基于纸介质的手书文字和图形识别系统及识别方法技术方案

本发明专利技术是一种基于纸介质的手书文字和图形识别系统，包括数码手写笔和纳米网格状触摸板，数码手写笔由笔尖、压力传感器、测距传感器、数据采集模块、通讯接口、存储器、电池、颜色选择开关、时间间隔选择开关、笔划宽度选择开关组成；该网格状的触摸板是在一纳米间隔内，由一纳米网格状的微小孔组成的触摸板和触摸板微小孔下设置的压力传感器，通过压力传感器测定微小孔内的水和墨的量；将获得的在每一个坐标点上加上的墨和水的存储的量，识别出汉字以及计算出水墨画的轮廓，得到准确的字或者水墨画。本发明专利技术不需要与电脑直接连接，在普通纸上手写就形成中文或图画的电子文档。

【技术实现步骤摘要】
基于纸介质的手书文字和图形识别系统及识别方法
本专利技术涉及信息技术，尤其是涉及利用数码电子笔输入文字和图形信息的识别设备及识别方法。
技术介绍
目前，手写数码笔产业发展的步伐越来越快，随着网民数量飞速增长，手写数码笔在广大网民中也非常受欢迎。用数码手写笔可以发送笔迹邮件，可以真正轻松地进行交流，同时可以免去了敲键盘的繁琐以及长期使用鼠标带来不便，使上网更加轻松自然，数码手写笔已经成为上网的好帮手。中国手写数码笔具有非常大的市场空间。目前国内手写数码笔的研发还没有脱离联机，从而导致数码笔的使用范围和使用效率都没有能够得到应有的扩展，给人们的使用带来了诸多不便，也给数码笔的普及造成了障碍。目前手写中文输入计算机形成电子文档方法技术大部分是电子笔和计算机联机，进行手写中文直接进入电脑。这些方法技术原理都是用数码电子笔的压力传感器，光电原理或雷达系统，手写中文和素描是获取汉字或者素描的笔画树，经软件处理，分析汉字单字或者素描的笔画数，并候选汉字字库中比较笔画树获取汉字单字形成中文文档。整个数码笔行业技术的进展目前是集中使手写数码笔进入一个完全脱离电脑局限，国内外研究开发现状和发展趋势体现在以下方面：(1)触摸屏式的数码手写笔：目前国外的数码手写笔市场绝大部分使用带触摸屏或触摸板的产品，虽然脱离了键盘的输入方式，但仍要用到特殊的触摸工具，才能实现手写的输入方式。(2)摄像头式的数码手写笔：另外一种数码手写笔是在笔尖上安装摄像头，手写时将摄像结果输入计算机，从而对书写内容进行识别。这种数码手写笔的缺点是把手写内容外的纸面上原有内容也一起识别，而且还要带一套摄像设备，带来局限性，发展前景不大。(3)单字提取和识别方法：一般是根据候选单字间距提取单字，并从候选单字模式识别结果中构建候选单字网络，以候选单字识别得分、语言模型得分为依据，从候选单字网络中搜索出最佳路径，获取单字提取结果。上述方法需要与计算机联机的触摸板上手写中文，在电脑中获取了单字。(4)基于纸介质的手书文字和素描图形识别技术，该基于纸介质的手书文字和素描图形识别系统是一种在脱离电脑，用纳米触摸板和压力传感器之上，用数码电子笔在普通纸上手写文字或素描图形，形成电子文本存储在笔内，通过电脑接口下载电子文本的实用、方便的系统。本专利技术的研制成功和推广使用，将对不习惯计算机键盘输入或不方便携带电脑而需要尽快形成文件的人们来说，如公安、文化创意人员、记者、医院及经常出差在外人员等，有很大的实用价值。对电脑的广泛应用和人们工作效率的提高；用手写习惯实现文字和素描图画以及相互交流将产生很好的社会效果。目前尚未研究完成的报道，该技术是未来的发展趋势，将逐渐取代触摸屏式数码手写笔。
技术实现思路
本专利技术的目的是研发出在离开计算机的情况下，用纳米触摸板和压力传感器之上，使用数码电子笔在纸介质上手书文字和素描图形自动识别笔内形成电子文档的系统和识别方法。为了实现本专利技术的目的，提出以下技术方案：一种基于纸介质的手书文字和图形识别系统，所述识别系统包括数码手写笔和纳米网格状触摸板，所述数码手写笔1由笔尖2、压力传感器3、测距传感器4、数据采集模块6、通讯接口9、存储器11、电池5、颜色选择开关12、时间间隔选择开关13、笔划宽度选择开关14组成；所述纳米网格状触摸板的上层结构是由氟基团与硅基团组合而成的纳米涂层，该网格状的触摸板是在一纳米间隔内，由一纳米网格状的微小孔组成的触摸板和触摸板微小孔下设置的压力传感器，通过压力传感器测定微小孔内的水和墨的量；通过所述压力传感器3、测距传感器4获得的笔画坐标参数，利用颜色选择开关12、时间间隔选择开关13、笔划宽度选择开关14的设定获得和不同抬笔时间间隔、不同颜色、不同笔划宽度的数据，该时间，宽度，色彩信息以及纳米触摸板获得的在每一个坐标点上加上的墨和水的存储的量，识别出汉字以及计算出水墨画的轮廓，得到准确的字或者水墨画。所述数码手写笔1还设置有上述选择开关的切换按钮7、代码显示器15和开关指示灯8，所述代码显示器15显示的代码表示笔画的不同颜色、笔画宽度的不同像索值和压力传感器3的等待时间；所述开关指示灯8显示上述开关和切换按钮的操作。所述笔尖2、压力传感器3和测距传感器4的组合建立系统的坐标系统和获取手写文字或素描图形时数码手写笔划的坐标，上述数据组成数据组合进入数据采集模块6。本专利技术还提出一种基于纸介质的手书文字和图形识别方法，所述方法包括步骤：1)在要书写的纸上建立二维坐标体系：用所述笔尖2点击纸上4个角，根据获得的压力传感器3和测距传感器4的数据形成坐标网，四个角的连线范围就是数码电子笔2手写中文的作业范围，在此范围内，数码电子笔1作业时，笔尖2经压力传感器3和测距传感器4获取手写中文的二维坐标；2)启动颜色选择开关12，用切换按钮7改变手写字的不同颜色，用不同颜色区分容易粘连的单子之间不同的单字或手写过程中表示不同层次的内容，避免错误识别；3)启动宽度选择开关13，用切换按钮7改变于书写笔划的粗细，表示图画的细节和结构；4)启动时间选择开关14，用切换按钮7改变手写过程中抬笔时间的时间间隔，利用手写过程中单字和单字之间，笔划和笔划之间的抬笔时间的约定，提高单字之间和笔划之间的辨别力；5)将上述信息和手写中文获取的基本信息，输入数据采集系统6，等待数据预处理，手写的图画、字母、数字、标点符号也按上述步骤获取对应数据进入采集系统6；6)经过采集系统6中识别软件处理，最终形成的中文，并在存储器11上形成电子文档；7)将所述电子文档通过通讯接口9转移到外部计算机。所述方法还包括步骤7)：利用本网格状的纳米触摸板。获得在每一个坐标上加上的墨和水的存储的量，并将上述数据加到该坐标的上述参数上，获得的综合数据包含了坐标，时间，宽度，色彩，水的量和墨的量；通过所述综合数据识别汉字并计算出水墨画的轮廓，得到准确的汉字或者水墨画。在所述步骤6)中，在采集系统6获取数据组合后，用多种数据的特征分割汉字单字，采用了以笔划数目来分类决策，以汉字单字为单元特征提取，根据笔划树和笔划数目进行分类，先提取多层次笔划数目单一的汉字单字；如果笔划相同的情况下，再利用汉字多种组成关系分类决策，包括以汉字组成特征与训体样本比较进行模式识别获取单字，在使用模式识别技术进行中文单字的分割时，通过抬笔时间间隔、颜色和笔画宽度数据组合来区分不同单字；提取单字后进行检验处理，其结果形成中文和图画。在所述步骤6)中，还包括根据汉字单字的笔画数、包含的偏旁部首以及各组成部分之间的不同组合关系，建立一个常用汉字单字数据库，通过识别对象与该数据库的对应关系，实现汉字单字的提取。在所述步骤6)中，还包括多层次笔划数提取单字的步骤：通过上述采集到的中文单字、图画、字母、数字、标点符号的笔划多层次次树的空间距离、不同颜色、笔划宽度和抬笔时间间隔多种综合信息所获取数据进入数据采集系统6，进行数据预处理、特征提取、分类决策；所述预处理是从获取数据汉字点阵图像和训练样本和样本预处理相互比较，补偿手写变形，用不同颜色和抬笔时间进行分割，划分单字体；所述特征提取是确立汉字笔画及其组合关系与特征选择相比较，形成行笔划多层树，从中确立笔划数目和构成中文的多种组成关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纸介质的手书文字和图形识别系统，其特征在于，所述识别系统包括数码手写笔和纳米网格状触摸板，所述数码手写笔（1）由笔尖（2）、压力传感器（3）、测距传感器（4）、数据采集模块（6）、通讯接口（9）、存储器（11）、电池（5）、颜色选择开关（12）、时间间隔选择开关（13）、笔划宽度选择开关（14）组成；所述纳米网格状触摸板的上层结构是由氟基团与硅基团组合而成的纳米涂层，该网格状的触摸板是在一纳米间隔内，由一纳米网格状的微小孔组成的触摸板和触摸板微小孔下设置的压力传感器，通过压力传感器测定微小孔内的水和墨的量；通过所述压力传感器（3）、测距传感器（4）获得的笔画坐标参数，利用颜色选择开关（12）、时间间隔选择开关（13）、笔划宽度选择开关（14）的设定获得和不同抬笔时间间隔、不同颜色、不同笔划宽度的数据，该时间，宽度，色彩信息以及纳米触摸板获得的在每一个坐标点上加上的墨和水的存储的量，识别出汉字以及计算出水墨画的轮廓，得到准确的字或者水墨画。

【技术特征摘要】
1.一种基于纸介质的手书文字和图形识别系统，其特征在于，所述识别系统包括数码手写笔和纳米网格状触摸板，所述数码手写笔(1)由笔尖(2)、压力传感器(3)、测距传感器(4)、数据采集模块(6)、通讯接口(9)、存储器(11)、电池(5)、颜色选择开关(12)、时间间隔选择开关(13)、笔划宽度选择开关(14)组成；所述纳米网格状触摸板的上层结构是由氟基团与硅基团组合而成的纳米涂层，该纳米网格状触摸板是由在一纳米间隔内，由一纳米网格状的微小孔组成的触摸板和触摸板微小孔下设置的压力传感器组成，通过压力传感器测定微小孔内的一定比例的水和墨的量；通过所述压力传感器(3)、测距传感器(4)获得的笔划坐标参数，利用颜色选择开关(12)、时间间隔选择开关(13)、笔划宽度选择开关(14)的设定获得不同抬笔时间间隔、不同颜色、不同笔划宽度的数据，该时间间隔，笔划宽度，色彩信息以及纳米网格状触摸板获得的在每一个坐标点上加上的一定比例的水和墨的存储的量，识别出汉字以及计算出水墨画的轮廓，得到准确的字或者水墨画。2.根据权利要求1所述的识别系统，其特征在于，所述数码手写笔(1)还设置有上述选择开关的切换按钮(7)、代码显示器(15)和开关指示灯(8)，所述代码显示器(15)显示的代码表示笔划的不同颜色、笔划宽度的不同像素值和压力传感器(3)的等待时间；所述开关指示灯(8)显示上述开关和切换按钮的操作。3.根据权利要求2所述的识别系统，其特征在于，所述笔尖(2)、压力传感器(3)和测距传感器(4)的组合建立系统的坐标系统和获取手写文字或素描图形时数码手写笔划的坐标，上述数据组成数据组合进入数据采集模块(6)。4.一种基于纸介质的手书文字和图形识别方法，其特征在于，所述方法包括步骤：1)在要书写的纸上建立二维坐标体系：用笔尖(2)点击纸上4个角，根据获得的压力传感器(3)和测距传感器(4)的数据形成坐标网，4个角的连线范围就是数码手写笔(1)手写中文的作业范围，在此范围内，数码手写笔(1)作业时，笔尖(2)经压力传感器(3)和测距传感器(4)获取手写中文的二维坐标；2)启动颜色选择开关(12)，用切换按钮(7)改变手写字的不同颜色，用不同颜色区分容易粘连的单字之间不同的单字或手写过程中表示不同层次的内容，避免错误识别；3)启动笔划宽度选择开关(14)，用切换按钮(7)改变手写笔划的粗细，表示图画的细节和结构；4)启动时间间隔选择开关(13)，用切换按钮(7)改变手写过程中抬笔时间的时间间隔，利用手写过程中单字和单字之间，笔划和笔划之间的抬笔时间的约定，提高单字之间和笔划之间的辨别力；5)将颜色选择开关(12)、时间间隔选择开关(13)和笔划宽度选择开关(14)获得的信息和步骤1)获取的手写中文的二维坐标信息输入数据采集模块(6)，等待数据预处理，手写...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永杰，
申请(专利权)人：高永杰，
类型：发明
国别省市：