CN110119226B - 手写输入装置、手写输入系统及手写输入方法 - Google Patents
手写输入装置、手写输入系统及手写输入方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110119226B CN110119226B CN201910427127.4A CN201910427127A CN110119226B CN 110119226 B CN110119226 B CN 110119226B CN 201910427127 A CN201910427127 A CN 201910427127A CN 110119226 B CN110119226 B CN 110119226B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- handwriting input
- writing
- sensing unit
- axis
- input device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 65
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 67
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
- G06F3/03545—Pens or stylus
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Abstract
本发明提供一种应用于书写表面的手写输入装置。所述手写输入装置包括感应所述手写输入装置施加至所述书写表面压力值的压力感应单元、感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值的距离感应单元、感应书写轨迹坐标值的多轴惯性感应单元、接收上述感应结果并根据所述感应结果反馈书写轨迹信号的数据处理单元及传输经所述数据处理单元处理后的书写轨迹信号的数据传输单元。本发明的手写输入装置适用于平面书写介质、三维空间的空中介质进行手写输入以及自平面书写介质过渡至空中介质进行空中书写的手写输入场景，不受书写介质限制，提高书写的兼容性和识别精确度。同时本发明还提供一种采用上述手写输入装置的手写输入系统及输入方法。
Description
技术领域
本发明涉及计算机输入设备技术领域，尤其涉及一种手写输入装置、手写输入系统及采用所述手写输入系统的手写输入方法。
背景技术
随着电子产品的逐渐发展，手写输入装置为消费者所熟知，其主要用在电脑、平板或手机上作为输入装 置。常见的手写输入装置输入方式包括电阻式、电容式、电磁式、超声波式、红外线式及光学撷取等。
在上述输入方式中，所述手写输入装置均需要与周边器件配合才能实现有效输入，例如电阻式、电容式或电磁式需要有相对应的感应区才能动作，超声波要有超声波接收器、红外线需要红外线发射接收器、光学撷取需要CCD(Charge Coupled Device)传感器。
在所述手写输入装置的应用场景中，主要包括以平面书写介质作为书写表面的手写输入场景以及于三维空间的空中介质中实现空中书写的书写场景。
针对平面书写介质：当于平面介质中实现平面书写时，提供压力感应单元感应所述手写输入装置与平面书写介质之间的压力值，进而判断所述手写输入装置的工作状态。当所述手写输入装置感应其与书写介质之间的压力值大于零时，则所述手写输入装置处于工作状态，对应的，记录所述手写输入装置于平面书写介质中的坐标值，多个相邻坐标值连线，获得所述手写输入装置于平面书写介质表面输入的书写轨迹。
针对三维空间的空中介质：当于空中书写时，提供距离感应单元感应所述手写输入装置与显示轨迹的书写平面之间的相对距离值，并对应将所述相对距离值信号结合对应投影至书写表面之间的坐标值信号形成书写轨迹，其中所述手写输入装置于空中书写形成的实际书写轨迹信号通过设定的算法转换为平面显示的书写轨迹信号，至此获得空中书写轨迹。
现有技术揭示一种采用手写输入装置在书写表面记录移动轨迹的输入方法，利用轨迹感应模块侦测三维空间中，手写输入装置于三维空间中形成移动轨迹并对应产生移动的轨迹信号，再利用轨迹重建单元依移动轨迹信号重建虚拟投影平面及轨迹投影平面，进一步通过处理装置计算两者之间的相对角度产生转换矩阵，依据转换矩阵将虚拟投影平面转换轨迹投影平面以及将移动轨迹信号投影到轨迹投影平面得到二维轨迹信号，虽然可以达到在空间中书写的效果但计算过程复杂不容易以单芯片实现、无法明确判断是书写中还是移动中，且无法支持压力侦测。
另一种现有技术揭示一种手机终端作为手写输入装置，其使用手机内标准惯性传感器(GyroscoFe&Accelerometers)当作运动路径数据取得的来源，用户手持手机终端将某个角落当成笔尖来书写，直接使用角度轨迹进行重建消除了准确绝对3D位置估算的必要性，也获得准确轨迹。虽然上述手机终端作为输入装置虽然解决位置估算的复杂性，但还是存在无法明确判断是书写中还是移动中且无法支持压力侦测的缺陷。
当用户自平面书写表面过渡为空中书写时，则所述手写输入装置难以识别和跟踪记录所述手写输入装置的书写轨迹，对此，有必要提供一种可以精准计算坐标位置及距离感应单元控制悬空高度及压力感应单元来感应压力的手写输入装置、手写输入系统和手写输入方法。
发明内容
为解决现有技术手写输入装置兼容性不佳、无法支持压力更无法悬空操作的技术问题，本发明是一种兼容性佳、支持压力和悬空操作的手写输入装置。
同时还提供一种采用所述手写输入装置的手写输入系统及手写输入方法。
一种手写输入装置，用于在书写表面产生输入轨迹，包括压力感应单元、距离感应单元、多轴惯性感应单元、数据处理单元及数据传输单元；
所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值并将所述压力值信号发送给所述数据处理单元；
所述距离感应单元感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值并将所述距离值信号发送给所述数据处理单元；
所述多轴惯性感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面的轨迹坐标值并将所述轨迹坐标值发送给所述数据处理单元；
所述数据处理单元同步接收分别来自所述压力感应单元的压力值信号、所述距离感应单元的距离值信号及所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号并对应获得书写轨迹信号；
所述数据传输单元与所述数据处理单元连接并将所述书写轨迹信号输出。
进一步的，当所述压力感应单元首次感应到所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零时，所述手写输入装置开启记录所述手写输入装置于所述书写表面的输入轨迹，所述数据传输单元对应输出所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值，且界定所述压力感应单元与所述书写表面之间的接触点为轨迹起点。
进一步的，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值连续大于零，则所述手写输入装置于平面介质手写输入，所述多轴惯性感应单元连续记录所述手写输入装置于所述书写表面的轨迹坐标值，所述数据传输单元持续输出所述手写输入装置的所述书写轨迹信号。
进一步的，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离处于有效输入距离，则所述手写输入装置自平面书写介质过渡至空中书写，所述多轴惯性感应单元连续记录所述手写输入装置轨迹坐标值，所述数据处理单元接收所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号，并对应产生于书写表面的书写轨迹信号，所述数据传输单元持续输出所述手写输入装置的所述书写轨迹信号。
进一步的，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离处于非有效输入距离，则所述多轴惯性感应单元停止记录所述手写输入装置于所述书写表面的坐标值，所述数据传输单元停止输出所述手写输入装置的所述书写轨迹信号。
进一步的，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值再次自零值变化为大于零值时，所述多轴惯性感应单元再次记录所述手写输入装置于所述书写表面上的输入轨迹，所述数据传输单元对应输出所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值，修正所述压力感应单元与所述书写表面之间的接触点为轨迹起点。
优选的，所述多轴惯性感应单元包括三轴加速度传感器和/或三轴角加速度传感器，分别用来感应加速度和/或角加速度，获得书写轨迹中任意点的绝对坐标值信号和/或角速度坐标值信号，多个连续的所述点的绝对坐标值信号和/或角速度轨迹坐标值组对应形成所述书写轨迹信号。
优选的，当所述手写输入装置于平面书写介质手写输入时，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值输出为书写轨迹信号；当所述手写输入装置于空中书写时，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值转换为书写表面书写轨迹信号，并经所述数据传输单元输出。
进一步的，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值转换为书写表面书写轨迹信号时，由所述轨迹坐标值中任意轨迹点的三维坐标值(X0、Y0及Z0)，进一步计算得出书写表面的二维所述书写坐标值(X位置、Y位置)；设定当书写装置垂直时Z轴的加速度为1G， X,Y轴的加速度为0G；根据书写装置尖端接触到书写表面的瞬间，将该时间点的X,Y,Z轴的加速度当成起始点开始对X,Y轴做二次积分取得相对应的位移，同时将角加速度融合进来作为轨迹方向的修正，Z轴的加速度则用来作为倾斜角度的修正；根据X轴与Y轴合成计算书写位置偏移方向，定义为合成向量轴M；基于X角度、X轴角加速度及X轴加速度分别计算书写位置的X角度、Y角度，进一步计算得出所述书写坐标值(X位置、Y 位置)，所述合成向量轴M计算公式为：
所述角度及位置计算公式为：
X角度＝0.98(X角度+X轴角加速度×Δt)+0.002×X轴加速度
Y角度＝0.98(Y角度+Y轴角加速度×Δt)+0.002×Y轴加速度
X位置＝0.98(X位置+X轴加速度×Δt)+0.002×X轴角度
Y位置＝0.98(Y位置+Y轴加速度×Δt)+0.002×Y轴角度。
优选的，所述距离感应单元包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器产生出激光束照射所述书写表面，所述激光接收器接收经所述书写表面反射的激光信号并对应输出所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值信号给所述数据处理单元。
优选的，所述压力感应单元是力感电阻传感器和电容压力传感器中的任意一种。
一种手写输入系统包括：记录用于在书写表面形成书写轨迹的手写输入装置和显示终端，所述手写输入装置包括数据传输单元、数据处理单元及分别与所述数据处理单元连接的压力感应单元、距离感应单元、多轴惯性感应单元，其中，
所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值并将所述压力值信号发送给所述数据处理单元；
所述多轴惯性感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面的轨迹坐标值并将所述轨迹坐标值信号发送给所述数据处理单元；
所述距离感应单元感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值并将所述距离值信号发送给所述数据处理单元；
所述数据处理单元接收来自所述压力感应单元的压力值信号、所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号及所述距离感应单元的距离值信号并产生所述书写轨迹信号；
所述数据传输单元与所述数据处理单元连接并将所述书写轨迹信号输出至所述显示终端；
所述显示终端包括用于接收所述书写轨迹信号的数据接收单元；和用于显示所述书写轨迹信号的显示屏幕。
一种采用所述手写输入系统的输入方法，其中：
取所述书写表面所在平面的相互垂直的方向分别为X轴方向与Y轴方向，垂直于所述书写表面的方向为Z轴方向；
设定所述压力感应单元感应施加至书写表面的书写压力值为F；
设定所述书写轨迹中任意轨迹点的坐标值设定为(X0、Y0及Z0)；
则所述输入方法包括以下步骤：
步骤S01，所述压力感应单元首次感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零值，开启所述手写输入装置，记录手写输入轨迹起点；
步骤S02，获得书写轨迹信号；
所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值并将所述压力值信号发送给所述数据处理单元，所述多轴惯性感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面的轨迹坐标值并将所述轨迹坐标值信号发送给所述数据处理单元，所述距离感应单元感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值并将所述距离值信号发送给所述数据处理单元，所述数据处理单元接收来自所述压力感应单元的压力值信号、所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号及所述距离感应单元的距离值信号并产生所述书写轨迹信号；
步骤S03，所述数据传输单元与所述数据处理单元连接并将所述书写轨迹信号输出至所述显示终端。
进一步的，在所述步骤S01中，开启所述压力感应单元感应所述手写输入装置端部与书写表面之间的压力值信号，当所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面之间的压力值F自零变化为大于零时，所述手写输入装置开启记录所述手写输入装置于所述书写表面上的输入轨迹，所述数据传输单元对应输出所述多轴惯性感应单元的坐标值信号，且所述压力感应单元与所述书写表面之间的接触点为轨迹起点；记录所述手写输入装置于所述书写表面的书写轨迹信号，并输出至所示显示终端显示书写轨迹。
进一步的，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离处于有效输入距离；则所述多轴惯性感应单元连续记录所述手写输入装置于所述书写表面的坐标值，所述数据传输单元持续输出所述手写输入装置的书写轨迹信号；开启所述距离感应单元感应所述手写输入装置端部与所述书写表面之间的距离值信号。
进一步的，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离不处于有效输入距离，所述手写输入装置停止工作，所述压力感应单元、所述距离感应单元、所述多轴惯性感应单元停止工作；当所述压力感应单元再次感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零值时，重新开启所述手写输入装置，记录手写输入轨迹起点，重复所述步骤S02及S03。
通过本发明所提供的所述手写输入装置、所述手写输入系统及所述输入方法，解决在不同书写介质书写及在所述书写介质间转换的书写问题，适用于平面书写介质、三维空间的空中介质进行手写输入以及自平面书写介质过渡至空中介质进行空中书写的手写输入场景，不受书写介质限制，提高书写的兼容性和识别精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明提供的手写输入系统的模块连接示意图；
图2a是本发明提供的手写输入装置在平面介质书写的立体结构示意图；
图2b是本发明提供的手写输入装置在空中介质书写的立体结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合参阅图1、图2a及图2b，其中图1是本发明一种实施方式所揭示的手写输入系统的模块连接示意图，图2a是本发明提供的手写输入装置在平面介质书写的立体结构示意图；图2b是本发明提供的手写输入装置在空中介质书写的立体结构示意图。所述手写输入装置100用于在书写表面产生输入轨迹，其中所述书写表面，即：当所述手写输入装置100于平面介质表面书写时，具体如图2a所示，对应的，所述书写表面是平面书写介质表面，所述实际书写轨迹与所述书写表面的书写轨迹相一致；当所述手写输入装置100于三维空间环境中实施空中书写时，所述书写表面为所述手写输入装置100的实际书写轨迹投影至设定平面内形成的书写表面，具体如图2b。需要说明的是，一方面，当用户采用手写输入装置100在平面书写介质中或者三维空间的空中书写时，所述手写输入装置100端部实际的行进轨迹为实际书写轨迹；另一方面，对应的，所述手写输入装置100 输出的书写轨迹信号界定的轨迹为所述手写输入装置100于所述书写表面的形成的输入书写轨迹。
所述手写输入装置100包括压力感应单元101、距离感应单元103、多轴惯性感应单元105、数据处理单元107及数据传输单元109。所述压力感应单元101、距离感应单元103、多轴惯性感应单元105分别与所述数据处理单元107连接。所述数据处理单元107接收来自所述多轴惯性感应单元 105、距离感应单元103及压力感应单元101的感应信号，并根据所述感应信号计算获得所述手写输入装置100于书写表面的书写轨迹信号，所述书写轨迹信号经由所述数据传输单元109输出。
所述距离感应单元103用于感应所述手写输入装置100的端部相对所述书写表面之间的间距。
所述距离感应单元103包括激光发射器(图未示)和激光接收器(图未示)。当所述距离感应单元103工作时，所述激光发射器产生激光束，朝向所述书写表面方向出射，经所述书写表面反射后，所述激光接收器接收井所述书写表面反射后的激光信号，进而判断所述距离感应单元103的端部相对所述书写表面之间的间距。
所述多轴惯性感应单元105包括三轴加速度传感器及三轴角加速度传感器。当所述手写输入装置100于书写表面进行书写动作时，所述三轴加速度传感器及三轴角加速度传感器感应所述手写输入装置100的端部相对所述书写表面的绝对坐标值和/或角速度坐标值。
请再次参阅图2b，所述数据处理单元107将所述多轴惯性感应单元105 感应的轨迹坐标值转换为书写表面书写轨迹信号时，由所述轨迹坐标值中任意轨迹点的三维坐标值(X0、Y0及Z0)，进一步计算得出书写表面的二维所述书写坐标值(X位置、Y位置)；设定当书写装置垂直时Z轴的加速度为1G，X,Y轴的加速度为0G；根据书写装置尖端接触到书写表面的瞬间，将该时间点的X,Y,Z轴的加速度当成起始点开始对X,Y轴做二次积分取得相对应的位移，同时将角加速度融合进来作为轨迹方向的修正，Z 轴的加速度则用来作为倾斜角度的修正；根据X轴与Y轴合成计算书写位置偏移方向，定义为合成向量轴M；基于X角度、X轴角加速度及X轴加速度分别计算书写位置的X角度、Y角度，进一步计算得出所述书写坐标值(X位置、Y位置)，所述合成向量轴M计算公式为：
所述角度及位置计算公式为：
X角度＝0.98(X角度+X轴角加速度×Δt)+0.002×X轴加速度
Y角度＝0.98(Y角度+Y轴角加速度×Δt)+0.002×Y轴加速度
X位置＝0.98(X位置+X轴加速度×Δt)+0.002×X轴角度
Y位置＝0.98(Y位置+Y轴加速度×Δt)+0.002×Y轴角度。
所述压力感应单元101是力感电阻或电容压力传感器中的一种，用来感应来自于所述手写输入装置100端部施加至所述书写表面的压力值。设定该压力值为F，则在不同应用场景中，所述压力值F分为首次大于零状态，表示为F0；自零值变化为大于零状态表示为F1；始终处于大于零值状态表示为F2；自大于零值的F1状态变化为持续等于零的状态表示为F3。具体而言，当所述压力感应单元101于平面介质手写输入时，其端部施加压力至书写表面的压力值自零值变化为大于零值，即：F0状态代表所述手写输入装置100的书写起点，F1状态代表所述手写输入装置100在平面书写介质中形成书写轨迹，F2状态代表所述手写输入装置100自平面介质书写过渡为空中书写，F3代表所述手写输入装置100在空中书写形成空中书写轨迹。所述数据处理单元107接收来自所述压力感应单元101的压力值信号、所述距离感应单元103的距离值信号及所述多轴惯性感应单元105的绝对坐标值和/或角速度坐标值信号，并依据上述感应结果对应获得所述手写输入装置100于所述书写表面的书写轨迹信号。
所述数据传输单元109对应传输来自所述数据处理单元107处理后获得的书写轨迹信号至显示终端200以实现显示。
所述显示终端200对应显示所述手写输入装置100于所述书写表面形成的书写轨迹。
所述显示终端200包括相互电连接的数据接收单元201及显示屏幕 203。
请再次参阅图2a及图2b，所述手写输入系统的输入方法，其中：
取所述书写表面所在平面的相互垂直的方向分别为X轴方向与Y轴方向，垂直于所述书写表面的方向为Z轴方向；
设定所述压力感应单元101感应施加至书写表面的书写压力值为F；
设定所述书写轨迹中任意轨迹点的坐标值设定为(X0、Y0及Z0)；
则所述输入方法包括以下步骤：
步骤S01，所述压力感应单元101首次感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零值，开启所述手写输入装置，记录手写输入轨迹起点；
步骤S02，获得书写轨迹信号；
所述压力感应单元101感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值并将所述压力值信号发送给所述数据处理单元107，所述多轴惯性感应单元105感应所述手写输入装置相对所述书写表面的轨迹坐标值并将所述轨迹坐标值信号发送给所述数据处理单元107，所述距离感应单元103感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值并将所述距离值信号发送给所述数据处理单元107，所述数据处理单元107接收来自所述压力感应单元101的压力值信号、所述多轴惯性感应单元105的轨迹坐标值信号及所述距离感应单元103的距离值信号并产生所述书写轨迹信号；
步骤S03，所述数据传输单元109与所述数据处理单元107连接并将所述书写轨迹信号输出至所述显示终端203。
进一步的，在所述步骤S01中，开启所述压力感应单元101感应所述手写输入装置端部与书写表面之间的压力值信号，当所述压力感应单元101 感应所述手写输入装置施加至所述书写表面之间的压力值F自零变化为大于零时，所述手写输入装置开启记录所述手写输入装置于所述书写表面上的输入轨迹，所述数据传输单元109对应输出所述多轴惯性感应单元105 的坐标值信号，且所述压力感应单元101与所述书写表面之间的接触点为轨迹起点；记录所述手写输入装置于所述书写表面的书写轨迹信号，并输出至所示显示终端203显示书写轨迹。
进一步的，当所述压力感应单元101施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元103感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离处于有效输入距离；则所述多轴惯性感应单元105连续记录所述手写输入装置于所述书写表面的坐标值，所述数据传输单元109持续输出所述手写输入装置的书写轨迹信号；开启所述距离感应单元103感应所述手写输入装置端部与所述书写表面之间的距离值信号。
进一步的，当所述压力感应单元101施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元103感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离不处于有效输入距离，所述手写输入装置停止工作，所述压力感应单元101、所述距离感应单元103、所述多轴惯性感应单元105停止工作；当所述压力感应单元101再次感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零值时，重新开启所述手写输入装置，记录手写输入轨迹起点，重复所述步骤S02及S03。
通过本发明所提供的所述手写输入装置、手写输入系统及输入方法，解决不同书写介质及介质间转换的书写问题，实现精准计算坐标位置、距离感应单元控制悬空高度及压力感应单元来感应压力的手写输入装置、手写输入系统和手写输入方法。
实施例为手写装置实施方式，本发明提供的实施方式，不限于手写输入装置，同样适用于其他手写装置，其他的装置根据本发明提供的实施方式，同样可以实现本发明提供的功能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (15)
1.一种手写输入装置，用于在书写表面产生输入轨迹，其特征在于：包括压力感应单元、距离感应单元、多轴惯性感应单元、数据处理单元及数据传输单元；
所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值并将所述压力值信号发送给所述数据处理单元；
所述距离感应单元感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值并将所述距离值信号发送给所述数据处理单元；
所述多轴惯性感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面的轨迹坐标值并将所述轨迹坐标值信号发送给所述数据处理单元；
所述数据处理单元同步接收分别来自所述压力感应单元的压力值信号、所述距离感应单元的距离值信号及所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号并对应获得书写轨迹信号；
所述数据传输单元与所述数据处理单元连接并将所述书写轨迹信号输出，
其中，当所述手写输入装置于空中书写时，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值转换为书写表面书写轨迹信号，并经所述数据传输单元输出，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值转换为书写表面书写轨迹信号时，由所述轨迹坐标值中任意轨迹点的三维坐标值(X0、Y0及Z0)，进一步计算得出书写表面的二维书写坐标值(X位置、Y位置)；设定当所述手写输入装置垂直时Z轴的加速度为1G，X,Y轴的加速度为0G；根据所述手写输入装置尖端接触到书写表面的瞬间，将该时间点的X,Y,Z轴的加速度当成起始点开始对X,Y轴做二次积分取得相对应的位移，同时将角加速度融合进来作为轨迹方向的修正，Z轴的加速度则用来作为倾斜角度的修正；根据X轴与Y轴合成计算书写位置偏移方向，定义为合成向量轴M；基于X角度、X轴角加速度及X轴加速度分别计算书写位置的X角度、Y角度，进一步计算得出所述书写坐标值(X位置、Y位置)，所述合成向量轴M计算公式为：
所述角度及位置计算公式为：
X角度＝0.98(X角度+X轴角加速度×Δt)+0.002×X轴加速度；
Y角度＝0.98(Y角度+Y轴角加速度×Δt)+0.002×Y轴加速度；
X位置＝0.98(X位置+X轴加速度×Δt)+0.002×X轴角度；
Y位置＝0.98(Y位置+Y轴加速度×Δt)+0.002×Y轴角度。
2.根据权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于，当所述压力感应单元首次感应到所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零时，所述手写输入装置开启记录所述手写输入装置于所述书写表面的输入轨迹，所述数据传输单元对应输出所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值，且界定所述压力感应单元与所述书写表面之间的接触点为轨迹起点。
3.根据权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值连续大于零，则所述手写输入装置于平面介质手写输入，所述多轴惯性感应单元连续记录所述手写输入装置于所述书写表面的轨迹坐标值，所述数据传输单元持续输出所述手写输入装置的所述书写轨迹信号。
4.根据权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离处于有效输入距离，则所述手写输入装置自平面书写介质过渡至空中书写，所述多轴惯性感应单元连续记录所述手写输入装置轨迹坐标值，所述数据处理单元接收所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号，并对应产生于书写表面的书写轨迹信号，所述数据传输单元持续输出所述手写输入装置的所述书写轨迹信号。
5.根据权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离处于非有效输入距离，则所述多轴惯性感应单元停止记录所述手写输入装置于所述书写表面的坐标值，所述数据传输单元停止输出所述手写输入装置的所述书写轨迹信号。
6.根据权利要求2所述的手写输入装置，其特征在于，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值再次自零值变化为大于零值时，所述多轴惯性感应单元再次记录所述手写输入装置于所述书写表面上的输入轨迹，所述数据传输单元对应输出所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值，修正所述压力感应单元与所述书写表面之间的接触点为轨迹起点。
7.根据权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于，所述多轴惯性感应单元包括三轴加速度传感器和/或三轴角加速度传感器，分别用来感应加速度和/或角加速度，获得书写轨迹中任意点的绝对坐标值信号和/或角速度坐标值，多个连续的所述点的绝对坐标值信号和/或角速度轨迹坐标值组对应形成所述书写轨迹信号。
8.根据权利要求7所述的手写输入装置，其特征在于，当所述手写输入装置于平面书写介质手写输入时，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值输出为书写轨迹信号。
9.根据权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于，所述距离感应单元包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器产生出激光束照射所述书写表面，所述激光接收器接收经所述书写表面反射的激光信号并对应输出所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值信号给所述数据处理单元。
10.根据权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于，所述压力感应单元是力感电阻传感器和电容压力传感器中的任意一种。
11.一种手写输入系统，其特征在于，包括：记录用于在书写表面形成书写轨迹的手写输入装置和显示终端，所述手写输入装置包括数据传输单元、数据处理单元及分别与所述数据处理单元连接的压力感应单元、距离感应单元、多轴惯性感应单元，其中，
所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值并将所述压力值信号发送给所述数据处理单元；
所述多轴惯性感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面的轨迹坐标值并将所述轨迹坐标值信号发送给所述数据处理单元；
所述距离感应单元感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值并将所述距离值信号发送给所述数据处理单元；
所述数据处理单元接收来自所述压力感应单元的压力值信号、所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号及所述距离感应单元的距离值信号并产生所述书写轨迹信号；
所述数据传输单元与所述数据处理单元连接并将所述书写轨迹信号输出至所述显示终端；
所述显示终端包括用于接收所述书写轨迹信号的数据接收单元；和用于显示所述书写轨迹信号的显示屏幕，
其中，当所述手写输入装置于空中书写时，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值转换为书写表面书写轨迹信号，并经所述数据传输单元输出，所述数据处理单元将所述多轴惯性感应单元感应的轨迹坐标值转换为书写表面书写轨迹信号时，由所述轨迹坐标值中任意轨迹点的三维坐标值(X0、Y0及Z0)，进一步计算得出书写表面的二维所述书写坐标值(X位置、Y位置)；设定当所述手写输入装置垂直时Z轴的加速度为1G，X,Y轴的加速度为0G；根据所述手写输入装置尖端接触到书写表面的瞬间，将该时间点的X,Y,Z轴的加速度当成起始点开始对X,Y轴做二次积分取得相对应的位移，同时将角加速度融合进来作为轨迹方向的修正，Z轴的加速度则用来作为倾斜角度的修正；根据X轴与Y轴合成计算书写位置偏移方向，定义为合成向量轴M；基于X角度、X轴角加速度及X轴加速度分别计算书写位置的X角度、Y角度，进一步计算得出所述书写坐标值(X位置、Y位置)，所述合成向量轴M计算公式为：
所述角度及位置计算公式为：
X角度＝0.98(X角度+X轴角加速度×Δt)+0.002×X轴加速度；
Y角度＝0.98(Y角度+Y轴角加速度×Δt)+0.002×Y轴加速度；
X位置＝0.98(X位置+X轴加速度×Δt)+0.002×X轴角度；
Y位置＝0.98(Y位置+Y轴加速度×Δt)+0.002×Y轴角度。
12.一种采用如权利要求11所述手写输入系统的输入方法，其中：
取所述书写表面所在平面的相互垂直的方向分别为X轴方向与Y轴方向，垂直于所述书写表面的方向为Z轴方向；
设定所述压力感应单元感应施加至书写表面的书写压力值为F；
设定所述书写轨迹中任意轨迹点的坐标值设定为(X0、Y0及Z0)；
则所述输入方法包括以下步骤：
步骤S01，所述压力感应单元首次感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零值，开启所述手写输入装置，记录手写输入轨迹起点；
步骤S02，获得书写轨迹信号；
所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值并将所述压力值信号发送给所述数据处理单元，所述多轴惯性感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面的轨迹坐标值并将所述轨迹坐标值信号发送给所述数据处理单元，所述距离感应单元感应所述手写输入装置与所述书写表面之间的距离值并将所述距离值信号发送给所述数据处理单元，所述数据处理单元接收来自所述压力感应单元的压力值信号、所述多轴惯性感应单元的轨迹坐标值信号及所述距离感应单元的距离值信号并产生所述书写轨迹信号；
步骤S03，所述数据传输单元与所述数据处理单元连接并将所述书写轨迹信号输出至所述显示终端。
13.根据权利要求12所述的手写输入方法，其特征在于，在所述步骤S01中，开启所述压力感应单元感应所述手写输入装置端部与书写表面之间的压力值信号，当所述压力感应单元感应所述手写输入装置施加至所述书写表面之间的压力值F自零变化为大于零时，所述手写输入装置开启记录所述手写输入装置于所述书写表面上的输入轨迹，所述数据传输单元对应输出所述多轴惯性感应单元的坐标值信号，且所述压力感应单元与所述书写表面之间的接触点为轨迹起点；记录所述手写输入装置于所述书写表面的书写轨迹信号，并输出至所示显示终端显示书写轨迹。
14.根据权利要求12所述的手写输入方法，其特征在于，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离处于有效输入距离；则所述多轴惯性感应单元连续记录所述手写输入装置于所述书写表面的坐标值，所述数据传输单元持续输出所述手写输入装置的书写轨迹信号；开启所述距离感应单元感应所述手写输入装置端部与所述书写表面之间的距离值信号。
15.根据权利要求12所述的手写输入方法，其特征在于，当所述压力感应单元施加至所述书写表面之间的压力值自大于零值变化为零值，同时所述距离感应单元感应所述手写输入装置相对所述书写表面之间的距离不处于有效输入距离，所述手写输入装置停止工作，所述压力感应单元、所述距离感应单元、所述多轴惯性感应单元停止工作；当所述压力感应单元再次感应所述手写输入装置施加至所述书写表面的压力值自零变化为大于零值时，重新开启所述手写输入装置，记录手写输入轨迹起点，重复所述步骤S02及S03。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910427127.4A CN110119226B (zh) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | 手写输入装置、手写输入系统及手写输入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910427127.4A CN110119226B (zh) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | 手写输入装置、手写输入系统及手写输入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110119226A CN110119226A (zh) | 2019-08-13 |
| CN110119226B true CN110119226B (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=67523052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910427127.4A Active CN110119226B (zh) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | 手写输入装置、手写输入系统及手写输入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110119226B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111475035A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-31 | 青岛真水堂教育咨询有限公司 | 一种基于书法练习的智能书写设备 |
| CN111312014A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-06-19 | 青岛真水堂教育咨询有限公司 | 一种用于书法练习的高精度智能互联笔 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101627281A (zh) * | 2007-07-06 | 2010-01-13 | 索尼株式会社 | 输入装置、控制装置、控制系统、控制方法和手持装置 |
| CN102207801A (zh) * | 2011-04-15 | 2011-10-05 | 深圳市华测检测技术股份有限公司 | 一种三维手写输入装置和手写输入方法 |
| CN104571603A (zh) * | 2013-10-10 | 2015-04-29 | 北京壹人壹本信息科技有限公司 | 一种空中手写系统及手写笔 |
| TW201629710A (zh) * | 2014-10-28 | 2016-08-16 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 電子設備的手寫輸入裝置 |
| CN107085484A (zh) * | 2016-02-16 | 2017-08-22 | 刘中华 | 一种在光学手写板上区分悬浮和书写的方法 |
| CN107992792A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-05-04 | 华南理工大学 | 一种基于加速度传感器的空中手写汉字识别系统及方法 |
| CN108475135A (zh) * | 2015-12-28 | 2018-08-31 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 手写输入装置、信息输入方法以及程序 |
| CN208766617U (zh) * | 2018-05-23 | 2019-04-19 | 广东工业大学 | 一种多功能手写笔 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050069203A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-31 | Khomo Malome T. | Spatial character recognition technique and chirographic text character reader |
| US20130045774A1 (en) * | 2010-12-07 | 2013-02-21 | Sigza Authentication Systems | Smart Phone Writing Method and Apparatus |
-
2019
- 2019-05-22 CN CN201910427127.4A patent/CN110119226B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101627281A (zh) * | 2007-07-06 | 2010-01-13 | 索尼株式会社 | 输入装置、控制装置、控制系统、控制方法和手持装置 |
| CN102207801A (zh) * | 2011-04-15 | 2011-10-05 | 深圳市华测检测技术股份有限公司 | 一种三维手写输入装置和手写输入方法 |
| CN104571603A (zh) * | 2013-10-10 | 2015-04-29 | 北京壹人壹本信息科技有限公司 | 一种空中手写系统及手写笔 |
| TW201629710A (zh) * | 2014-10-28 | 2016-08-16 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 電子設備的手寫輸入裝置 |
| CN108475135A (zh) * | 2015-12-28 | 2018-08-31 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 手写输入装置、信息输入方法以及程序 |
| CN107085484A (zh) * | 2016-02-16 | 2017-08-22 | 刘中华 | 一种在光学手写板上区分悬浮和书写的方法 |
| CN107992792A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-05-04 | 华南理工大学 | 一种基于加速度传感器的空中手写汉字识别系统及方法 |
| CN208766617U (zh) * | 2018-05-23 | 2019-04-19 | 广东工业大学 | 一种多功能手写笔 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 多维空间中轨迹追踪系统的研究现状;曹晓红等;《计算机产品与流通》;20180831(第08期);第280页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110119226A (zh) | 2019-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10735713B2 (en) | Online compensation of thermal distortions in a stereo depth camera | |
| TWI512548B (zh) | 移動軌跡產生方法 | |
| TWI397671B (zh) | 定位載體、估測載體姿態與建地圖之系統與方法 | |
| JP4814214B2 (ja) | 長寸の物体の方向パラメータを決定するための装置及び方法 | |
| JP4809778B2 (ja) | 長寸の物体の姿勢から得られた姿勢データの処理方法及び装置 | |
| KR100465241B1 (ko) | 가상 필기 평면을 이용한 모션 인식 시스템 및 그 인식방법 | |
| EP2354893B1 (en) | Reducing inertial-based motion estimation drift of a game input controller with an image-based motion estimation | |
| CN110785729B (zh) | 用于产生模拟笔画且用于模拟笔画的数字存储的电子装置和用于使模拟记录数字化的输入系统及方法 | |
| CN103941851A (zh) | 一种实现虚拟触摸校准的方法以及系统 | |
| CN110119226B (zh) | 手写输入装置、手写输入系统及手写输入方法 | |
| CN103517061B (zh) | 一种终端设备的显示控制方法及装置 | |
| CN111949123A (zh) | 多传感器手柄控制器混合追踪方法及装置 | |
| US20230316677A1 (en) | Methods, devices, apparatuses, and storage media for virtualization of input devices | |
| US9824461B2 (en) | Projector distortion compensation in structured light depth reconstruction | |
| US7416128B2 (en) | Methods and systems for determining the position of a hand-held object from the acceleration of the hand-held object | |
| US11789536B2 (en) | Input device and display input system | |
| JPS5856152B2 (ja) | 立体図形読取表示装置 | |
| TWI411939B (zh) | 移動軌跡重建系統及其訊號輸入裝置 | |
| CN113661474A (zh) | 基准位置设定方法和操作检测装置 | |
| US20240126369A1 (en) | Information processing system and information processing method | |
| TWI525481B (zh) | 手寫裝置及其移動軌跡補償方法 | |
| KR20020085099A (ko) | 펜형 컴퓨터 입력 장치 | |
| JP2002109517A (ja) | デジタイザおよび情報処理システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518108 1st Floor, Building 1, Huiwang Science and Technology Park, Shiyan Street, Tangtou Community, Shiyan Street, Baoan District, Shenzhen, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen Huewang Trend Technology Co.,Ltd. Address before: 518103 building 28, area 4, Huaide Cuigang Industrial Park, Fuyong street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN HUION ANIMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |