CN103729074A - 一种识别笔迹的装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子笔识别笔迹的装置，包括手写事件感知模块、笔迹所述平面图像识别模块、零点坐标建立模块、直线距离计算模块、拍摄坐标计算模块、笔迹坐标计算模块、笔迹坐标跟踪模块和数据同步传输模块。本发明还公开了一种用于与电子笔配合使用的移动设备的装置，包括数据接收模块、坐标建立模块、数据处理模块和笔迹显示模块。本发明公开了包括上述装置的系统，通过电子笔在设有图案的纸张上书写，并通过设在纸张上的图案进行笔迹坐标的定位，得出电子笔在一次手写事件中的起始笔迹坐标和相对笔迹坐标，并将各个笔迹坐标在移动设备中转换成为显示坐标显示，并经由移动设备将各个显示笔迹依次连接起来，以真实反映用户的笔迹。

Description

一种识别笔迹的装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及移动设备技术领域，尤其涉及一种识别笔迹的装置、系统及方法。

背景技术

电子笔作为一种电子设备，越来越多地被开发出来。它可以与纸张、显示设备共同使用，使用户通过电子笔在特定的纸张中写出的笔迹完全在显示设备中显示或保存在电脑中，简单易用。在使用过程中，最关键的问题就是完整地识别电子笔的笔迹。

现有技术中，识别电子笔笔迹的方法主要包括以下几种：

1)激光定位器，如专利201220304981.5，通过激光定位器将笔的轨迹扫描成文档并记录下来，转换成电子文档。但是在该种技术下，只能在用户完全写完后，再进行扫描录入进行识别，而不能实时同步笔迹。

2)UD纸技术，如专利00410009396.2，需要通过UD纸来完成，电子笔上的摄像机记录书写的信息，并通过网络信息终端将纸上的信息显示在信息终端中。但是此种技术下，需要通过特殊处理的UD纸张技术进行处理，使用情景有限。

3)在电子笔中安装摄像头的技术，如专利201120047803.4，可以通过摄像头用于拍摄和录音。但是此种技术，是利用摄像头进行拍摄，其并不能识别笔迹在二维空间内的坐标，应用范围有限。

可见，现有技术中的电子笔笔迹同步的方法，大多使用电子笔上的摄像头进行拍摄，其并不能识别笔迹的坐标。若要真实反应用户的笔迹，需要可以识别组成笔迹中的各个点之间的相对位置的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种识别笔迹的装置、系统及方法，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种用于电子笔识别笔迹的装置，所述电子笔具有笔壳、笔芯、压力传感器、摄像头、角度传感器、位置传感器、以及处理芯片；

所述摄像头位于所述电子笔的顶端，所述压力传感器、所述角度传感器、所述位置传感器以及所述处理芯片均位于所述笔壳内；

所述装置承载于所述处理芯片、并包括：

手写事件感知模块，用于在所述压力传感器感测到的所述笔芯从底端承受的压力由零变化为非零时识别出所述电子笔在放置于水平面的纸张发生了手写事件；并将在手写事件中实时获得的所述笔芯的底端承受的压力数值传至数据同步传输模块；

笔迹平面识别模块，用于依据所述摄像头拍摄到的预先形成在所述放置于水平面的纸张的至少三个不共线的参考图案，确定由所述至少三个不共线的参考图案所形成的平面为笔迹坐标平面、并在所述笔迹坐标平面中获得所述至少三个不共线的参考图案之间的相对位置坐标；

零点坐标建立模块，用于将所述至少三个不共线的参考图案中的一个确定为坐标零点、其余的任意两个确定为坐标参考点，并依据所述相对位置坐标计算出所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标；

直线距离计算模块，用于依据所述摄像头拍摄的所述三个不共线的参考图案的形变和尺寸变化，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻分别与所述坐标零点和两个所述坐标参考点之间的直线距离；

拍摄坐标计算模块，用于根据所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标、所述直线距离，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的三维起始坐标；

笔迹坐标计算模块，用于根据所述角度传感器感测到的所述笔壳的倾斜角度、所述电子笔在顶端与底端之间的长度、以及所述三维起始坐标，计算出所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的初始笔迹坐标；

笔迹坐标跟踪模块，用于根据所述初始笔迹坐标、以及所述位置传感器感测到的所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后发生的位移变化，计算得到所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后的每个时刻相对于前一时刻的相对笔迹坐标；

数据同步传输模块，用于将所述参考坐标、所述初始笔迹坐标、所述相对笔迹坐标以及所述笔芯底端的压力数值同步传至移动设备。

优选地，所述参考图案中预存有纸张编号；

所述笔迹平面识别模块识别预存于所述参考图案中的纸张编号，并将所述纸张编号发送至所述数据同步传输模块；

所述数据同步传输模块将所述纸张编号传至移动设备。

优选地，所述参考图案未预存有纸张编号，

所述笔迹平面识别模块记录该所述参考图案，并将该所述参考图案作为该纸张的纸张编号，并将所述参考图案发送至所述数据同步传输模块；

所述同步传输模块将所述参考图案传至移动设备。

本发明实施例还提供一种用于移动设备识别笔迹的装置，与如上所述的装置配合使用，所述移动设备设有屏幕，包括：

数据接收模块，接收所述电子笔传送过来的参考坐标、初始笔迹坐标、相对笔迹坐标以及压力数值；

坐标建立模块，将所述参考点的参考坐标转换为移动设备屏幕上的参考显示坐标，建立参考坐标系；

数据处理模块，根据所述初始笔迹坐标，转换为该初始笔迹坐标在所述参考坐标系内的初始笔迹显示坐标；根据相对笔迹坐标，转换为该相对笔迹坐标在所述参考坐标系内的相对笔迹显示坐标；以及，根据电子笔的笔芯在所述初始笔迹坐标以及所述相对笔迹坐标承受的压力数值得到笔迹线条的粗细；

笔迹显示模块，将初始笔迹显示坐标、以及相对笔迹显示坐标连接起来，并将笔迹显示在所述移动设备的屏幕中。

优选地，所述数据接收模块接收所述电子笔发送的纸张编号；

数据处理模块检索是否存储有该纸张编号；如有，则打开该纸张编号对应的电子纸张；如没有，则根据该纸张编号重新建立电子纸张。

优选地，所述数据接收模块接收所述电子笔发送的参考图案；

数据处理模块检索是否存储有该参考图案；如有，则打开该参考图案对应的电子纸张；如没有，则根据该参考图案重新建立电子纸张。

本发明实施例还提供一种用于电子笔识别笔迹的系统，包括：如上所述的用于电子笔的装置，以及如上所述的用于移动设备的装置。

本发明实施例还提供一种用于电子笔识别笔迹的方法，所述电子笔具有笔壳、笔芯、压力传感器、摄像头、角度传感器、位置传感器、以及处理芯片；

所述摄像头位于所述电子笔的顶端，所述压力传感器、所述角度传感器、所述位置传感器以及所述处理芯片均位于所述笔壳内；

包括以下步骤：

a1、在所述压力传感器感测到的所述笔芯从底端承受的压力由零变化为非零时识别出所述电子笔在放置于水平面的纸张发生了手写事件；并将在手写事件中实时获得的所述笔芯的底端承受的压力数值传至数据同步传输模块；

a2、依据所述摄像头拍摄到的预先形成在所述放置于水平面的纸张的至少三个不共线的参考图案，确定由所述至少三个不共线的参考图案所形成的平面为笔迹坐标平面、并在所述笔迹坐标平面中获得所述至少三个不共线的参考图案之间的相对位置坐标；

a3、将所述至少三个不共线的参考图案中的一个确定为坐标零点、其余的任意两个确定为坐标参考点，并依据所述相对位置坐标计算出所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标；

a4、依据所述摄像头拍摄的所述三个不共线的参考图案的形变和尺寸变化，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻分别与所述坐标零点和两个所述坐标参考点之间的直线距离；

a5、根据所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标、所述直线距离，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的三维起始坐标；

a6、根据所述角度传感器感测到的所述笔壳的倾斜角度、所述电子笔在顶端与底端之间的长度、以及所述三维起始坐标，计算出所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的初始笔迹坐标；

a7、根据所述初始笔迹坐标、以及所述位置传感器感测到的所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后发生的位移变化，计算得到所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后的每个时刻相对于前一时刻的相对笔迹坐标；

a8、将所述参考坐标、所述初始笔迹坐标、所述相对笔迹坐标以及所述笔芯底端的压力数值同步传至移动设备。

优选地，所述参考图案中预存有纸张编号；

在步骤a2中，识别预存于所述参考图案中的纸张编号，并将所述纸张编号发送至步骤a8；

在步骤a8中，将所述纸张编号传至移动设备。

优选地，所述参考图案未预存有纸张编号，

在步骤a2中，记录该所述参考图案，并将该所述参考图案作为该纸张的纸张编号，并将所述参考图案发送至步骤a8；

在步骤a8中，将所述参考图案传至移动设备。

本发明实施例还提供一种用于移动设备识别笔迹的方法，与如上所述的方法配合使用，所述移动设备设有屏幕，其特征在于，包括：

b1、接收所述电子笔传送过来的参考坐标、初始笔迹坐标、相对笔迹坐标以及压力数值；

b2、将所述参考点的参考坐标转换为移动设备屏幕上的参考显示坐标，建立参考坐标系；

b3、根据所述初始笔迹坐标，转换为该初始笔迹坐标在所述参考坐标系内的初始笔迹显示坐标；根据相对笔迹坐标，转换为该相对笔迹坐标在所述参考坐标系内的相对笔迹显示坐标；以及，根据电子笔的笔芯在所述初始笔迹坐标以及所述相对笔迹坐标承受的压力数值得到笔迹线条的粗细；

b4、将初始笔迹显示坐标、以及相对笔迹显示坐标连接起来，并将笔迹显示在所述移动设备的屏幕中。

优选地，本发明实施例的方法还包括：

在步骤a1中，接收所述电子笔发送的纸张编号；

在步骤a3中，检索是否存储有该纸张编号；如有，则打开该纸张编号对应的电子纸张；如没有，则根据该纸张编号重新建立电子纸张。

优选地，本发明实施例的方法还包括：

在步骤a1中，接收所述电子笔发送的参考图案；

在步骤a3中，数据分析模块检索是否存储有该参考图案；如有，则打开该参考图案对应的电子纸张；如没有，则根据该参考图案重新建立电子纸张。

本发明实施例还提供一种用于电子笔识别笔迹的方法，包括：如上所述的用于电子笔的方法，以及如上所述的用于移动设备的方法。

本发明的识别笔迹的系统及方法，通过电子笔在设有图案的纸张上书写，并通过设在纸张上的图案进行笔迹坐标的定位，得出电子笔在一次手写事件中的起始笔迹坐标和相对笔迹坐标，并将各个笔迹坐标在移动设备中转换成为显示坐标显示，并经由移动设备将各个显示笔迹依次连接起来，从而可以真实反映用户的笔迹。

附图说明

图1为本发明实施例的电子笔的结构示意图；

图2为本发明实施例的电子笔在纸张中书写时定位的示意图；

图3为本发明实施例的用于电子笔中的识别笔迹的方法流程图；

图4为本发明实施例的用于移动设备中的识别笔迹的方法流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并参见附图，对本发明进行详细说明。

本发明提供一种识别笔迹的电子笔，如图1和图2所示，设有笔芯5、笔壳6和供电电源2，包括：压力传感器7、摄像头1、角度传感器3、位置传感器8、以及处理芯片4；

所述摄像头1位于所述电子笔的顶端，所述压力传感器7、所述角度传感器3、所述位置传感器8以及所述处理芯片4均位于所述笔壳6内；

所述装置承载于所述处理芯片4、并包括：

手写事件感知模块，用于在所述压力传感器7感测到的所述笔芯5从底端承受的压力由零变化为非零时识别出所述电子笔在放置于水平面的纸张发生了手写事件；并将在手写事件中实时获得的所述笔芯5的底端承受的压力数值传至数据同步传输模块；

笔迹平面识别模块，用于依据所述摄像头1拍摄到的预先形成在所述放置于水平面的纸张的至少三个不共线的参考图案，确定由所述至少三个不共线的参考图案所形成的平面为笔迹坐标平面、并在所述笔迹坐标平面中获得所述至少三个不共线的参考图案之间的相对位置坐标。该模块不光可以识别纸张上的图案，将图案所在的位置作为参考坐标点，以在后续的步骤中利用其进行笔迹定位，还可以读取图案的信息，具体过程将在后续内容中叙述。

需要说明的是，在本发明实施例中，将电子笔的用于书写的一端定义为手写端，另一端为末端。实际使用时，并不限于此一种定义方式，其余的定义方式本发明不再赘述。

另外，相对位置坐标的获得过程并非本发明的发明点，本领域技术人员可以通过现有技术中公开的内容获得，所以在本实施例中便不再赘述。

零点坐标建立模块，用于将所述至少三个不共线的参考图案中的一个确定为坐标零点M0、其余的任意两个确定为坐标参考点M1和M2，并依据所述相对位置坐标计算出所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标；

直线距离计算模块，用于依据所述摄像头1拍摄的所述三个不共线的参考点M0、M1和M2的参考图案的形变和尺寸变化，计算出所述摄像头1在所述手写事件发生的初始时刻分别与所述坐标零点M0、两个所述坐标参考点M1和M2之间的直线距离S0、S1和S2。对于该直线距离的获得过程，并非本发明所要讨论的重点，且本领域技术人员依据现有技术便可以获得，本发明实施例便不再对此参数的获得过程赘述。

拍摄坐标计算模块，用于根据所述坐标参考点M1、M2相对于所述坐标零点M0的参考坐标、所述直线距离S0、S1和S2，计算出所述摄像头1在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的三维起始坐标En（X_En，Y_En，Z_En）；

笔迹坐标计算模块，用于根据所述角度传感器3感测到的所述笔壳6的倾斜角度、所述电子笔在顶端与底端之间的长度、以及所述三维起始坐标En（X_En，Y_En，Z_En），计算出所述笔芯5的底端在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点M0的初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)。本实施例中，角度传感器3为陀螺仪，且陀螺仪内设有加速器，可以感知电子笔笔壳6的倾斜角度。

用户在书写过程中，很多时候都在连续书写。当连续书写的过程很快时，仅靠识别笔芯5的底端相对于坐标零点M0的定位来得到笔迹坐标，会使处理芯片4的计算过程变得复杂。所以，在一次连续手写过程中，通过识别下一时刻的笔芯5的底端相对于本时刻的笔芯5底端的相对坐标，以得到在一次手写过程中的除去初始笔迹坐标以外的相对笔迹坐标。

笔迹坐标跟踪模块，用于根据所述初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)、以及所述位置传感器8感测到的所述笔芯5的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后发生的位移变化，计算得到所述笔芯5的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后的每个时刻相对于前一时刻的相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)；其中，一次手写事件的过程即从笔芯5接触纸张到离开纸张的过程。当用户在连续手写时，陀螺仪在间隔时间t内检测当前的笔芯5底端相对于上一时刻的笔芯5底端的相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)。间隔时间t可以自行设定，以笔迹不失真为前提。具体的参数t的选择，本发明就不再赘述。

数据同步传输模块，用于将所述参考坐标、所述初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)、所述相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)以及所述笔芯5底端的压力数值同步传至移动设备。

需要说明的是，本实施例中的各个模块可以位于同一处理芯片4内，也可以位于电子笔内的不同处理芯片4内，均可以实现本发明的进行笔迹识别的功能。

进一步地，当需要用到多张纸张时，仅仅通过电子笔识别笔迹的各个点的笔迹坐标还不能满足需要。此时，就需要给每个纸张对应有纸张编号。纸张编号可以预存在所述图案中，也可以将图案本身作为纸张编号。

当参考图案中预存有纸张编号：所述笔迹平面识别模块识别预存于所述参考图案中的纸张编号，并将所述纸张编号发送至所述数据同步传输模块；所述数据同步传输模块将所述纸张编号传至移动设备。

当所述参考图案未预存有纸张编号：所述笔迹平面识别模块记录该所述参考图案，并将该所述参考图案作为该纸张的纸张编号，并将所述参考图案发送至所述数据同步传输模块；所述同步传输模块将所述参考图案传至移动设备。

由上述内容可以看出，利用本发明实施例的电子笔，可以识别笔迹的各个点，并将点的绝对坐标同步发至移动设备，从而使笔迹可以在移动设备中还原。同时，完成笔迹的显示还需要用到可以使电子笔进行定位的纸张，以及可以接收数据并进行处理以显示笔迹的移动设备。下面分别对纸张和移动设备中的装置进行说明。

本发明的纸张如图2所示，包括：设于纸张不同边沿上的图案，以确定笔迹点的参考坐标。其中，图案可以为多个，本实施例中的图案为四个（M0、M1、M2、M3），分别位于所述纸张的四个边角处。

图案可以打印获得，也可以手动获得。所述图案可以为打印的图案，包括但不限于二维码、条形码等。打印的图案可以为人眼可见的图案，也可以为人的肉眼无法识别的图案；还可以为一些特殊的材质，如高反光或透光的材质。图案的要求是可以被摄像头1捕捉到。通过打印机和设计好的软件，在纸张的4个边角处，打印出4个特殊的图案作为参考点。所属的软件指的是，可以按照一定的规则生成不同的图案，且可以被电子笔的处理器解读出图案的信息，包括纸张编号等。

在打印时，在图案中可以预存有使电子笔读取并传至移动设备中的纸张编号，以使在所述移动设备中建立对应该纸张编号的电子纸张。或者，图案可以为手动获得，如用户自定义的正方形、三角形、圆形等图案，其中并未预存有纸张编号，所述图案使电子笔读取并传至移动设备中，以使在所述移动设备中建立对应该图案的电子纸张。移动设备创建对应的电子纸张的过程将在下述内容中详细说明。

本发明实施例还提供一种用于移动设备识别笔迹的装置，与如上所述的装置配合使用，所述移动设备设有屏幕，其特征在于，包括：

数据接收模块，接收所述电子笔传送过来的参考坐标、初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)、相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)以及压力数值；

坐标建立模块，将所述参考点的参考坐标转换为移动设备屏幕上的参考显示坐标，建立参考坐标系；

数据处理模块，根据所述初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)，转换为该初始笔迹坐标在所述参考坐标系内的初始笔迹显示坐标；根据相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)，转换为该相对笔迹坐标在所述参考坐标系内的相对笔迹显示坐标。各个笔迹坐标的采集间隔为间隔时间t，以保证各个笔迹坐标的依次连接生成的笔迹线不会失真。并且，该模块根据电子笔的笔芯在所述初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)以及所述相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)承受的压力数值得到笔迹线条的粗细。对于此过程，本发明实施例不再赘述。

笔迹显示模块，将初始笔迹显示坐标、以及相对笔迹显示坐标连接起来，并将笔迹显示在所述移动设备的屏幕中。另外，笔迹显示模块增加用户设置的线型特效，显示在移动设备的屏幕上，显示不同的线型效果。

另外，为了使用户可以手动调整所述参考坐标的位置，移动设备还包括位置校准模块。

进一步地，移动设备会建立电子纸张。移动设备会建立电子纸张。当电子笔发送的数据中包含纸张编号时：所述数据接收模块接收所述电子笔发送的纸张编号；数据分析模块检索是否存储有该纸张编号；如有，则打开该纸张编号对应的电子纸张；如没有，则根据该纸张编号重新建立电子纸张。

当电子笔发送的数据不包含纸张编号，只包含图案本身时：所述数据接收模块接收所述电子笔发送的图案；数据分析模块检索是否存储有该图案；如有，则打开该图案对应的电子纸张；如没有，则根据该图案重新建立电子纸张。

本发明实施例还提供一种识别笔迹的系统，包括如上所述的用于电子笔的装置、以及如上所述的用于移动设备的装置。

由上述内容可以看出，本发明的识别笔迹的系统，通过电子笔在纸张上书写，并通过设在纸张上的图案进行笔迹的定位，得出起始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)和相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)，并将其参考坐标、起始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)和相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)同步发送至移动设备，移动设备分析参考坐标并建立参考坐标系，并将各个笔迹坐标转换成为显示坐标显示，并将各个显示坐标依次连接起来，从而可以将用户的笔迹真实反映出来。

同时，电子笔同步发送笔芯在各个笔迹坐标承受的压力数值到移动设备，使移动设备根据笔芯承受的压力数值得到笔迹线条的粗细。

以上是本发明实施例的装置部分，下面对与本发明实施例的装置相对应的方法步骤进行说明。

本发明实施例还提供一种识别笔迹的方法，如图3所示，所述电子笔如图1所示，具有笔壳6、笔芯5、压力传感器7、摄像头1、角度传感器3、位置传感器8、以及处理芯片4；

所述摄像头1位于所述电子笔的顶端，所述压力传感器7、所述角度传感器3、所述位置传感器8以及所述处理芯片4均位于所述笔壳6内；

包括以下步骤：

a1、在所述压力传感器7感测到的所述笔芯5从底端承受的压力由零变化为非零时识别出所述电子笔在放置于水平面的纸张发生了手写事件；并将在手写事件中实时获得的所述笔芯5的底端承受的压力数值传至数据同步传输模块；

a2、依据所述摄像头1拍摄到的预先形成在所述放置于水平面的纸张的至少三个不共线的参考图案，确定由所述至少三个不共线的参考图案所形成的平面为笔迹坐标平面、并在所述笔迹坐标平面中获得所述至少三个不共线的参考图案之间的相对位置坐标。该模块不光可以识别纸张上的图案，将图案所在的位置作为参考坐标点，以在后续的步骤中利用其进行笔迹定位，还可以读取图案的信息，具体过程将在后续内容中叙述。本实施例中，笔迹坐标平面为XY平面。

a3、将所述至少三个不共线的参考图案中的一个确定为坐标零点M0、其余的任意两个确定为坐标参考点M1和M2，并依据所述相对位置坐标计算出所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标；

a4、依据所述摄像头1拍摄的所述三个不共线的参考点M0、M1和M2的参考图案的形变和尺寸变化，计算出所述摄像头1在所述手写事件发生的初始时刻分别所述坐标零点M0、两个所述坐标参考点M1和M2之间的直线距离S0、S1和S2。对于该直线距离的获得过程，本领域技术人员依据现有技术便可以获得，本发明实施例便不再对此参数的获得过程赘述。

a5、根据所述坐标参考点M1、M2相对于所述坐标零点M0的参考坐标、所述直线距离S0、S1和S2，计算出所述摄像头1在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的三维起始坐标En（X_En，Y_En，Z_En）。

a6、根据所述角度传感器3感测到的所述笔壳6的倾斜角度、所述电子笔在顶端与底端之间的长度、以及所述三维起始坐标En（X_En，Y_En，Z_En），计算出所述笔芯5的底端在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点M0的初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)。本实施例中，角度传感器3为陀螺仪，且陀螺仪内设有加速器，可以感知电子笔笔壳6的倾斜角度。

用户在书写过程中，很多时候都在连续书写。当连续书写的过程很快时，仅靠识别笔芯5的底端相对于坐标零点M0的定位来得到笔迹坐标，会使处理芯片4的计算过程变得复杂。所以，在一次连续手写过程中，通过识别下一时刻的笔芯5的底端相对于本时刻的笔芯5底端的相对坐标，以得到在一次手写过程中的除去初始笔迹坐标以外的相对笔迹坐标。

a7、根据所述初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)、以及所述位置传感器8感测到的所述笔芯5的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后发生的位移变化，计算得到所述笔芯5的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后的每个时刻相对于前一时刻的相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)；其中，一次手写事件的过程即从笔芯5接触纸张到离开纸张的过程。当用户在连续手写时，陀螺仪3在间隔时间t内检测当前的笔芯5底端相对于上一时刻的笔芯5底端的相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)。间隔时间t可以自行设定，以笔迹不失真为前提。具体的参数t的选择，本发明就不再赘述。

a8、将所述参考坐标、所述初始笔迹坐标Pn(X_Pn，Y_Pn)、所述相对笔迹坐标P'n(X'_Pn，Y'_Pn)以及所述笔芯5底端的压力数值同步传至移动设备。

进一步地，当需要用到多张纸张时，仅仅通过电子笔识别笔迹的各个点的笔迹坐标还不能满足需要。此时，就需要给每个纸张对应有纸张编号。纸张编号可以预存在所述图案中，也可以将图案本身作为纸张编号。

当参考图案中预存有纸张编号：在步骤a2中，识别预存于所述参考图案中的纸张编号，并将所述纸张编号发送至步骤a8；在步骤a8中，将所述纸张编号传至移动设备。

当参考图案未预存有纸张编号：在步骤a2中，记录该所述参考图案，并将该所述参考图案作为该纸张的纸张编号，并将所述参考图案发送至步骤a8；在步骤a8中，将所述参考图案传至移动设备。

本发明实施例还提供一种用于移动设备识别笔迹的方法，如图4所示，与如上所述的用于电子笔识别笔迹的方法配合使用，所述移动设备设有屏幕，其特征在于，包括：

b1、接收所述电子笔传送过来的参考坐标、初始笔迹坐标、相对笔迹坐标以及压力数值；

b2、将所述参考点的参考坐标转换为移动设备屏幕上的参考显示坐标，建立参考坐标系；

b3、根据所述初始笔迹坐标，转换为该初始笔迹坐标在所述参考坐标系内的初始笔迹显示坐标；根据相对笔迹坐标，转换为该相对笔迹坐标在所述参考坐标系内的相对笔迹显示坐标；以及，根据电子笔的笔芯在所述初始笔迹坐标以及所述相对笔迹坐标承受的压力数值得到笔迹线条的粗细；

b4、将初始笔迹显示坐标、以及相对笔迹显示坐标连接起来，并将笔迹显示在所述移动设备的屏幕中。

进一步地，当参考图案中预存有纸张编号，本方法还包括：

在步骤a1中，接收所述电子笔发送的纸张编号；

在步骤a3中，检索是否存储有该纸张编号；如有，则打开该纸张编号对应的电子纸张；如没有，则根据该纸张编号重新建立电子纸张。

进一步地，当参考图案中未预存有纸张编号，本方法还包括：

在步骤a1中，接收所述电子笔发送的参考图案；

在步骤a3中，数据分析模块检索是否存储有该参考图案；如有，则打开该参考图案对应的电子纸张；如没有，则根据该参考图案重新建立电子纸张。

本发明实施例还提供一种用于电子笔识别笔迹的方法，包括：如上所述的用于电子笔的方法，以及如上所述的用于移动设备的方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种用于电子笔识别笔迹的装置，其特征在于，所述电子笔具有笔壳、笔芯、压力传感器、摄像头、角度传感器、位置传感器、以及处理芯片；

所述摄像头位于所述电子笔的顶端，所述压力传感器、所述角度传感器、所述位置传感器以及所述处理芯片均位于所述笔壳内；

所述装置承载于所述处理芯片、并包括：

手写事件感知模块，用于在所述压力传感器感测到的所述笔芯从底端承受的压力由零变化为非零时识别出所述电子笔在放置于水平面的纸张发生了手写事件；并将在手写事件中实时获得的所述笔芯的底端承受的压力数值传至数据同步传输模块；

笔迹平面识别模块，用于依据所述摄像头拍摄到的预先形成在所述放置于水平面的纸张的至少三个不共线的参考图案，确定由所述至少三个不共线的参考图案所形成的平面为笔迹坐标平面、并在所述笔迹坐标平面中获得所述至少三个不共线的参考图案之间的相对位置坐标；

零点坐标建立模块，用于将所述至少三个不共线的参考图案中的一个确定为坐标零点、其余的任意两个确定为坐标参考点，并依据所述相对位置坐标计算出所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标；

直线距离计算模块，用于依据所述摄像头拍摄的所述三个不共线的参考图案的形变和尺寸变化，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻分别与所述坐标零点和两个所述坐标参考点之间的直线距离；

拍摄坐标计算模块，用于根据所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标、所述直线距离，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的三维起始坐标；

笔迹坐标计算模块，用于根据所述角度传感器感测到的所述笔壳的倾斜角度、所述电子笔在顶端与底端之间的长度、以及所述三维起始坐标，计算出所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的初始笔迹坐标；

笔迹坐标跟踪模块，用于根据所述初始笔迹坐标、以及所述位置传感器感测到的所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后发生的位移变化，计算得到所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后的每个时刻相对于前一时刻的相对笔迹坐标；

数据同步传输模块，用于将所述参考坐标、所述初始笔迹坐标、所述相对笔迹坐标以及所述笔芯底端的压力数值同步传至移动设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考图案中预存有纸张编号；

所述笔迹平面识别模块识别预存于所述参考图案中的纸张编号，并将所述纸张编号发送至所述数据同步传输模块；

所述数据同步传输模块将所述纸张编号传至移动设备。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考图案未预存有纸张编号，

所述笔迹平面识别模块记录该所述参考图案，并将该所述参考图案作为该纸张的纸张编号，并将所述参考图案发送至所述数据同步传输模块；

所述同步传输模块将所述参考图案传至移动设备。

4.一种用于移动设备识别笔迹的装置，与如权利要求1-3任一项所述的装置配合使用，所述移动设备设有屏幕，其特征在于，包括：

数据接收模块，接收所述电子笔传送过来的参考坐标、初始笔迹坐标、相对笔迹坐标以及压力数值；

坐标建立模块，将所述参考点的参考坐标转换为移动设备屏幕上的参考显示坐标，建立参考坐标系；

数据处理模块，根据所述初始笔迹坐标，转换为该初始笔迹坐标在所述参考坐标系内的初始笔迹显示坐标；根据相对笔迹坐标，转换为该相对笔迹坐标在所述参考坐标系内的相对笔迹显示坐标；以及，根据电子笔的笔芯在所述初始笔迹坐标以及所述相对笔迹坐标承受的压力数值得到笔迹线条的粗细；

笔迹显示模块，将初始笔迹显示坐标、以及相对笔迹显示坐标连接起来，并将笔迹显示在所述移动设备的屏幕中。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据接收模块接收所述电子笔发送的纸张编号；

数据处理模块检索是否存储有该纸张编号；如有，则打开该纸张编号对应的电子纸张；如没有，则根据该纸张编号重新建立电子纸张。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据接收模块接收所述电子笔发送的参考图案；

数据处理模块检索是否存储有该参考图案；如有，则打开该参考图案对应的电子纸张；如没有，则根据该参考图案重新建立电子纸张。

7.一种用于电子笔识别笔迹的系统，其特征在于，包括：如权利要求1-3任一项所述的用于电子笔的装置，以及根据权利要求4-6任一项所述的用于移动设备的装置。

8.一种用于电子笔识别笔迹的方法，其特征在于，所述电子笔具有笔壳、笔芯、压力传感器、摄像头、角度传感器、位置传感器、以及处理芯片；

所述摄像头位于所述电子笔的顶端，所述压力传感器、所述角度传感器、所述位置传感器以及所述处理芯片均位于所述笔壳内；

包括以下步骤：

a1、在所述压力传感器感测到的所述笔芯从底端承受的压力由零变化为非零时识别出所述电子笔在放置于水平面的纸张发生了手写事件；并将在手写事件中实时获得的所述笔芯的底端承受的压力数值传至数据同步传输模块；

a2、依据所述摄像头拍摄到的预先形成在所述放置于水平面的纸张的至少三个不共线的参考图案，确定由所述至少三个不共线的参考图案所形成的平面为笔迹坐标平面、并在所述笔迹坐标平面中获得所述至少三个不共线的参考图案之间的相对位置坐标；

a3、将所述至少三个不共线的参考图案中的一个确定为坐标零点、其余的任意两个确定为坐标参考点，并依据所述相对位置坐标计算出所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标；

a4、依据所述摄像头拍摄的所述三个不共线的参考图案的形变和尺寸变化，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻分别与所述坐标零点和两个所述坐标参考点之间的直线距离；

a5、根据所述坐标参考点相对于所述坐标零点的参考坐标、所述直线距离，计算出所述摄像头在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的三维起始坐标；

a6、根据所述角度传感器感测到的所述笔壳的倾斜角度、所述电子笔在顶端与底端之间的长度、以及所述三维起始坐标，计算出所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻相对于所述坐标零点的初始笔迹坐标；

a7、根据所述初始笔迹坐标、以及所述位置传感器感测到的所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后发生的位移变化，计算得到所述笔芯的底端在所述手写事件发生的初始时刻之后的每个时刻相对于前一时刻的相对笔迹坐标；

a8、将所述参考坐标、所述初始笔迹坐标、所述相对笔迹坐标以及所述笔芯底端的压力数值同步传至移动设备。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参考图案中预存有纸张编号；

在步骤a2中，识别预存于所述参考图案中的纸张编号，并将所述纸张编号发送至步骤a8；

在步骤a8中，将所述纸张编号传至移动设备。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参考图案未预存有纸张编号，

在步骤a2中，记录该所述参考图案，并将该所述参考图案作为该纸张的纸张编号，并将所述参考图案发送至步骤a8；

在步骤a8中，将所述参考图案传至移动设备。

11.一种用于移动设备识别笔迹的方法，与如权利要求8-10任一项所述的方法配合使用，所述移动设备设有屏幕，其特征在于，包括：

b1、接收所述电子笔传送过来的参考坐标、初始笔迹坐标、相对笔迹坐标以及压力数值；

b2、将所述参考点的参考坐标转换为移动设备屏幕上的参考显示坐标，建立参考坐标系；

b3、根据所述初始笔迹坐标，转换为该初始笔迹坐标在所述参考坐标系内的初始笔迹显示坐标；根据相对笔迹坐标，转换为该相对笔迹坐标在所述参考坐标系内的相对笔迹显示坐标；以及，根据电子笔的笔芯在所述初始笔迹坐标以及所述相对笔迹坐标承受的压力数值得到笔迹线条的粗细；

b4、将初始笔迹显示坐标、以及相对笔迹显示坐标连接起来，并将笔迹显示在所述移动设备的屏幕中。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

在步骤a1中，接收所述电子笔发送的纸张编号；

在步骤a3中，检索是否存储有该纸张编号；如有，则打开该纸张编号对应的电子纸张；如没有，则根据该纸张编号重新建立电子纸张。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

在步骤a1中，接收所述电子笔发送的参考图案；

在步骤a3中，数据分析模块检索是否存储有该参考图案；如有，则打开该参考图案对应的电子纸张；如没有，则根据该参考图案重新建立电子纸张。

14.一种用于电子笔识别笔迹的方法，其特征在于，包括：如权利要求8-10任一项所述的用于电子笔的方法，以及根据权利要求11-13任一项所述的用于移动设备的方法。

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