定约束。在另一方面，所公开的系统和方法涉及向量分量级的图元和约束。这可以通过提供将图元分解成向量分量集合并在向量分量级分析约束与图元之间的关系的系统和方法来完成。在另一方面，所公开的系统和方法提供允许对输出进行进一步编辑的在线几何形状识别系统和方法。这可以通过提供识别某些输入编辑手势的系统和方法来实现。从下面结合附图对实施例的详细描述将更充分地理解本系统和方法。附图说明图1示出了根据本系统的示例的计算设备的框图。图2示出了根据本系统的示例的用于在线几何形状识别的系统的框图。图3A示出了根据本系统的示例的可能的正交约束的图示说明。图3B示出了根据本系统的示例的可能的长度相等约束的图示说明。图3C示出了根据本系统的示例的可能的角度相等约束的图示说明。图3D示出了根据本系统的示例的可能的平行约束的图示说明。图3E示出了根据本系统的示例的可能的涉及线段的端点的汇接约束的图示说明。图3F示出了根据本系统的示例的可能的涉及线段以及线段的端点的汇接约束的图示说明。图3G示出了根据本系统的示例的可能的涉及圆的一部分和线段的汇接约束的图示说明。图4A示出了根据本系统的示例的可能的用户输入的图示说明。图4B示出了根据本系统的示例的可能的输出的图示说明。图4C示出了根据本系统的示例的具有可能的附加用户输入的可能的输出的图示说明。图4D示出了根据本系统的示例的可能的输出的图示说明。图4E示出了根据本系统的示例的具有可能的附加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括非暂时性计算机可用介质，所述非暂时性计算机可用介质中具有计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适于被执行以实现用于为至少一个输入笔画提供几何形状识别的方法，所述方法包括：识别对应于至少一个输入笔画的至少一个图元；将至少一个约束应用于所述至少一个图元，其中所述至少一个约束和至少一个图元是在向量分量级应用的；以及基于将所述至少一个约束应用于所述至少一个图元来提供输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.02 US 14/558,1811.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括非暂时性计算机可用介质，所述非暂时性计算机可用介质中具有计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适于被执行以实现用于为至少一个输入笔画提供几何形状识别的方法，所述方法包括：识别对应于至少一个输入笔画的至少一个图元；将至少一个约束应用于所述至少一个图元，其中所述至少一个约束和至少一个图元是在向量分量级应用的；以及基于将所述至少一个约束应用于所述至少一个图元来提供输出。2.根据权利要求1所述的计算机程序产品，其中，所述至少一个图元包括多个输入笔画。3.根据权利要求1或2所述的计算机程序产品，其中，所述至少一个输入笔画是在输入表面上方做出的至少一个用户手势。4.根据权利要求1至3中任一项所述的计算机程序产品，其中，对所述至少一个输入笔画进行预处理，所述预处理至少包括对所述至少一个输入笔画的归一化和平滑。5.根据权利要求1至4中任一项所述的计算机程序产品，其中，所述至少一个图元在所述向量分量级上被定义为由至少一个点、长度或倾斜角构成。6.根据权利要求5所述的计算机程序产品，其中，所述至少一个约束在所述向量分量级上被定义为应用于至少一个点、长度或倾斜角。7.根据权利要求1至6中任一项所述的计算机程序产品，其中，要应用于所述至少一个图元的所述至少一个约束与所述至少一个图元相关联。8.根据权利要求4所述的计算机程序产品，其中，对已预处理的所述至少一个输入笔画进行分析以确定所述至少一个输入笔画是否是手势，其中，如果所述至少一个输入笔画是手势，则基于将所述至少一个约束应用于所述至少一个图元，所述手势能够向输出提供至少一个另外的约束。9.根据权利要求8所述的计算机程序产品，其中，基于将所述至少一个约束应用于所述至少一个图元，所述手势提供要应用于输出的图形编辑指令。10.根据权利要求9所述的计算机程序产品，其中，所述图形编辑指令至少包括删除指令。11.根据权利要求1至10中任一项所述的计算机程序产品，其中，如果所述至少一个约束包括多个约束，则基于优先级顺序将所述多个约束应用于所述至少一个图元，所述优先级顺序包括：维持所述至少一个图元的完整性的约束、所述至少一个图元中隐含的约束、以及由手势定义的约束。12.根据权利要求1至11中任一项所述的计算机程序产品，其中，可能的至少一个约束包括下述中至少一个：长度相等、角度相等、平行、对称、对齐、相切、连接和垂直。13.根据权利要求1至12中任一项所述的计算机程序产品，其中，可能的至少一个约束包括下述中的至少一个：倾斜角约束、长度约束、投影约束、汇接约束、倾斜角差约束、长度比约束、长度和约束或存在性约束。14.根据权利要求1至13中任一项所述的计算机程序产品，其中，所述至少一个图元包括下述中的至少一个：线段、圆、椭圆、圆弧、椭圆弧和点。15.一种用于为至少一个输入笔画提供几何形状识别的方法，所述方法包括：识别对应于至少一个输入笔画的至少一个图元；将至少一个约束应用于所述至少一个图元，其中所述至少一个约束和至少一个图元是在向量分量级应用的；以及基于将所述至少一个约束应用于所述至少一个图元来提供输出。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个图元包括多个输入笔画。17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述至少一个输入笔画是在输入表面上方做出的至少一个用户手势。18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，对所述至少一个输入笔画进行预处理，所述预处理至少包括对所述至少一个输入笔画的归一化和平滑。19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中，所述至少一个图元在所述向量分量级上被定义为由至少一个点、长度或倾斜角构成。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述至少一个约束在所述向量分量级上被定义为应用于至少一个点、长度或倾斜角。21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其中，要应用于所述至少一个图元的所述至少一个约束与所述至少一个图元相关联。22.根据权利要求18所述的方法，其中，对已预...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅利南·罗班，弗洛朗·比松，
申请(专利权)人：迈思慧公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR