一种用于电子书写的图像采集与识别方法和设备技术

一种用于电子书写的图像采集与识别方法，书写面板表面设置坐标点形成输入坐标系。建立并存储与书写面板坐标系对应的书写空间。书写装置书写面板接触时，图像采集装置快速采集连续的图像，图像包含书写装置的定位点和书写面板上的坐标点。根据图像中所包含的定位点与坐标点之间的位置关系计算定位点的坐标并生成手写内容。存储手写内容并相应地更新书写空间。本发明专利技术具有书写范围灵活、容易安装、维修/维护方便、书写还原准确等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电子书写的图像采集与识别方法和设备
本专利技术涉及手写输入识别技术，特别是一种用于电子书写的图像采集与识别方法和设备。
技术介绍
目前，智能电子书写技术的实现方案主要是以书写设备配合相应的电子书写面板成套使用。这种书写设备通常是导体材料制成的电子手写笔；电子书写面板通常是是使用导体材料制成的带触控面板的电子屏幕。触控面板包括一块复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层镀膜导电玻璃。当书写设备接触电子白板表层上时，书写设备和电子书写面板的表面之间形成一个耦合电容。书写设备从接触点吸走电流，这个电流分别从电子书写面板四角上的电极流出。电子书写面板的控制器通过对这四个电流比例的精确计算得出触摸点的位置信息。使用这类书写设备和电子书写面板的组合进行电子书写，能实现书写的实时呈现，可以有效提升沟通交流效率，很好地促进自由表达。但是，上述现有技术在实际使用过程中，特别是在智能教室或中小学生智能教育的场景下，还存在以下不足：（1）电子书写面板受电源限制，使用时需要连接电源或配备大容量电池，缺乏可移动性导致书写范围和场景受限。（2）电子书写面板和屏幕成本较高且容易损坏，对设备进行安装、维修、更换的成本高、周期长。（3）长时间使用电子屏幕对使用者的视力也有一定损害，特别是视力发育尚不成熟的中小学生。（4）书写内容的正确显示需要对屏幕和触控面板同时校正，如果校正不恰当则会出现显示书写内容与实际书写的内容不相符的问题，如位置的漂移等。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术提供一种用于电子书写的图像采集与识别方法：于书写面板表面点阵排列设置具有独特编码的坐标点，形成输入坐标系。建立并存储与书写面板坐标系对应的书写空间。当书写装置的笔尖与书写面板接触且书写装置的压力传感器读数达到阈值时，图像采集装置快速采集连续的图像，图像包含书写装置的笔尖定位点和书写面板上的坐标点。根据每帧图像中所包含的笔尖定位点与其周围坐标点之间的位置关系计算笔尖定位点的坐标。根据连续两帧中笔尖定位点的坐标计算书写痕迹，连续的书写痕迹组合生成手写内容。连续的图像帧、连续的书写痕迹指的是在一次书写装置的笔尖与书写面板接触且书写装置的压力传感器读数达到阈值到书写装置的笔尖离开书写面板或压力传感器读数低于阈值的过程中连续的图像帧、连续的书写痕迹。存储手写内容并相应地更新书写空间。进一步，计算书写痕迹还包括记录每帧图像的时间戳和/或压力传感器的读数；使用时间戳的差值和压力传感器的读数模拟还原笔迹。进一步，建立并存储书写空间、存储手写内容并更新书写空间的操作在云端服务器完成，暂未发送到云端服务器的手写输入内容缓存在本地。进一步，处理单元根据图像中坐标点的编码识别当前书写操作的书写空间，并在生成手写内容时标记当前书写空间。即，可以随时在不同的书写空间之间反复切换书写。同时，本专利技术还提供基于上述方法的一种用于电子书写的图像采集与识别设备：该图像采集与识别设备包括书写面板、书写设备和处理单元。书写面板上点阵排列设置具有独特编码的坐标点，形成输入坐标系。书写设备为书写笔，书写笔设置压力传感器、图像采集器和无线通信模块。处理单元分别与书写设备和云端服务器连接。进一步，处理单元设置于书写笔内，通过无线通信模块连接云端服务器。或者，处理单元包括通信模块，与书写设备无线连接，与云端服务器无线或有线连接。进一步，书写设备的笔尖在接触书写面板时在书写面板上产生传统的手写效果：留下墨迹或其他视觉可见的书写痕迹，或擦除已有的墨迹或书写痕迹。本专利技术提供了一种用于电子书写的图像采集与识别方法和设备，其优点包括：书写面板不受电源限制，而且其表面设置坐标点的技术方案简单，可以根据具体使用需要设置或转移书写表面，使得本系统拥有灵活的书写范围和使用场景。不使用传统的显示装置或和接触感应装置作为书写面板，整体设备容易安装、成本较低、维修/维护方便。书写面板和书写装置之间无需连接配对，也无需对输入进行校正，使用方法简单容易学习，而且基于图像采集的书写还原准确、笔迹流畅。附图说明图1是本专利技术实施例中书写装置与书写面板配合使用时的示意图；图2是本专利技术实施例中书写装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例中书写面板表面设置坐标点的一种排列方式。附图编号说明：1、书写面板；2、坐标点；3、书写装置；4、笔尖定位点；5、摄像头。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术的一种用于电子书写的图像采集与识别方法和设备做进一步详细说明。书写面板1是表面点阵排列设置具有独特编码的坐标点2的书写介质，坐标点2的组合形成一个输入坐标系。每一个坐标点2都包含定位标记和独特坐标编码，如二维码或条形码。建立并存储一个与书写面板1坐标系对应的书写空间。如图1所示，书写面板1上的坐标点2以垂直的行与列的方式等距排列。或如图2所示，坐标点2等距排列成行，行与行之间等距但交错设置。为了使书写空间的简历与储存更加高效，优选地使用有规律的方式排列坐标点2，这样可以节约坐标点2与相邻坐标点2之间无规律位置关系所需的存储空间。参照图3，书写装置3通常设计为电子手写笔的形式，包括摄像头5、压力传感器和处理单元，书写装置3用于与书写面板1接触的书写部位为笔尖定位点4。摄像头5采集含有笔尖定位点4和至少两个坐标点2的图像；压力传感器读取笔尖与书写面板1接触时的压力。摄像头5与压力传感器之间相连，他们采集到的数据传输到处理单元做进一步计算处理。处理单元计算得出笔尖定位点4的坐标和书写痕迹，并将结果上传到云端服务器。优选地，书写装置3的处理单元可以为外部设备，如附近的智能手机、智能音箱等。在书写装置3内设无线通讯模块，书写装置3通过无线通讯模块与外置的处理单元连接，将压力传感器和摄像头5所采集到的数据传输到处理单元进行处理。如果作为处理单元的外部设备为智能手机，则可通过家庭无线网络与云服务器连接。如外部设备为智能家电，则推荐使用有线的方式接入网络以保证连接稳定性。本专利技术提出的一种用于电子书写的图像采集与识别方法的工作原理如下：使用时，书写装置3的书写部位与书写面板1接触，书写部位在书写面板1上通过留下墨迹或擦除墨迹产生传统的书写效果。同时，书写装置3的压力传感器感应到因书写装置3与书写面板1接触所产生的压力。设置一个压力传感器读数的阈值，该阈值为书写部位在书写面板1上产生传统的书写效果所需的最低压力。当压力传感器读数达到阈值时，摄像头5开始快速采集连续的图像帧。图像帧中包含处于同一平面中的笔尖定位点4和至少两个坐标点2。在处理单独的一帧图像时，处理单元通过解码坐标点2的独特编码，得知该坐标点2的定位标记在与书写面板1的坐标系对应的书写空间中的坐标。根据图像中笔尖定位点4和坐标点2之间包括角度和距离的位置关系，结合比例可以用三角定位的方式计算出笔尖定位点4位于书写空间中的坐标。处理单元进一步根据连续两帧中笔尖定位点4的坐标计算书写痕迹，连续的书写痕迹组合生成手写内容。同时，结合时间戳和压力传感器的读数信息，对书写痕迹的粗细进行调整。进一步，将手写内容上传到云端服务器，云端服务器存储手写内容并相应地更新书写空间。如遇到网络中断或其他问题导致手写内容无法及时上传到云端服务器，处理单元将手写内容暂时缓存在本地。处理单元根据图像中坐标点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子书写的图像采集与识别方法，其特征在于：于书写面板表面点阵排列设置具有独特编码的坐标点，形成输入坐标系；建立并存储与书写面板坐标系对应的书写空间；当书写装置的笔尖与书写面板接触且书写装置的压力传感器读数达到阈值时，图像采集装置快速采集连续的图像，图像包含书写装置的笔尖定位点和书写面板上的坐标点；根据每帧图像中所包含的笔尖定位点与其周围坐标点之间的位置关系计算笔尖定位点的坐标；根据连续两帧中笔尖定位点的坐标计算书写痕迹，连续的书写痕迹组合生成手写内容；存储手写内容并相应地更新书写空间。

【技术特征摘要】
1.一种用于电子书写的图像采集与识别方法，其特征在于：于书写面板表面点阵排列设置具有独特编码的坐标点，形成输入坐标系；建立并存储与书写面板坐标系对应的书写空间；当书写装置的笔尖与书写面板接触且书写装置的压力传感器读数达到阈值时，图像采集装置快速采集连续的图像，图像包含书写装置的笔尖定位点和书写面板上的坐标点；根据每帧图像中所包含的笔尖定位点与其周围坐标点之间的位置关系计算笔尖定位点的坐标；根据连续两帧中笔尖定位点的坐标计算书写痕迹，连续的书写痕迹组合生成手写内容；存储手写内容并相应地更新书写空间。2.根据权利要求1所述的一种用于电子书写的图像采集与识别方法，其特征在于，所述计算书写痕迹还包括记录每帧图像的时间戳和/或压力传感器的读数；使用时间戳的差值和压力传感器的读数模拟还原笔迹。3.根据权利要求1所述的一种用于电子书写的图像采集与识别方法，其特征在于，所述建立并存储书写空间、存储手写内容并更新书写空间的操作在云端服务器完成；暂未发送到云端服务器的手写输入内容缓存在本地。4.根据权利要求1至3任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：商剑锋，王哲，马星，吴文娅，陈浩，
申请(专利权)人：湖南纸云互动智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43