CN108647611A - 一种点阵图像的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种点阵图像的处理方法，包括：识别装置采集所经过的点阵区域的第一尺寸的图像数据；对图像数据进行二值化处理，得到第一尺寸的第一点阵图像；在第一尺寸的点阵图像中截取多个第二尺寸的第二点阵图像；对第二点阵图像进行点阵识别处理，得到第二点阵图像中的点阵点；统计每个第二点阵图像中的点阵点的数量；选取点阵点的数量在预设阈值范围内的第二点阵图像；计算每个选取的第二点阵图像的中心位置与第一点阵图像的中心位置的距离差，并对距离差进行排序；选取距离差最小的第二点阵图像，并识别距离差最小的第二点阵图像中点阵点的编码信息；对编码信息进行处理得到识别装置的坐标信息。

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实现笔迹的数字化存储。然而现有技术中的数码笔识别精度低，无法实现笔迹的清晰再现，而且数据传输的安全性差。

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，不改变传统的书写习惯，在数据处理的过程中对原始采集图像进行识别、截取，识别精度高，能够实现书写笔迹的数字化存储和清晰再现，数据处理速度快，数据传输安全性强。

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：

识别装置采集所经过的点阵区域的第一尺寸的图像数据；

对所述图像数据进行二值化处理，得到所述第一尺寸的第一点阵图像；

根据预设步长，在所述第一尺寸的点阵图像中截取多个第二尺寸的第二点阵图像；

对所述多个第二尺寸的第二点阵图像进行点阵识别处理，得到所述第二点阵图像中的点阵点；

统计每个所述第二点阵图像中的点阵点的数量；

选取所述点阵点的数量在预设阈值范围内的第二点阵图像；

获取所述第一点阵图像的中心位置以及多个所述选取的第二点阵图像的中心位置；

计算每个所述选取的第二点阵图像的中心位置与第一点阵图像的中心位置的距离差，并对所述距离差进行排序；

选取所述距离差最小的第二点阵图像，并识别所述距离差最小的第二点阵图像中点阵点的编码信息；

对所述编码信息进行处理得到所述识别装置的坐标信息。

优选的，所述对所述图像数据进行二值化处理，得到所述第一尺寸的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。

进一步优选的，所述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具体包括：

当所述图像数据中像素的像素值大于预设像素值时，将所述像素赋值为255；

当所述图像数据中像素的像素值小于预设像素值时，将所述像素赋值为0。

进一步优选的，所述根据所述每个像素的赋值得到所述第一点阵图像具体为：

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；

根据像素赋值对应的颜色生成所述第一点阵图像。

进一步优选的，所述像素具有第一预设数量的邻域；所述对所述多个第二尺寸的第二点阵图像进行点阵识别处理，得到所述第二点阵图像中的点阵点具体包括：

当所述像素的第一预设数量的邻域为黑色时，将所述像素标记为点阵点。

进一步优选的，在所述选取所述点阵点的数量在预设阈值范围内的第二点阵图像之前，所述方法还包括：

对所述第二点阵图像中的点阵点的数量进行排序；

当所述点阵点的数量最大值小于所述预设阈值范围的下限时，将第二预设数量的邻域为黑色的像素标记为点阵点。

优选的，在所述对所述编码信息进行处理得到所述识别装置的坐标信息之后，所述方法还包括：

根据所述坐标信息生成数据包；

通过数据接口将所述数据包发送给上位机；

所述上位机对所述数据包进行解析，得到所述坐标信息；

对所述坐标信息进行处理，得到所述识别装置运动轨迹的图像数据。

优选的，所述数据接口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。

优选的，在所述根据所述坐标信息生成数据包之后，所述方法还包括：

判断所述识别装置是否处于联机状态；

当所述识别装置处于联机状态，通过数据接口将所述数据包发送给上位机；

当所述识别装置处于脱机状态，将所述数据包储存在本地。

优选的，所述点阵区域具体为具有点阵阵列的书写纸或电子白板。

本发明实施例提供的一种点阵图像的处理方法，不改变传统的书写习惯，在数据处理的过程中对原始采集图像进行识别、截取，识别精度高，能够实现书写笔迹的数字化存储和清晰再现，数据处理速度快，数据传输安全性强。

附图说明

图1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2为本发明实施例提供的一种点阵区域的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种点阵编码识别方法流程图；

图4为本发明实施例提供的一种网格示意图；

图5为本发明实施例提供的一种编码单元示意图。

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。

图1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1所示，包括：

步骤101，识别装置采集所经过的点阵区域的第一尺寸的图像数据；

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2为本发明实施例提供的一种点阵区域的示意图，如图2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。

识别装置是具有图像采集、识别和处理功能的设备，在具体的应用中，识别装置可以通过数码笔实现，通过识别装置在点阵区域内输入数据，产生压力信号，启动所述识别装置内置的摄像头、存储器和处理器，利用摄像头采集识别装置经过的点阵区域的第一尺寸的图像数据。在本例中，摄像头每秒可采集70帧的图像数据，第一尺寸是根据摄像头大小相关的，第一尺寸优选为200×200像素。在书写过程中，识别装置对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。

步骤102，对图像数据进行二值化处理，得到第一尺寸的第一点阵图像；

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103，根据预设步长，在第一尺寸的点阵图像中截取多个第二尺寸的第二点阵图像；

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第二尺寸进行设定。

步骤104，对多个第二尺寸的第二点阵图像进行点阵识别处理，得到第二点阵图像中的点阵点；

像素具有第一预设数量的邻域，比如4邻域或8邻域。对每个第二尺寸的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。

步骤105，统计每个第二点阵图像中的点阵点的数量；

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。

步骤106，选取点阵点的数量在预设阈值范围内的第二点阵图像；

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。预设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阈值范围内的第二图像说明此第二图像的采集识别效果佳，可以作为备选的编码识别图像。

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，说明在第一尺寸的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。

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107，获取第一点阵图像的中心位置以及多个选取的第二点阵图像的中心位置；计算每个选取的第二点阵图像的中心位置与第一点阵图像的中心位置的距离差，并对距离差进行排序；

在点阵数量在预设阈值范围内的第二点阵图像中选取最接近第一点阵图像的中心位置的第二点阵图像作为可识别点阵图像，因此需要先获取第一点阵图像的中心位置，并获取步骤106得到的第二点阵图像的中心位置；计算每个选取的第二点阵图像的中心位置与第一点阵图像的中心位置的距离差，并对距离差按大小进行排序。

步骤108，选取距离差最小的第二点阵图像，并识别距离差最小的第二点阵图像中点阵点的编码信息；

根据上述距离差排序，选取距离差最小的第二点阵图像，也就是最接近识别装置采集的原始图像中心的，将此第二点阵图像作为识别矩阵，对此第二点阵图像中点阵的编码信息进行识别。

图3为本发明实施例提供的一种点阵编码识别方法流程图，对编码信息的识别具体包括如下步骤：

步骤201，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，将该平均值作为预设间距，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202，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预设间距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预设间距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203，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204，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，以预设间距为间距，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4所示。

步骤205，根据点阵点偏移网格中心点的方向得到第二点阵图像中的编码信息；

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5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，进而得到整个第二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。

为加快处理速度，根据点阵点偏移网格中心点的方向得到第二点阵图像中的编码信息具体包括：在第二点阵图像中随机选取预设矩阵的点阵点，根据预设矩阵中点阵点偏移网格中心点的方向得到相对应的编码信息。在一个具体的例子中，如图4所示，得到的第二点阵图像中包括8×8个点阵点，在8×8个点阵点随机选取6×6个点阵点，然后再根据这6×6个点阵点偏移网格中心点的方向进行编码，进而得到编码信息。

为保证最终得到位置坐标的准确性，在选取预设矩阵的点阵点之后，计算选取的矩阵中心与第二图像中心的偏移距离，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，从而得到随机选取的矩阵中心与第二图像中心的偏移距离，根据随机选取的矩阵中心与第二图像中心的偏移距离对最终得到的位置坐标进行校正。

步骤109，对编码信息进行处理得到识别装置的坐标信息。

具体的，将编码信息与码本列表中的代码值进行匹配并计算匹配度；其中，码本列表中储存着代码值，代码值由多个编码组成。将识别到的第二点阵图像的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，根据匹配得到代码值生成目标点的坐标信息；比如当匹配度到达95％，就认为匹配成功，就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。

在此之后，方法还包括：根据坐标信息生成数据包；通过数据接口将数据包发送给上位机；上位机对数据包进行解析，得到应用坐标，并对应用坐标进行处理，得到识别装置运动轨迹的图像数据。

在优选的实施例中，为保证数据传输安全，在数据传输时对数据包进行加密，通过数据接口将加密后的数据包发送给上位机。

其中，数据接口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。上位机是指具有处理、显示功能的设备，具体可以为智能手机、pad或电脑等。

在数据传输时，需要判断识别装置是否处于联机状态；当识别装置处于联机状态，通过数据接口将数据包发送给上位机；当识别装置处于脱机状态，将数据包储存在本地，当识别装置再次联机时，将本地储存的数据上传至上位机。

本发明实施例提供的一种点阵图像的处理方法，不改变传统的书写习惯，在数据处理的过程中对原始采集图像进行识别、截取，识别精度高，能够实现书写笔迹的数字化存储和清晰再现，数据处理速度快，数据传输安全性强。

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：

识别装置采集所经过的点阵区域的第一尺寸的图像数据；

对所述图像数据进行二值化处理，得到所述第一尺寸的第一点阵图像；

根据预设步长，在所述第一尺寸的点阵图像中截取多个第二尺寸的第二点阵图像；

对所述多个第二尺寸的第二点阵图像进行点阵识别处理，得到所述第二点阵图像中的点阵点；

统计每个所述第二点阵图像中的点阵点的数量；

选取所述点阵点的数量在预设阈值范围内的第二点阵图像；

获取所述第一点阵图像的中心位置以及多个所述选取的第二点阵图像的中心位置；

计算每个所述选取的第二点阵图像的中心位置与第一点阵图像的中心位置的距离差，并对所述距离差进行排序；

选取所述距离差最小的第二点阵图像，并识别所述距离差最小的第二点阵图像中点阵点的编码信息；

对所述编码信息进行处理得到所述识别装置的坐标信息。

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，所述对所述图像数据进行二值化处理，得到所述第一尺寸的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。

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，所述根据所述对比结果对所述图像数据中的每个像素进行赋值具体包括：

当所述图像数据中像素的像素值大于预设像素值时，将所述像素赋值为255；

当所述图像数据中像素的像素值小于预设像素值时，将所述像素赋值为0。

4.根据权利要求3所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，所述根据所述每个像素的赋值得到所述第一点阵图像具体为：

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；

根据像素赋值对应的颜色生成所述第一点阵图像。

5.根据权利要求4所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，所述像素具有第一预设数量的邻域；所述对所述多个第二尺寸的第二点阵图像进行点阵识别处理，得到所述第二点阵图像中的点阵点具体包括：

当所述像素的第一预设数量的邻域为黑色时，将所述像素标记为点阵点。

6.根据权利要求5所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，在所述选取所述点阵点的数量在预设阈值范围内的第二点阵图像之前，所述方法还包括：

对所述第二点阵图像中的点阵点的数量进行排序；

当所述点阵点的数量最大值小于所述预设阈值范围的下限时，将第二预设数量的邻域为黑色的像素标记为点阵点。

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，在所述对所述编码信息进行处理得到所述识别装置的坐标信息之后，所述方法还包括：

根据所述坐标信息生成数据包；

通过数据接口将所述数据包发送给上位机；

所述上位机对所述数据包进行解析，得到所述坐标信息；

对所述坐标信息进行处理，得到所述识别装置运动轨迹的图像数据。

8.根据权利要求7所述的点阵图像的处理方法，其特征在于，在所述根据所述坐标信息生成数据包之后，所述方法还包括：

判断所述识别装置是否处于联机状态；

当所述识别装置处于联机状态，通过数据接口将所述数据包发送给上位机；

当所述识别装置处于脱机状态，将所述数据包储存在本地。

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，所述数据接口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。

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，所述点阵区域具体为具有点阵阵列的书写纸或电子白板。