CN108549879A - 一种点阵图像的处理方法 - Google Patents

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CN108549879A CN201810403889.6A CN201810403889A CN108549879A CN 108549879 A CN108549879 A CN 108549879A CN 201810403889 A CN201810403889 A CN 201810403889A CN 108549879 A CN108549879 A CN 108549879A
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Abstract

本发明实施例涉及一种点阵图像的处理方法，包括：识别装置接收用户输入的书写压力；当书写压力到达预设压力阈值时，采集所经过的点阵区域的图像数据；根据图像数据的采集时间生成图像数据的帧信息；对图像数据进行二值化处理，得到第一点阵图像；在第一点阵图像中截取第二点阵图像；在第二点阵图像中截取第三点阵图像得到编码信息；判断编码信息与码本列表中的代码值是否匹配；当不匹配时，对第一点阵图像进行角度迭代处理，直至迭代修正后的第三点阵图像的编码信息与码本列表中的代码值相匹配；当匹配时，根据代码值生成第三点阵图像的中心点坐标；根据书写压力获取相对应的线宽值、坐标信息、采集时间和书写压力生成书写轨迹。

Description

一种点阵图像的处理方法
技术领域
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种点阵图像的处理方法。
背景技术
随着信息技术的飞速发展，人们日益普遍地使用计算机来生产、处理、交换和传播各种形式的信息。信息技术逐渐改变着人们的生活习惯。传统的利用纸张和笔进行书写的方式无法进行信息化处理，因此无法满足人们的需要。
现有技术中一般通过数码笔和上位机实现笔迹的还原和数字化存储，现有的数码笔只能进行图像的采集，在书写完成后将所有采集到的图像上传至上位机，上位机对图像进行处理从而得到书写笔迹，这种方法不能对书写过程进行再现，图像数据上传量大，造成笔迹还原速度慢；而且上位机直接对采集到的原始图像进行编解码，数据处理量大，在书写过程中，如果用户握笔的姿势以及点阵基底的摆放角度发生偏差，上位机无法识别，从而造成笔迹还原精度低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种点阵图像的处理方法，书写过程中数码笔采集图像数据并截取部分所需图像进行编解码，大大提高了处理速度，且能够根据采集到的书写压力和书写时间对书写轨迹进行等速再现；通过旋转和倾斜角度的迭代实现对点阵图像的修正，从而实现对握笔的姿势以及点阵基底的摆放的修正，提高解码的成功率，进而提高笔迹还原精准度。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种点阵图像的处理方法，包括：
识别装置接收用户输入的书写压力；
判断所述书写压力是否到达预设压力阈值；
当所述书写压力到达所述预设压力阈值时，根据所述书写压力生成图像采集指令；
采集所经过的点阵区域的图像数据，并记录所述图像数据的采集时间和所述书写压力；
根据所述图像数据的采集时间生成所述图像数据的帧信息；
对所述图像数据进行二值化处理，得到第一点阵图像；
根据预设规则，在所述第一点阵图像中截取第二点阵图像；
对所述第二点阵图像进行点阵识别处理，得到多个点阵点；
计算相邻点阵点之间的距离，并对所述计算得到的相邻点阵点之间的距离进行处理，得到预设间距；
选取所述相邻点阵点之间的距离在预设阈值范围内的点阵点作为特征点阵组；
将所述特征点阵组中的点阵点进行连线，并确定所述连线方向；
选取所述第二点阵图像的中心点，根据所述预设间距和所述连线的方向生成网格；
在第二点阵图像中截取第三点阵图像；
根据第三点阵图像中各个点阵点的像素值和第二点阵图像中各个点阵点的像素值，确定所述第三点阵图像的中心点和所述第二点阵图像的中心点的之间的第一偏移量；
根据所述第三点阵图像中点阵点偏移所述网格中心点的方向得到编码信息；
判断所述编码信息与码本列表中的代码值是否匹配；
当所述编码信息与码本列表中的代码值不匹配时，根据预设步长数据和预设角度范围数据对所述第一点阵图像进行角度迭代处理，直至迭代修正后的第三点阵图像的编码信息与所述码本列表中的代码值相匹配；其中，所述角度迭代处理包括对所述第一点阵图像进行旋转角度迭代处理和倾斜角度迭代处理；
当所述编码信息与码本列表中的代码值匹配时，根据所述代码值生成第三点阵图像的中心点坐标；
根据所述第一偏移量对所述第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息；
根据所述图像数据的坐标信息和相对应的帧信息、采集时间、所述书写压力生成数据包，发送给上位机；
所述上位机对所述数据包进行解析，得到所述帧信息、坐标信息、采集时间和所述书写压力；
判断当前帧信息与上一帧信息是否连续；
当连续时，根据所述书写压力获取相对应的线宽值，并根据所述坐标信息、采集时间和所述书写压力生成书写轨迹。
优选的，在所述识别装置接收用户输入的书写压力之前，所述方法还包括：
上位机获取识别装置的书写端阴影位置的第一坐标；
在识别装置采集的第一图像中截取第二图像；
获取第二图像的起始点坐标；
根据所述书写端阴影位置的第一坐标和所述第二图像的起始点坐标，确定所述识别装置的书写端与所述第二图像的中心点之间的第二偏移量。
进一步优选的，所述根据所述第一偏移量对所述第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息具体为：
根据所述第一偏移量和第二偏移量对所述第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息。
优选的，所述对所述第一点阵图像进行旋转角度迭代处理具体包括：
获取预设的旋转角度数据；
依次遍历所述第一点阵图像中的每个所述点阵点，根据所述预设的旋转角度数据在第一范围内对每个所述点阵点进行一次或多次水平旋转处理。
进一步优选的，所述倾斜角度迭代处理具体包括：
获取预设的倾斜角度数据；
确定所述第一点阵图像中每个所述点阵点之间的距离变化；
当所述距离变化为增大时，依次遍历所述第一点阵图像中的每个所述点阵点，根据所述预设的倾斜角度数据在第二范围内对每个所述点阵点进行一次或多次垂直旋转处理；
当所述距离变化为减小时，依次遍历所述第一点阵图像中的每个所述点阵点，根据所述预设的倾斜角度数据在第三范围内对每个所述点阵点进行一次或多次垂直旋转处理。
优选的，在所述判断当前帧信息与上一帧信息是否连续之后，所述方法还包括：
当不连续时，根据当前帧信息与上一帧信息得到丢失帧信息；
将所述丢失帧信息发送给所述识别装置；
所述识别装置根据所述丢失帧信息获取相对应的帧信息、坐标信息、采集时间和书写压力，并生成数据包返回给所述上位机。
优选的，在所述根据所述代码值生成第三点阵图像的中心点坐标之后，所述方法还包括：
获取所述中心点坐标的多个邻近点的代码值；
根据所述多个邻近点的代码值更新所述码本列表。
优选的，在所述上位机对所述数据包进行解析之前，所述方法还包括：
所述上位机建立书写压力和线宽值之间的关联关系，并根据所述关联关系生成压力-线宽曲线。
优选的，在所述根据所述图像数据的采集时间生成所述图像数据的帧信息之后，所述方法还包括：
建立所述图像数据的帧信息、采集时间和所述书写压力之间的关联关系。
优选的，所述对所述图像数据进行二值化处理，得到第一点阵图像具体包括：
将所述图像数据中每个像素的像素值与所述预设像素值进行对比；
根据所述对比结果对所述图像数据中的每个像素进行赋值；
根据所述每个像素的赋值得到所述第一点阵图像。
本发明实施例提供的一种点阵图像的处理方法，书写过程中数码笔采集图像数据并截取部分所需图像进行编解码，大大提高了处理速度，且能够根据采集到的书写压力和书写时间对书写轨迹进行等速再现；通过旋转和倾斜角度的迭代实现对点阵图像的修正，从而实现对握笔的姿势以及点阵基底的摆放的修正，提高解码的成功率，进而提高笔迹还原精准度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的位置校正方法；
图2为本发明实施例提供的一种书写端阴影位置和第二图像位置关系示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种书写端阴影位置和第二图像位置关系示意图；
图4为本发明实施例提供的一种点阵图像的处理方法流程图；
图5为本发明实施例提供的一种点阵区域示意图；
图6为本发明实施例提供的一种网格示意图；
图7为本发明实施例提供的一种编码单元示意图；
图8为本发明实施例提供的一种垂直状态采集的第一点阵图像的示意图；
图9为本发明实施例提供的一种旋转状态采集的第一点阵图像的示意图；
图10a为本发明实施例提供的一种倾斜状态采集的第一点阵图像的示意图；
图10b为本发明实施例提供的另一种倾斜状态采集的第一点阵图像的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提供的点阵图像的处理方法是基于识别装置实现的，识别装置是具有图像采集、识别和处理功能的设备，为方便用户书写在具体的应用中识别装置可以通过数码笔实现，由于数码笔中配件的尺寸误差、安装误差等因素，导致每支装配好的数码笔的图像采集位和书写端之间的相对距离都不尽相同，因此在数码笔出厂前需要通过上位机测得图像采集中心位置和书写端之间的偏移量，因此下面首先对图像采集中心位置和书写端之间的偏移量的获取进行描述，为描述清楚与后面的偏移量作区分，将此偏移量在下述过程中称作第二偏移量。
图像采集中心位置和书写端之间的偏移量的获取是通过识别装置和上位机实现的，图1为本发明实施例提供的位置校正方法，如图1所示，所述校正方法包括如下步骤：
步骤101，上位机获取识别装置的书写端阴影位置的第一坐标；
具体的，上位机可以实时显示识别装置的书写端的阴影位置和采集到的具有点阵图案，为描述方便将该图像称为第一图像，每个识别装置的书写端阴影位置在第一图像中的位置可能会不一样，屏幕中会有一个预设标志，比如“十字”标志，可以通过鼠标左键移动“十字”标志，先通过鼠标左键将“十字”标志移动到笔尖阴影位置，然后再点击鼠标右键，上位机就会读取“十字”标志此时的位置，该位置也就是书写端阴影位置的坐标，可以将书写端阴影位置的坐标标记为第一坐标。
步骤102，在识别装置采集的第一图像中截取第二图像；
该步骤包括两种情况，第一种情况，直接从第一图像中截取第二图像。此时，根据识别装置采集的第一图像，根据点阵识别所需的尺寸从第一图像中截取第二图像，比如，该第一图像为200×200像素，点阵识别所需的尺寸108×108像素，则直接从第一图像中截取第二图像。
第二种情况，从第一图像的一部分中截取第二图像。
此时，获取设备采集的第一图像，按照预设的尺寸，对第一图像进行截取，获得截取图像；再按照点阵识别所需的尺寸，从截取图像中获得第二图像。
比如，采集到的第一图像为200×200像素，按照预设的尺寸190×190像素在第一图像中截取图像，再按照点阵识别所需的尺寸108×108像素在190×190的截取图像进行截取，从而都得到108×108像素的第二图像。
步骤103，获取第二图像的起始点坐标；
具体的，分别针对上述两种情况，步骤130又可以细化为两种情况。
第一种，当书写端阴影位置在第二图像上边缘中点处时，根据第一坐标和第二图像的尺寸确定第二图像的起始点坐标。
第二种，当书写端阴影位置在第一图像外时，根据第一坐标、第一图像的尺寸和第二图像的尺寸确定第二图像的起始点坐标。
步骤104，根据书写端阴影位置的第一坐标和第二图像的起始点坐标，确定识别装置的书写端与第二图像的中心点之间的第二偏移量。
需要说明的是，由于书写端的位置和书写端阴影位置误差较小，因此此误差可以忽略不计，可以认为书写端阴影位置即为书写端的位置。
下面通过图2和图3对第二偏移量的获取过程进行详述。
为描述方便，在下述过程中用(x1,y1)表示书写端的阴影位置坐标，用(x2,y2)表示第二图像的起始点坐标，用(x3,y3)第二图像的中心点坐标。
图2为本发明实施例提供的一种书写端阴影位置和第二图像位置关系示意图，如图2所示，该种情况下，“十字”标志在第一图像的上边缘中心点处，通过上位机可以获取“十字”标志的位置，即书写端的阴影位置(x1,y1)。此时，第一图像为200×200像素，第二图像的尺寸为108×108像素，此时，第二图像的起始点坐标x2＝x1-108/2,y2＝y1。
此时，第二图像的中心点坐标x3＝x2+108/2，y3＝y2+108/2。
此时，第二偏移量即确定识别装置的书写端与第二图像的中心点的偏移量△X＝x3-x1＝(x2+108/2)-x1，△Y＝y3-y1＝(y2+108/2)-y1。
图3为本发明实施例提供的另一种书写端阴影位置和第二图像位置关系示意图,如图3所示，第一图像为200×200像素，由于第一图像的边缘图像质量有时不太好，可以按照预设的尺寸比如190×190像素截取到截取图像，在截取图像中，按照点阵识别所需的尺寸108×108像素获取到第二图像。此时，书写端的阴影位置不固定，可以位于第一图像的外部，在这种情况下，第一图像与“十字”标志的相对位置发生变化，“十字”标志的坐标处于第一图像外部，第二图像的第一起始点坐标必须在截取图像内，比如，“十字”标志在原始图像的左半部分上侧，此时x2＝10,y2＝10。第一图像的第一起始点在原始图像的右半部分上侧，则x2＝190-108,y2＝10。
此时，第二偏移量即确定识别装置的书写端与第二图像的中心点的偏移量△X＝x3-x1＝(x2+108/2)-x1，△Y＝y3-y1＝(y2+108/2)-y1。
可以理解的是，在实际校准过程中，书写端阴影位置和第一图像的位置关系还有其他情况，上述两种情况只是取的边界情况，在其他情况下，偏移量的获取方法和上述方法相似，此处不再赘述。
为了保证偏移量的精度，可以进行反复多次测量，以提高偏第而移量的准确性。对多次测量的结果，可以进行取平均值等处理，最终得到的第二偏移量，为一固定值。
在校准完成后，将最终得到的第二偏移量参数存入识别装置的存储器中，在该装置出厂后，在使用过程中，识别装置通过读取存储器中的偏移量对第二图像中心坐标进行补偿，从而得到精确的书写端位置，书写端位置坐标的获取会在下述过程中进行详述。
需要说明的是，第一图像的尺寸、第二图像的尺寸可以根据需要进行设定，本申请对其具体的数值并不限定，但是对同一个识别装置来说，上述第一图像的尺寸与下述过程中识别装置采集到的图像数据的尺寸和第一点阵图像的尺寸是相同的，第二图像的尺寸与下述过程中第二点阵图像的尺寸是相同的。
在对识别装置出厂前的校正了解之后，下面介绍图像采集、识别和处理的过程，图4为本发明实施例提供的一种点阵图像的处理方法流程图，如图4所示，所述方法包括：
步骤201，识别装置接收用户输入的书写压力；
具体的，用户采用识别装置在点阵区域进行书写，识别装置通过内置的压力感应模块对用户的书写压力进行采集。
其中，点阵区域可以为具有点阵阵列的书写纸或电子白板。图5为本发明实施例提供的一种点阵区域的示意图，如图5所示，点阵阵列由一些非常细小的点，按照特殊算法规则排列组成。点阵通过特殊的编码方式代表着特殊的坐标信息，点阵的作用是提供给识别装置一个坐标参数信息，保证识别装置在点阵纸上运动时，能够准确的记录运动轨迹。本领域技术人员可以根据识别装置的精度、处理能力对点阵阵列中点的大小以及点阵间距进行设计。
步骤202，判断书写压力是否到达预设压力阈值；
其中，预设压力阈值是根据人的正常书写力度设计的，是在识别装置出厂前预先储存的。
在书写时，只有当书写压力到达预设压力阈值，才能启动识别装置内置的摄像头、存储器和处理器进行工作，因此识别装置要判断采集到的书写压力是否到达预设压力阈值，当书写压力没有到达预设压力阈值时，不能启动识别装置内置的摄像头、存储器和处理器进行工作，具体执行步骤203；当书写压力到达预设压力阈值时，将启动识别装置内置的摄像头、存储器和处理器，具体执行步骤204。
步骤203，识别装置生成提示信息；
当书写压力没有到达预设压力阈值时，识别装置会生成提示信息，提示用户当前书写力度不够，请加大书写力度，该提示信息可以通过识别装置的显示屏进行显示，也可以通过语音模块进行播报。
步骤204，根据书写压力生成图像采集指令；
当书写压力到达预设压力阈值时，识别装置会根据用户书写时的压力值生成图像采集指令，启动识别装置内置的摄像头、存储器和处理器进行工作。
步骤205，采集所经过的点阵区域的图像数据，并记录图像数据的采集时间和书写压力；
具体的，利用识别装置的摄像头采集识别装置经过的点阵区域的图像数据。在本例中，摄像头每秒可采集70帧的图像数据，图像数据的尺寸是根据摄像头大小相关的，图像数据的尺优选为200×200像素。在书写过程中，识别装置在点阵区域形成运动轨迹，同时识别装置的摄像头对运动轨迹相对应的图像数据进行连续采集，从而会得到多帧图像数据，在书写时用户遇到重点内容或需要特殊注意的内容时，可以增加压力，就可以在后续笔迹还原时得到加粗的笔迹。
步骤206，根据图像数据的采集时间生成图像数据的帧信息；
具体的，根据图像数据的采集顺序，即采集时间的先后顺序生成图像数据的帧信息，帧信息是在采集图像数据之后生成的，也就是说边采集图像数据边生成帧信息，而不是在书写完成后统一生成帧信息，这样可以对图像数据赋予准确的帧信息，其中，帧信息是指帧数，表示当前数据是第几帧。
在此之后，建立图像数据的帧信息、采集时间和书写压力之间的关联关系，并储存，以便后续数据包的生成。
步骤207，对图像数据进行二值化处理，得到第一点阵图像；
具体的，在像素值范围0-255内选择一个适当的像素值作为预设像素值，遍历整个图像的所有像素，将图像数据中每个像素的像素值与预设像素值进行对比，根据对比结果对图像数据中的每个像素进行赋值：大于预设像素值时，赋值为255，小于预设像素值时，赋值为0；将赋值为0的像素设定为黑色，将赋值为255的像素设定为白色，从而根据像素赋值对应的颜色生成第一点阵图像，这样无点阵的区域就变为白色，有点阵的区域就变为黑色，点阵由多个黑色像素点组成，点阵之间界限分明，除点阵的黑色像素外其它都是白色像素，进而去掉背景干扰，取前景图像。
步骤208，根据预设规则，在第一点阵图像中截取第二点阵图像；
在一个具体的例子中，识别装置采集的原始图像较大，用于编码的图像不需要这么大，假如原始图像为200×200像素，而实际所需的图像大小为160×160像素，以10个像素为步长，则有5×5个160×160像素的第二点阵图像可供选择。
其中，本领域技术人员可以根据识别装置的处理能力和精度对预设步长和第二点阵图像的尺寸进行设定。
步骤209，对第二点阵图像进行点阵识别处理，得到多个点阵点；
具体的，图像中的像素具有第一预设数量的邻域，比如4邻域或8邻域。对每个第二点阵图像进行点阵识别处理，具体的，识别第二点阵图像中每个像素，当像素的第一预设数量的邻域为黑色时，将像素标记为点阵点，从而得到第二点阵图像中的点阵点。其中，第一预设数量可以设置为8，也就是说，每个像素有8个领域，识别到黑色像素并且其8领域都是黑色，则此像素点可作为点阵点。
在此之后，所述方法还包括:对每个第二点阵图像中的点阵点数量进行加和，得到每个第二点阵图像中的点阵点数量。点阵图像的识别对点阵点的数量有一定的要求，点阵数量要在预设数量阈值范围内，比如至少需要120个点阵，不得多于140个点阵，则去掉截取到的点阵数量小于120个和大于140个的第二点阵图像，选取点阵数量在预设阈值范围内的第二点阵图像。其中，预设数量阈值范围是预先设定的，当某一第二点阵图像中识别到的点阵点数量小于预设数量阈值的下限说明截取到的该第二点阵图像画质不好，不能进行后续编码的识别；当某一第二点阵图像中识别到的点阵点数量大于预设阈值的上限说明截取到的该第二点阵图像画质可能存在很多噪点，从而增加了图像中点阵的数量，因此点阵点数量大于预设数量阈值的第二点阵图像也不能进行后续编码的识别，因此点阵点数量在预设数量阈值范围内的第二点阵图像说明此第二点阵图像的采集识别效果佳，可以作为备选的编码识别图像，然后再选择最接近第一点阵图像中心的第二点阵图像作为可识别矩阵，进行后续编码信息的识别。
在图像采集的过程中，由于补光效果或其他外界因素的影响，可能影响图像的采集效果，从而对点阵识别造成影响，造成识别到的点阵数量低于预设阈值范围的下限，因此在选取点阵点的数量在预设阈值范围内的第二点阵图像之前，方法还包括对第二点阵图像中的点阵点的数量进行排序，如果点阵点的数量最大值小于预设阈值范围的下限时，也就是说识别到的点阵点最多的第二点阵图像都不在预设阈值范围内，说明在图像数据采集时或者在图像数据进行二值化处理时可能存在不确定因素影响了图像数据的整体效果，在这种情况下识别装置自动将第二预设数量的邻域为黑色的像素标记为点阵点，从而增加识别到的点阵点数量，进行后续编码的识别，也就是说，在点阵识别过程中，如果点阵数量最多的第二点阵图像中的点阵数量小于预设阈值范围的下限，则重新识别点阵点，将第二预设数量的邻域为黑色的像素标记为点阵点，比如补充7邻域或6邻域都是黑色的像素点为点阵点，然后再选取最接近图像中心的第二点阵图像作为可识别矩阵。
需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要对第二预设数量进行设定和调整，直到第二点阵图像中的点阵数量在预设阈值范围内。
步骤210，计算相邻点阵点之间的距离，并对计算得到的相邻点阵点之间的距离进行处理，得到预设间距；
具体的，遍历所选取的作为可识别矩阵的第二点阵图像中的每个点阵点，取相邻点阵点的距离，在得到的距离中去掉预设数量的最大值和最小值，从而去掉可能存在识别误差点阵点之间的距离，剩下的距离计算平均值，将该平均值作为间距距离，作为后续网格生成过程中的网格间距。
其中，在得到的距离中去掉最大值和最小值的预设数量可以根据计算得到的相邻点阵点之间距离的分布情况而定。在一个具体的例子中，可以将计算得到的相邻点阵点之间距离按照距离之差进行划分，距离之差小于一定值的划分为一组，从而将上述距离划分为多组，那么没有分到各组中的距离，即为分离出的几个最大值和最小值。
步骤211，选取相邻点阵点之间的距离在预设阈值范围内的点阵点作为特征点阵组；
其中，预设阈值是根据上述得到的间距距离和预设规则来设定的。
具体的，对相邻点阵点之间的距离小于间距距离的距离进行分组划分，距离之差小于一定值的划分为一组，从而得到多组距离，每组距离之间的差值在一定范围内，在多组距离之间选取距离最小的一组，将该组距离之间对应的点阵点作为特征点阵组，每组特征点阵组包括两个特征点阵点。
步骤212，将特征点阵组中的点阵点进行连线，并确定连线方向；
具体的，将得到的多组特征点阵组中的点阵点进行连线，每组特征点阵组中的点阵点的连线确定一个方向，多组特征点阵组中的点阵点的连线能确定多个方向，由于点阵点是按照特定规律排列的，因此这些方向要么平行要么垂直。
步骤213，选取第二点阵图像的中心点，根据预设间距和连线的方向生成网格；
具体的，获取作为可识别矩阵的第二点阵图像的中心点，并以此为中心，以间距距离为间距，沿多组特征点阵组中点阵点的连线方向和垂直连线方向生成多条网格线，网格线相交生成虚拟网格，具体如图6所示。
步骤214，在第二点阵图像中截取第三点阵图像；
在本例中，第二点阵图像的尺寸为108×108像素，再次如图6所示，第二点阵图像识别得到的点阵点数量为8×8，为加快处理速度，且保证识别精度的基础上，选取6×6个点阵点即可，因此在第二点阵图像中随机截取包括6×6个点阵点的第三点阵图像。
步骤215，根据第三点阵图像中各个点阵点的像素值和第二点阵图像中各个点阵点的像素值，确定第三点阵图像的中心点和第二点阵图像的中心点的之间的第一偏移量；
为保证最终得到位置坐标的准确性，在选取第三点阵图像之后，需要计算第三点阵图像的中心点和第二点阵图像的中心点的之间的第二偏移量，具体的，第二点阵图像的点阵点颜色较深，其它地方颜色都很浅，可根据像素值得到每个点阵点的坐标，将6×6个点阵点的坐标与8×8个点阵点坐标进行匹配，坐标完全一致就是匹配成功，匹配成功后就能确定第三点阵图像的中心点和第二点阵图像的中心点的之间的第一偏移量。
步骤216，根据第三点阵图像中点阵点偏移网格中心点的方向得到编码信息；
将每一个网格看作一个编码单元，在一个具体的例子中，如图7所示，提供了一种编码方式，将一个编码单元分成4个象限，根据点阵点偏移网格中心点的不同偏振方向赋二进制值，例如00、01、10、11表示四个方向，从而得到点阵点对应的编码值，进而得到整个第三点阵图像的编码信息。需要说明的是，本领域技术人员可根据需要对点偏移网格中心点的方向和距离，对编码方式进行设定。
步骤217，判断编码信息与码本列表中的代码值是否匹配；
其中，码本列表中储存着代码值，代码值由多个编码序列组成。
具体的，将上述步骤216中得到编码信息与码本列表中的代码值进行匹配，并计算匹配度。
当匹配度到达预设匹配阈值时，比如95％，说明编码信息与码本列表中的代码值匹配，就认为匹配成功，具体的，当用户书写保持正确握笔姿势时，采集到的图像数据如图8所示，采集此图像时，图像采集器的方向与点阵区域的书写纸面的角度为垂直角度，此时解码得到的编码数据与码本列表中的代码值匹配成功，执行步骤219。
当匹配度没有到达预设匹配阈值时，比如95％，说明编码信息与码本列表中的代码值不匹配，就认为匹配失败，说明在图像采集过程中，由于用户握笔姿势的错误，导致图像采集器与点阵区域的书写纸面之间的角度发生旋转或倾斜，从而导致解码得到的编码数据与码本列表中的代码值不匹配，解码失败，此时需要通过角度迭代的方法对第一点阵图像进行修正，执行步骤218。
步骤218，根据预设步长数据和预设角度范围数据对第一点阵图像进行角度迭代处理，直至迭代修正后的第三点阵图像的编码信息与码本列表中的代码值相匹配；
角度迭代可以理解为在一定的角度范围内根据给定的单位步长，取两个方向上的角度对图像的像素点做偏移计算来修正图像。角度迭代处理包括旋转角度迭代处理和倾斜角度迭代处理。相应的，预设步长数据包括预设的旋转角度数据和预设的倾斜角度数据；预设角度范围数据包括用于第一范围和第二范围。
具体的，根据预设的旋转角度数据和第一范围对第一点阵图像进行旋转角度迭代处理，并且根据预设的倾斜角度数据以及第二范围或第三范围对第一点阵图像进行倾斜角度迭代处理，得到修正后的第一点阵图像。
进一步具体的，对第一点阵图像进行旋转角度迭代处理对应的是图像采集器与点阵区域的书写纸面之间发生旋转时的情况，此时图像如图9所示。结合图8、图9，可以看出图9中的第一点阵图像中的点阵点的排列方向，相比于图8中第一点阵图像中的点阵点的排列方向在水平方向上是成一定角度旋转了的，这时需要对图像进行旋转角度迭代处理。进行旋转角度迭代处理时，修正的是图像传感器相对于书写面的旋转方向。
在进行旋转角度迭代处理时，先获取预设的旋转角度数据，然后依次遍历第一点阵图像中的每个点阵点，根据预设的旋转角度数据在第一范围内对每个点阵点进行一次水平旋转处理。此一次水平旋转处理后的多个点阵点为下一次水平旋转处理的第一点阵图像中的每个点阵点。
在一个具体的例子中，预设的旋转角度数据为10°，第一范围为0°至180°，则处理器以10°为步长，从0°开始到180°，分别取10°……170°、180°对第一点阵图像进行迭代处理。每一次迭代过程为：选取第一图像数据中左上点阵点为原点，遍历每个点阵点，将每个点阵点在水平平面上顺时针旋转10°。
对第一点阵图像进行倾斜角度迭代处理对应的是图像采集器与点阵区域的书写纸面之间发生相对倾斜时的情况，此时得到的第一点阵图像如图10a或图10b所示。结合图8、图10a和图10b，可以看出图10a和图10b中的点阵点的排列方向，相比于图8中的点阵点的排列方向在垂直方向上是成一定角度倾斜了的，从而导致图10a和图10b中行与行之间点阵点的距离逐渐缩小或增大，这时需要对图像进行倾斜角度迭代处理。进行倾斜角度迭代处理时，修正的是图像传感器相对于书写面的倾斜方向。
在进行倾斜角度迭代处理时，先获取预设的倾斜角度数据，然后确定第一图像数据中每个点阵点数据之间的距离变化值是否为第一变化值。如图10a所示，当点阵点间在纵轴方向的距离从上到下逐渐减小时，点阵点之间的距离变化值为第一变化值。如图10b所示，当点阵点间在纵轴方向的距离从上到下逐渐增大时，点数据之间的距离变化值为第二变化值。这一过程可以理解为处理器通过点阵点间的距离变化判断图像是负角度倾斜还是正角度倾斜的过程。当图像是负角度倾斜时，点阵点间在纵轴方向的距离从上到下逐渐减小，当图像是正角度倾斜时，点阵点间在纵轴方向的距离从上到下逐渐增大。
当第一点阵图像中每个点阵点之间的距离变化值为第一变化值时，依次遍历第一点阵图像中的每个点阵点数据，根据预设的倾斜角度数据在第二范围内对每个点阵点进行垂直旋转处理。当第一点阵图像中每个点阵点之间的距离变化值不为第一变化值时，也是就是当第一点阵图像中每个点阵点之间的距离变化值为第二变化值时，依次遍历第一点阵图像中的每个点阵点，根据预设的倾斜角度数据在第三范围内对每个点阵点数据进行垂直旋转处理。此一次垂直旋转处理后的多个点阵点为下一次垂直旋转处理的第一点阵图像中的每个点阵点。
需要说明的是，第二范围和第三范围是受图像采集器的硬件条件限制的，图像采集器的硬件能接收的最大反向倾角度到0°是第二范围，最大正向倾角度到0°是第三范围，在用户使用数码笔进行书写时中，手持数码笔的倾角也是在这个角度范围内的。
在一个具体的例子中，预设的倾斜角度数据为2°，第二范围为-20°至0°，第三范围为0°至40°。如果第一点阵图像是负角度倾斜，也就是点阵点间在纵轴方向的距离从上到下逐渐减小时，则以2°为步长，从-20°开始到0°分别取-20°、-18°……-2°、0°对第一点阵图像进行迭代处理。如果图像是正角度倾斜，也就是点阵点间在纵轴方向的距离从上到下逐渐增大时，则以2°为步长，从0°开始到40°分别取2°、4°……40°对图像进行迭代。每一次迭代过程为：选取第一点阵图像中左上点阵点为原点，遍历每个点阵点，将每个点阵点在垂直平面上顺时针旋转2°。
在得到修正后的第一点阵图像之后，返回步骤208，从第一点阵图像中截取第二点阵图像，并根据截取到的第二点阵图像选取可识别图像，再截取第三点阵图像，得到第三点阵图像的编码信息执行步骤217，判断编码信息与码本列表中的代码值是否匹配，如果匹配执行步骤219，如果不匹配继续执行步骤218，也就是说，步骤208至步骤217是一个循环过程，直到迭代修正后的第三点阵图像的编码信息与码本列表中的代码值相匹配为止，这一过程可以理解为若对图像数据解码不成功，则对第一点阵图像进行迭代修正，直至第三点阵图像解码成功为止的过程。
通过旋转和倾斜角度的迭代实现对点阵图像的修正，从而实现对握笔的姿势以及点阵基底的摆放的修正，提高解码的成功率，进而提高笔迹还原精准度。
步骤219，根据代码值生成第三点阵图像的中心点坐标；
将匹配的码本列表中的代码值转化成物理坐标，将物理坐标转化成目标点的应用坐标，其中，物理坐标由一个64位的x值和一个64位的y值组成，在整个点阵序列中具有唯一性。应用坐标是指根据物理坐标通过特定规则和算法转化得到，由一个64位字符类型的地址值、16位x值、16位的y值组成，通过地址和x、y就能定位到具体的某一页中的某一点，该位置坐标是第三点阵图像中心点的坐标。
在得到位置坐标之后，获取位置坐标的多个邻近位置点的代码值；根据多个邻近位置点的代码值更新所述码本列表，也就是说每次识别成功后，码本列表都会更新，从而进行下一次的匹配。
步骤220，根据第一偏移量对第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息；
为保证书写坐标的准确性，根据步骤215得到的第三点阵图像的中心点和第二点阵图像的中心点的之间的第一偏移量对步骤219得到的第三点阵图像的中心点进行修正，得到第二点阵图像的中心点坐标。
在优选的实施例中，为对书写轨迹进行准确还原，即还原到笔尖书写的位置，根据第一偏移量和第二偏移量对第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息。也就是说，根据步骤104得到的识别装置的书写端与第二点阵图像的中心点之间的第二偏移量对第二点阵图像的中心点坐标进行修正，从而得到书写端的坐标，即笔尖的位置坐标，进而提高笔迹还原的精准性。
步骤221，根据图像数据的坐标信息和相对应的帧信息、采集时间、书写压力生成数据包，发送给上位机；
在得到坐标信息之后，根据图像数据的坐标信息，和图像数据相关联的帧信息、采集时间、书写压力生成数据包，通过数据接口发送给上位机。
其中，数据接口可以为有线数据接口或无线数据接口；有线数据接口具体为USB接口，MiniUSB接口、MicroUSB接口、并口、串口；无线数据接口具体为蓝牙接口、红外接口、Wifi接口、2.4-5.0GHz波段接口或者无线通信接口。识别装置可以通过任意一个数据接口实现与上位机的连接。
步骤222，上位机对数据包进行解析，得到帧信息、坐标信息、采集时间和书写压力；
本发明所采用的识别装置能够根据用户在书写时书写压力的不同，生成粗细不同的笔迹，因此在上位机解析数据包之前，所述方法还包括：建立书写压力和线宽值之间的关联关系，并根据关联关系生成压力-线宽曲线，储存在上位机中，在优选的实施例中，可以根据用户年龄的不同设置不同的压力-线宽曲线，比如对于儿童或小学生来说，书写时压力较小，对于成年人来说，书写时压力较大，用户在购买时可以根据年龄选择相对应的书写压力的识别装置，从而能够根据用户书写的压力，生成相对应线宽粗细的笔迹。
具体的，上位机对接收到的数据包进行解析，从而得到每一帧数据，具体包括帧信息和相对应的位置坐标、采集时间和书写压力。
步骤223，判断当前帧信息与上一帧信息是否连续；
为防止数据的丢失，上位机解析数据包之后，首先要判断当前帧信息与上一帧信息是否连续，当前帧信息与上一帧信息连续时，可以进行后续笔迹的还原过程，执行步骤224；当前帧信息与上一帧信息不连续时，需要找回丢失的帧信息，执行步骤225。
步骤224，根据书写压力获取相对应的线宽值，并根据坐标信息、采集时间和书写压力生成书写轨迹。
具体的，根据笔迹的书写压力和压力-线宽曲线，得到相对应的线宽值。上位机计算相邻两个帧之间的采集时间的时间间隔，并根据采集时间的时间间隔，根据时间间隔和坐标信息、线宽值生成识别装置的运动轨迹，对识别装置的运动轨迹进行等速再现，对于用户在书写过程中用力书写以示重点的部分会自动加粗显示，使用户在书写过程中即可完成对重点内容的标注，替代了现有的在书写完成后通过加粗或其他复杂方法对重点内容进行标注的方法，节省了大量的时间，使用方便；且通过运动轨迹可以显示识别装置的整个书写过程的先后顺序，而不仅仅是对书写结果的再现。此外，在生成的运动轨迹中还可以赋予轨迹第一点的图像采集时间和最后一点的图像采集时间，从而在轨迹再现时能够显示书写时的时间信息，便于轨迹的查找。
在一个具体的例子中，学生在使用识别装置进行书写答题之后，将坐标信息和采集时间发送给教师的终端，在教师的终端上可以显示学生的书写笔顺，以及各题答题时间，便于教师对学生的指导以及对问题难易程度的统计。此外，学生在记录老师讲解的内容时，可以通过加大书写力度标识出重点内容，便于对重点内容的查看。
步骤225，根据当前帧信息与上一帧信息得到丢失帧信息，并发送给识别装置；
当前帧信息与上一帧信息不连续时，说明在上一帧和当前帧之间有丢失帧信息的情况，因此需要找回丢失的帧信息，具体的，根据上一帧信息和当前帧信息可以得到丢失的帧信息，将丢失帧信息发送给识别装置。
步骤226，识别装置根据丢失帧信息获取相对应的帧信息、坐标信息、采集时间和书写压力，并生成数据包返回给上位机。
识别装置根据丢失帧信息获取相对应的帧信息、位置坐标和书写压力，并生成数据包返回给上位机，在此之后重新执行步骤222，从而识别和找回丢失的数据，从而提高笔迹还原精准度。
在一个具体的例子中，帧信息表示当前帧数是第几帧，帧数从0到255递加，满255后重新从0开始递加，判断丢帧可实时检测，上位机接到数据后，可根据帧数判断是否有丢帧的情况，比如上一帧的帧数是4，只要判断当前帧数是不是5就可以确定是否丢帧。如果当前帧数是不是5，上位机就会给识别装置发送丢帧信息，识别装置就会向上位机再次发送帧数是5的相关数据，从而实现丢帧信息的找回，进而高笔迹还原精准度。
本发明实施例提供的一种点阵图像的处理方法，书写过程中数码笔采集图像数据并截取部分所需图像进行编解码，大大提高了处理速度，且能够根据采集到的书写压力和书写时间对书写轨迹进行等速再现；通过旋转和倾斜角度的迭代实现对点阵图像的修正，从而实现对握笔的姿势以及点阵基底的摆放的修正，提高解码的成功率，进而提高笔迹还原精准度。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RA点阵图像的处理方法)、内存、只读存储器(RO点阵图像的处理方法)、电可编程RO点阵图像的处理方法、电可擦除可编程RO点阵图像的处理方法、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-RO点阵图像的处理方法、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种点阵图像的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
识别装置接收用户输入的书写压力；
判断所述书写压力是否到达预设压力阈值；
当所述书写压力到达所述预设压力阈值时，根据所述书写压力生成图像采集指令；
采集所经过的点阵区域的图像数据，并记录所述图像数据的采集时间和所述书写压力；
根据所述图像数据的采集时间生成所述图像数据的帧信息；
对所述图像数据进行二值化处理，得到第一点阵图像；
根据预设规则，在所述第一点阵图像中截取第二点阵图像；
对所述第二点阵图像进行点阵识别处理，得到多个点阵点；
计算相邻点阵点之间的距离，并对所述计算得到的相邻点阵点之间的距离进行处理，得到预设间距；
选取所述相邻点阵点之间的距离在预设阈值范围内的点阵点作为特征点阵组；
将所述特征点阵组中的点阵点进行连线，并确定所述连线方向；
选取所述第二点阵图像的中心点，根据所述预设间距和所述连线的方向生成网格；
在第二点阵图像中截取第三点阵图像；
根据第三点阵图像中各个点阵点的像素值和第二点阵图像中各个点阵点的像素值，确定所述第三点阵图像的中心点和所述第二点阵图像的中心点的之间的第一偏移量；
根据所述第三点阵图像中点阵点偏移网格中心点的方向得到编码信息；
判断所述编码信息与码本列表中的代码值是否匹配；
当所述编码信息与码本列表中的代码值不匹配时，根据预设步长数据和预设角度范围数据对所述第一点阵图像进行角度迭代处理，直至迭代修正后的第三点阵图像的编码信息与所述码本列表中的代码值相匹配；其中，所述角度迭代处理包括对所述第一点阵图像进行旋转角度迭代处理和倾斜角度迭代处理；
当所述编码信息与码本列表中的代码值匹配时，根据所述代码值生成第三点阵图像的中心点坐标；
根据所述第一偏移量对所述第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息；
根据所述图像数据的坐标信息和相对应的帧信息、采集时间、所述书写压力生成数据包，发送给上位机；
所述上位机对所述数据包进行解析，得到所述帧信息、坐标信息、采集时间和所述书写压力；
判断当前帧信息与上一帧信息是否连续；
当连续时，根据所述书写压力获取相对应的线宽值，并根据所述坐标信息、采集时间和所述书写压力生成书写轨迹。
2.根据权利要求1所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，在所述识别装置接收用户输入的书写压力之前，所述方法还包括：
上位机获取识别装置的书写端阴影位置的第一坐标；
在识别装置采集的第一图像中截取第二图像；
获取第二图像的起始点坐标；
根据所述书写端阴影位置的第一坐标和所述第二图像的起始点坐标，确定所述识别装置的书写端与所述第二图像的中心点之间的第二偏移量。
3.根据权利要求2所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，所述根据所述第一偏移量对所述第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息具体为：
根据所述第一偏移量和第二偏移量对所述第三点阵图像的中心点坐标进行修正，得到修正后的坐标信息。
4.根据权利要求1所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，所述对所述第一点阵图像进行旋转角度迭代处理具体包括：
获取预设的旋转角度数据；
依次遍历所述第一点阵图像中的每个所述点阵点，根据所述预设的旋转角度数据在第一范围内对每个所述点阵点进行一次或多次水平旋转处理。
5.根据权利要求1或4所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，所述倾斜角度迭代处理具体包括：
获取预设的倾斜角度数据；
确定所述第一点阵图像中每个所述点阵点之间的距离变化；
当所述距离变化为增大时，依次遍历所述第一点阵图像中的每个所述点阵点，根据所述预设的倾斜角度数据在第二范围内对每个所述点阵点进行一次或多次垂直旋转处理；
当所述距离变化为减小时，依次遍历所述第一点阵图像中的每个所述点阵点，根据所述预设的倾斜角度数据在第三范围内对每个所述点阵点进行一次或多次垂直旋转处理。
6.根据权利要求1所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，在所述判断当前帧信息与上一帧信息是否连续之后，所述方法还包括：
当不连续时，根据当前帧信息与上一帧信息得到丢失帧信息；
将所述丢失帧信息发送给所述识别装置；
所述识别装置根据所述丢失帧信息获取相对应的帧信息、坐标信息、采集时间和书写压力，并生成数据包返回给所述上位机。
7.根据权利要求1所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，在所述根据所述代码值生成第三点阵图像的中心点坐标之后，所述方法还包括：
获取所述中心点坐标的多个邻近点的代码值；
根据所述多个邻近点的代码值更新所述码本列表。
8.根据权利要求1所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，在所述上位机对所述数据包进行解析之前，所述方法还包括：
所述上位机建立书写压力和线宽值之间的关联关系，并根据所述关联关系生成压力-线宽曲线。
9.根据权利要求1所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，在所述根据所述图像数据的采集时间生成所述图像数据的帧信息之后，所述方法还包括：
建立所述图像数据的帧信息、采集时间和所述书写压力之间的关联关系。
10.根据权利要求1所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，所述对所述图像数据进行二值化处理，得到第一点阵图像具体包括：
将所述图像数据中每个像素的像素值与所述预设像素值进行对比；
根据所述对比结果对所述图像数据中的每个像素进行赋值；
根据所述每个像素的赋值得到所述第一点阵图像。
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