一种基于图像采集的面手写输入系统和方法技术方案

一种基于图像采集的面手写输入系统，包括输入面板、输入设备、处理单元和存储手写输入内容的服务器平台。输入面板上设置坐标点形成输入坐标系，输入设备包括手写操作时与输入面板接触的书写面、压力传感器、图像采集器，图像采集器视野内包含书写面外沿上的定位点。处理单元接收图像采集器的图像信息，计算手写输入内容并发送到服务器平台。本发明专利技术具有书写笔迹还原程度高、书写场景广泛等优点。

A face handwriting input system and method based on image acquisition

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像采集的面手写输入系统和方法
本专利技术涉及计算机交互手写输入领域，特别是一种基于图像采集的面手写输入系统和方法。
技术介绍
随着手写电子设备的发展，手写输入功能被应用于各个方面以取代传统的纸笔书写，如电子签名、电子绘画等。在教育领域，智能教室系统和学习系统的出现推进了无纸化和教育智能化的发展，不仅节约了资源，还能记录老师的课堂板书和学生的作业完成情况，有效地提高了教育质量。然而，现有的智能教室系统和学习系统所采用的手写输入系统通常为需要配合电子屏幕才能使用的触摸感应式的手写输入系统，不但设备成本高昂、容易损坏，长时间使用电子屏幕对用户的视力也有一定负面影响。也有一些现有技术使用摄像头对手写内容进行采集。但在现有技术中，无论是触摸感应式的手写输入系统，还是使用摄像头采集图像的手写输入系统，其电子化手写输入的方式均为记录手写笔尖的运动轨迹所形成的线。这种数据采集方式仅记录手写笔尖的点的位置，而真实书写时比与书写介质的接触为面，不同形状的接触面会形成不同笔迹，导致了现有技术所输入的书写效果与使用传统书写工具有所不同。虽然可以通过手写笔压力传感器的读数或其他算法计算模拟的笔迹，但其与真实的书写效果还是有偏差，不利于引导学生在学习过程中建立对文字书写的正确认知。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于图像采集的面手写输入系统和方法。一种基于图像采集的面手写输入系统包括输入面板、输入设备、处理单元和存储手写输入内容的服务器平台。输入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。输入设备包括手写操作时与输入面板接触的书写面、压力传感器、一个或多个图像采集器。图像采集器视野内包含书写面外沿上不重合的至少两个定位点。处理单元接收图像采集器的图像信息，计算手写输入内容并发送到服务器平台。进一步，书写面在接触输入面板时在输入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。进一步，输入设备和处理单元为一体化装置。或者，所述输入设备将采集到的图像信息和/或压力传感器数据通过无线通信传输到处理单元。进一步，服务器平台为互联网云平台。一种基于图像采集的面手写输入方法如下：建立并存储与输入面板坐标系对应的手写输入空间。当书写面与输入面板接触且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。处理单元接收图像采集器的图像，根据图像信息中所包含的书写面的定位点与其周围的输入面板上的坐标点之间的位置关系计算定位点的坐标。根据至少两个定位点的坐标和书写面的形状、尺寸计算书写面在坐标系上的位置。根据连续两帧书写面在输入坐标系上的位置计算书写痕迹，连续的书写痕迹组成手写内容。连续的图像帧、连续的书写痕迹指的是在一次书写面与输入面板接触且书写面的压力传感器读数达到阈值到书写面离开输入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。服务器平台接收并存储手写内容并相应地更新手写输入空间。进一步，计算书写痕迹还包括记录时间戳和/或压力传感器读数。进一步，处理单元本地缓存暂未发送到服务器平台的手写输入内容。本专利技术提出的技术方案的有益效果在于：（1）通过采集多个定位点的图像信息并计算书写面的形状和尺寸，在记录书写轨迹的时候使用的为面而不是点，可以准确计算并采集书写过程中由于书写的手势和角度改变所产生的独特的书写笔迹，书写笔迹还原程度高。（2）压力传感器配合图像采集装置工作，当压力传感器的读数达到阈值时可以确定书写面与输入面板为正常输入时的接触，此时图像采集装置采集的图像中定位点与书写面板处于同一平面，定位点和坐标点的位置关系简单以保证定位点坐标的计算结果精确，从而笔迹还原真实。（3）图像采集装置与书写面板配合，而书写面板无需电源、移动方便，书写范围较大而且使用场景灵活多变。附图说明图1是本专利技术实施例1的示意图；图2是本专利技术实施例2的示意图；图3是本专利技术实施例2中输入设备的结构示意图。附图编号说明：1、输入面板；2、坐标点；3、智能笔；4、智能刷；5、书写面；6、定位点；7、图像采集装置。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基于图像采集的面手写输入系统和方法做进一步详细说明。实施例1面手写输入系统包括输入面板1、输入设备、处理单元和服务器平台。输入面板1是平面的书写介质，输入面板1的表面点阵排列设置具有独特编码的坐标点2，每一个坐标点2都包含定位标记和独特的坐标编码，编码形式为二维码或条形码。坐标点2以垂直的行与列的方式等距排列，坐标点2的组合形成一个输入坐标系。输入设备为内置处理单元的智能笔3，智能笔3与服务器平台连接。智能笔3内置图像采集装置7和压力传感器，压力传感器读取书写面5与输入面板1接触时的压力强度。智能笔3的书写面5为细线状，书写面5连接墨水囊，与书写介质接触时墨水沿书写面5留下墨迹。图像采集装置7朝向书写面5，书写面5大致位于图像采集装置7的视野中心位置。书写面5两端分别为独立的定位点6，两个定位点6均在图像采集装置7的视野中。本实施例中所述面手写输入系统的使用方法如下：服务器平台建立并存储与输入面板1坐标系对应的手写输入空间。设置一个压力传感器读数的阈值，该阈值为书写面5在输入面板1上留下墨迹所需的最低压力。当书写面5与输入面板1接触且压力传感器读数达到阈值时，图像采集装置7快速采集连续的图像帧，处理单元接收图像采集装置7的图像。图像中包含处于同一平面中的两个定位和至少两个坐标点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的定位标记在与输入面板1的坐标系对应的输入空间中的坐标。根据图像中定位点6和坐标点2之间包括角度和距离的位置关系并结合比例，可以用三角定位的方式分别计算出两个定位点6位于书写空间中的坐标。连接两个定位点6的线段则对应书写面5。根据连续两帧书写面5在输入坐标系上的位置计算书写痕迹，连续的书写痕迹组成手写内容。计算书写痕迹的而同时还记录对应的时间戳和压力传感器读数，并根据压力传感器的读数相应地计算书写痕迹的颜色深浅，压力读数与颜色深度正相关。服务器平台接收并存储手写内容并相应地更新手写输入空间。实施例2参照图2和图3，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中的输入设备是书写面5为矩形的智能刷4，是一种擦除书写设备。其产生的书写效果为擦除输入面板1和书写空间内原有的书写痕迹和书写内容。更新书写空间时，可以用无效数据、初始化值覆盖的方式，也可以用删除前置操作的方式。智能刷4整体为长方体，其一面为设有能擦除墨迹材料的书写面5。例如，在本实施例中，书写面5覆盖毛毡布，能有效擦除光滑表面上的墨迹。书写面5的四角分别为定位点6，智能刷4的其他四个顶点出分别设置图像采集装置7，捕捉与其对应的定位点6的图像。智能刷4内还设置四个压力传感器，分别检测书写面5的四个角位置与输入面板1接触时的压力。如果仅有两个相邻的角的压力达到阈值，则其相应的图像采集装置7开始工作，处理单元以这两个角的定位点的连线作为书写面5的形状计算书写痕迹。如果对角的压力达到阈值，或至少三个角的压力达到阈值，所有的图像采集装置7开始工作，处理单元以书写面5的实际形状作计算书写痕迹。处理单元为智能音本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像采集的面手写输入系统，包括输入面板和输入设备，其特征在于：还包括处理单元和存储手写输入内容的服务器平台；输入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；输入设备包括手写操作时与输入面板接触的书写面、压力传感器、一个或多个图像采集器，图像采集器视野内包含书写面外沿上不重合的至少两个定位点；处理单元接收图像采集器的图像信息，计算手写输入内容并发送到服务器平台。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像采集的面手写输入系统，包括输入面板和输入设备，其特征在于：还包括处理单元和存储手写输入内容的服务器平台；输入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；输入设备包括手写操作时与输入面板接触的书写面、压力传感器、一个或多个图像采集器，图像采集器视野内包含书写面外沿上不重合的至少两个定位点；处理单元接收图像采集器的图像信息，计算手写输入内容并发送到服务器平台。2.根据权利要求1所述的一种基于图像采集的面手写输入系统，其特征在于，所述书写面在接触输入面板时在输入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。3.根据权利要求1或2所述的一种基于图像采集的面手写输入系统，其特征在于：所述输入设备和处理单元为一体化装置；或所述输入设备将采集到的图像信息和/或压力传感器数据通过无线通信传输到处理单元。4.根据权利要求3所述的一种基于图像采集的面手...

【专利技术属性】
技术研发人员：商剑锋，王哲，陈浩，马星，吴文娅，
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