CN112181171A - 智能笔在智能显示终端上的输入方法、装置及智能笔 - Google Patents

智能笔在智能显示终端上的输入方法、装置及智能笔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能笔在智能显示终端上的输入方法、装置及智能笔；所述方法包括：接收智能笔输入的轨迹数据，并对所述轨迹数据进行转码；根据所述智能笔的采样帧率，自适应去除所述转码后的数据中的若干点，记录去除点数量及剩余数据的坐标点；计算所述坐标点中的相邻点的导数，保留所有拐点对应的坐标点，作为特征点数组，去除其他点；根据所述特征点和所述去除点数量，绘制并显示所述智能笔的输入轨迹。本发明提供的智能笔在智能显示终端上的输入方法，克服了键盘鼠标、智能笔输入方式不灵活、屏幕小的缺点，避免了点阵笔由于响应速度慢导致的字迹不清楚的问题，实现了触摸屏上同步呈现与原笔迹一致的轨迹，提高了移动办公和线上教学的质量。

Description

智能笔在智能显示终端上的输入方法、装置及智能笔
技术领域
本发明涉及智能电子设备技术领域，尤其涉及一种智能笔在智能显示终端上的输入方法、装置及智能笔。
背景技术
目前，移动办公和线上教育的应用逐渐广泛，其主要通过智能输入设备，结合压缩，混流，编码等技术，给云端用户提供较好的应用体验；同时，通过音视频处理，把会议和教育从线下搬到线上，提高办公和教学效率。现有技术中，线上会议或教学常用的方法通常分为三类：第一，通过键盘和鼠标在共享白板上书写，但该方法由于鼠标键盘的输入方式不灵活，限制多，从而导致字迹不清楚，应用体验差；第二，通过触摸屏，或类似i－pencil的设备在手机端输入，虽然该方法比起鼠标键盘，体验上有一定提升，但是由于受到移动端设备屏幕大小的限制，输入内容长度有限，涉及大量篇幅时需拼接使用，操作麻烦，且笔和触摸屏的接触体验感也非常差；第三，通过点阵笔或电磁笔在纸上书写，通过蓝牙接收数据，并在APP或windows应用内对接收数据进行处理，然后显示书写的内容，但是通常点阵笔，电磁笔应用都是内置在应用内，不能在应用间切换，局限性大，适用性不强，且在接收时由于设备间的响应频率不匹配，使得应用层的接收数据延迟或堵塞，进而导致字迹不清楚，影响办公或教学质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能笔在智能显示终端上的输入方法、装置及智能笔，克服了键盘鼠标、触摸屏、电容笔等输入方式不灵活、书写区域受限于屏幕的缺点，避免了点阵笔由于系统响应速度慢导致的字迹不清楚的问题，实现了在智能显示终端上同步呈现与原笔迹一致的轨迹，提高了移动办公和线上教学的质量。
为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种智能笔在智能显示终端上的输入方法，包括：
接收智能笔输入的轨迹数据，并对所述轨迹数据进行转码；
根据所述智能笔的采样帧率，自适应去除所述转码后的数据中的若干点，记录去除点数量及剩余数据的坐标点；
计算所述坐标点中的相邻点的导数，保留所有拐点对应的坐标点，作为特征点数组，去除其他点；
根据所述特征点数组和所述去除点数量，绘制并显示所述智能笔的输入轨迹。
进一步地，所述智能笔在智能显示终端上的输入方法基于android系统，且通过HID接口进行数据传输。
进一步地，在所述获取此时待测数据的点坐标组数之后，还包括：对所述点坐标进行平滑化处理。
进一步地，在所述接收智能笔输入的轨迹数据之前，还包括：将智能笔设备注册为HID设备，并通过蓝牙与所述智能笔配对。
进一步地，所述智能显示终端为4K显示屏。
本发明实施例还提供了一种智能笔在智能显示终端上的输入装置，包括：
数据转码模块，用于接收智能笔输入的轨迹数据，并对所述轨迹数据进行转码；
坐标点获取模块，用于根据所述智能笔的采样帧率，自适应去除所述转码后的数据中的若干点，记录去除点数量及剩余数据的坐标点；
特征点提取模块，用于计算所述坐标点中的相邻点的导数，保留所有拐点对应的坐标点，作为特征点数组，去除其他点；
轨迹显示模块，用于根据所述特征点数组和所述去除点数量，绘制并显示所述智能笔的输入轨迹。
本发明实施例还提供了一种智能笔，包括：
蓝牙匹配模块，用于通过蓝牙将自身注册为HID设备，并与服务器进行配对；
判断模块，用于根据智能笔头的压力值判断智能笔与触摸屏表面是否接触；
坐标点发送模块，用于以预设频率将智能笔的坐标点发送给服务器，以使所述服务器进行转码和处理后绘制所述智能笔的输入轨迹。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，包括，所述计算机程序被处理器执行实现如上所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法。
相对于现有技术，本发明实施例提供的智能笔在智能显示终端上的输入方法，克服了键盘鼠标、智能笔输入方式不灵活、屏幕小的缺点，避免了点阵笔由于响应速度慢导致的字迹不清楚的问题，实现了触摸屏上同步呈现与原笔迹一致的轨迹，提高了移动办公和线上教学的质量。
附图说明
图1是本发明某一实施例提供的智能笔在智能显示终端上的输入方法的流程示意图；
图2是本发明某一实施例提供的智能笔在智能显示终端上的输入装置的结构示意图；
图3是本发明某一实施例提供的智能笔的功能模块示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
第一方面：
请参阅图1，本发明某一实施例提供了一种智能笔在智能显示终端上的输入方法，包括：
S10、接收智能笔输入的轨迹数据，并对所述轨迹数据进行转码；
首先，需要说明的是，本发明实施例主要基于android系统；并且系统与智能笔的数据传输基于HID接口；在这一步进行之前中，需要先通过蓝牙将智能笔设备注册为HID设备，然后与系统服务器进行配对，其中，HID全名为USB－HID接口，它是USB设备的一个标准设备类，包括的设备非常多。HID类设备定义它属于人机交互操作的设备，用于控制计算机操作的一些方面，如USB鼠标、USB键盘、USB游戏操纵杆等。但HID设备类不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。USB－HID设备的一个好处就是操作系统自带了HID类的驱动程序，而用户无需去开发驱动程序，只要使用API系统调用即可完成通信。本实施例中，相当于在android系统上开发一种类似驱动的app，将智能笔设备模拟成android的鼠标外设，当智能笔在纸上书写，应用会将数据解码，然后再转码成标准鼠标的IO(输入输出)接口数据，就可以将笔在纸面上的书写轨迹呈现在画板上，实现在线课堂和在线会议的笔迹输入。
本步骤中，服务器包括系统驱动层和应用层，并且是通过系统驱动层来接收所述转码后的轨迹数据。本发明实施例针对实时设备间数据响应频率不匹配的情况，给出的方法是会有一个后台应用接收、转码和缓存来自点阵笔的数据，然后通过HID接口给到android驱动层，以防止采集和响应速率严重不匹配。
S20、根据所述智能笔的采样帧率，自适应去除所述转码后的数据中的若干点，记录去除点数量及剩余数据的坐标点；
需要说明的是，采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔，即采样频率是指服务器每秒钟采集多少个信号样本。在本步骤中，根据智能笔的采样帧率的不同，自适应的去除输入轨迹中的一些点。实际在转码过程中，android针对HID外设的Framework层响应速度会远低于点阵笔的采样帧率，如果不进行轨迹点的筛选，会使得显示速率非常低。因此本步骤中会自适应抛去若干点，例如，采集信号相对密集位置的点，系统可以自动判断除去哪些位置的点对于生成轨迹的显示几乎不会造成影响，将多余点去除，这样就可以提高响应效率。
S30、计算所述坐标点中的相邻点的导数，保留所有拐点对应的坐标点，作为特征点数组，去除其他点；
本步骤是针对绘制笔记是否清楚的关键的一步，现有技术的做法是，由于android系统会根据处理速度自适应的抛弃掉若干个点后，触发线性预测生成一个目标点，然后抛弃接收到的所有点，由于应用层是逐点接收android framework层数据做图形渲染，使得最终在线呈现与真实笔记完全不一致。因此为了避免这个问题，在本步骤中，会将所有收到的点坐标进行特征点提取，通过计算相邻点的导数及设置判断门限，保留拐点，去除冗余；然后，将特征点数组及数量上报给android应用层，一方面降低android应用响应的处理负载，另一方面保留原轨迹的特征信息。
S40、根据所述点坐标组数和所述去除点数量，绘制并显示所述智能笔的输入轨迹。
这一步中，android应用层收到framework层数据后，结合去除点数量和点坐标数组，同时在因应用层绘制，实现同步的在线呈现。此外，为了保证书写轨迹的显示质量，还需要对所述点坐标进行平滑化处理。其中，平滑化处理指的是在数字图像处理中，当像元放大后，图像的边界就会出现锯齿状，经过增加像元内插处理，加大像元分辨率，使图像细化，显示效果更佳，当然还可以通过密度分割，反差增强等方法进行处理，在此对具体平滑化处理方法不做限制，最后根据点坐标直接在系统应用层绘制并显示智能笔的输入轨迹，完成与原笔迹一致的实时同步呈现。
本发明实施例提供的智能笔在智能显示终端上的输入方法，克服了键盘鼠标、智能笔输入方式不灵活、屏幕小的缺点，避免了点阵笔由于响应速度慢导致的字迹不清楚的问题，实现了触摸屏上同步呈现与原笔迹一致的轨迹，提高了移动办公和线上教学的质量。
第二方面：
在本发明另一个示例性的实施例中，所述智能显示终端为一种显示屏，通常采用4K显示屏，因为在当下互动课堂收看终端主要为电脑、平板，基于屏幕显示面积有限，致使课堂教学内容及教师板书无法实现清晰显示，采用4K显示屏可以有效解决该问题。其中，需要说明的是，显示屏有多种类型，包括LED显示屏、LCD显示屏、触摸屏等等，在本实施例中，进一步可选用电容式触摸屏；电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
本实施例中采用电容式触屏，具有以下优点：
1)只需要触摸，而不需要压力来产生信号；
2)在生产后只需要一次或者完全不需要校正，而电阻技术需要常规的校正；
3)电容方案的寿命会长些，因为电容触摸屏中的部件不需任何移动。电阻触摸屏中，上层的ITO薄膜需要足够薄才能有弹性，以便向下弯曲接触到下面的ITO薄膜；
4)电容技术在光损失和系统功耗上优于电阻技术；
5)选择电容技术还是电阻技术主要取决于触碰萤幕的物体。如果是手指触碰，电容触摸屏是比较好的选择。如果需要触笔，不管是塑胶还是金属的，电阻触摸屏可以胜任。电容触摸屏也可以使用触笔，但是需要特制的触笔来配合；
6)表面电容式可以用于大尺寸触摸屏，并且相成该也较低，但时下无法支持手势识别：感应电容式主要用于中小尺寸触摸屏，并且可以支持手势识别；
7)电容式技术耐磨损、寿命长，用户使用时维护成本低，因此生产厂家的整体运营费用可被进一步降低；
8)电容式触摸屏就是可以支持多点触控技术，而且不像电阻式触摸屏反应迟钝并且不易磨损。
基于电容式触摸屏的多种优点，在显示屏中应用广泛。可以理解的是，电容式触摸屏只是本实施例中一种优选方式，具体采用何种智能显示终端，本发明不作任何限制。
第三方面：
请参阅图2，在本发明另一个示例性的实施例中，还提供了一种智能笔在智能显示终端上的输入装置，包括：
数据转码模块01，用于接收智能笔输入的轨迹数据，并对所述轨迹数据进行转码；
坐标点获取模块02，用于根据所述智能笔的采样帧率，自适应去除所述转码后的数据中的若干点，记录去除点数量及剩余数据的坐标点；
特征点提取模块03，用于计算所述坐标点中的相邻点的导数，保留所有拐点对应的坐标点，作为特征点数组，去除其他点；
轨迹显示模块04，用于根据所述特征点数组和所述去除点数量，绘制并显示所述智能笔的输入轨迹。
第四方面：
请参阅图3，在本发明另一个示例性的实施例中，还提供了一种智能笔，包括：
蓝牙匹配模块100，用于通过蓝牙将自身注册为HID设备，并与服务器进行配对；
判断模块200，用于根据智能笔头的压力值判断智能笔与触摸屏表面是否接触；
坐标点发送模块300，用于以预设频率将智能笔的坐标点发送给服务器，以使所述服务器进行转码和处理后绘制所述智能笔的输入轨迹。
第五方面：
在本发明另一个示例性的实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成如上述任一项实施例所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能笔在智能显示终端上的输入方法，其特征在于，包括：
接收智能笔输入的轨迹数据，并对所述轨迹数据进行转码；
根据所述智能笔的采样帧率，自适应去除所述转码后的数据中的若干点，记录去除点数量及剩余数据的坐标点；
计算所述坐标点中的相邻点的导数，保留所有拐点对应的坐标点，作为特征点数组，去除其他点；
根据所述特征点数组和所述去除点数量，绘制并显示所述智能笔的输入轨迹。
2.根据权利要求1所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法，其特征在于，所述智能笔在智能显示终端上的输入方法基于android系统，且通过HID接口进行数据传输。
3.根据权利要求1所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法，其特征在于，在所述获取此时待测数据的点坐标组数之后，还包括：对所述点坐标进行平滑化处理。
4.根据权利要求1所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法，其特征在于，在所述接收智能笔输入的轨迹数据之前，还包括：将智能笔设备注册为HID设备，并通过蓝牙与所述智能笔配对。
5.根据权利要求1所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法，其特征在于，所述智能显示终端为4K显示屏。
6.一种智能笔在智能显示终端上的输入装置，其特征在于，包括：
数据转码模块，用于接收智能笔输入的轨迹数据，并对所述轨迹数据进行转码；
坐标点获取模块，用于根据所述智能笔的采样帧率，自适应去除所述转码后的数据中的若干点，记录去除点数量及剩余数据的坐标点；
特征点提取模块，用于计算所述坐标点中的相邻点的导数，保留所有拐点对应的坐标点，作为特征点数组，去除其他点；
轨迹显示模块，用于根据所述特征点数组和所述去除点数量，绘制并显示所述智能笔的输入轨迹。
7.一种智能笔，其特征在于，包括：
蓝牙匹配模块，用于通过蓝牙将自身注册为HID设备，并与服务器进行配对；
判断模块，用于根据智能笔头的压力值判断智能笔与触摸屏表面是否接触；
坐标点发送模块，用于以预设频率将智能笔的坐标点发送给服务器，以使所述服务器进行转码和处理后绘制所述智能笔的输入轨迹。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行实现如权利要求1至5任一项所述的智能笔在智能显示终端上的输入方法。
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