CN1630878A - 用于位置确定的设备、方法和计算机程序 - Google Patents

Abstract

提供了用于位置确定的一个设备、一种方法和一个计算机程序。设备包括一个用于根据一个表面上的一个位置编码图案的一个图像确定表面上的一个位置。处理装置被设计为根据图像中的位置编码图案判定是否可能确定表面上的一个可接受的位置。另外，处理装置被设计为根据所述判定的结果引起第一书写装置在表面上书写。

Description

用于位置确定的设备、 方法和计算机程序

技术领域

本发明涉及一个用于位置确定的设备，包括一个用于根据一个表面上的一个位置编码图案的一个图像确定表面上的一个位置的处理装置。本发明还涉及一个用于位置确定的方法和计算机程序。

背景技术

手边有笔和纸以便记下重要的需要记住的事情常常是很有用的。但是，有多种用于存储信息的笔和纸的替换方式，例如计算机。使用计算机的优点是信息可被数字地存储并立即转发到其他电子单元。缺点是计算机相当昂贵并且笨重，并且用户要能使用计算机必须具有技术知识。另一方面，笔和纸能被任何人在任何时间任何地点所使用，因为它们便于携带。

从此处结合进来作为参考的WO 01/16691中公开了一种为以上两个存储替换方式的组合的通信方法。WO发表说明了一个用于电子记录和处理信息的系统。该系统包括一个基底，其上具有一个用于在基底上编码位置的位置编码，以及一个用于通过检测位置编码记录写在基底上的信息的设备。位置编码是连续记录的，而信息将由手写。被记录的位置的序列定义设备在基底上的运动。信息在其被写下的同时被记录，并且它能被存储在设备中或者传输到一个外部单元，例如一台计算机或一部移动电话。

WO 00/25293说明了用于确定笔尖运动的一个设备和一种方法。笔的运动是通过比较连续记录的基底图像确定的。根据一个方面，笔的运动由绝对位置确定。作为替换，不同的区域具有不同的图案。当笔位于一个区域时，它可以通过分析区域中的图案标识区域的类型。产生的分析可用于确定笔是否要写在基底上。

WO 01/30589说明了一种具有一个可控书写装置的电子笔。当用户在一个表面上写和画时，可改变书写的外观，因为该笔具有使其能够产生不同颜色和类型的线条的功能。该笔能够记录包含编码数据的图像，以便更改书写的属性以及以便确定其位置。

有时会出现上述类型的设备未能记录基底上的位置的情况。这意味着一部分用户写下的信息也未被记录。用户将不能确定存储在设备中或传输到一个外部单元的信息是完整的。如果信息丢失，则稍后必须进行补充记录，这是一个非常耗时的操作。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地补救上述现有技术的问题。

根据本发明，此目的是通过一个设备、一种方法和一个计算机程序实现的，它们具有独立的权利要求书中声明的特征。首选实施方式在附属的权利要求书中定义。

根据本发明的一个第一方面，这涉及一个用于位置确定的设备。该设备包括一个用于根据一个表面上的位置编码图案的图像确定表面上的一个位置的处理装置。该处理装置被设计为判定是否可能根据图像中的位置编码图案确定表面上的一个可接受的位置。另外，处理装置被设计为根据所述判定的结果引起一个第一书写装置在表面上书写。使用根据本发明的一个设备，使用第一书写装置在表面上书写的信息可被电子地记录。该信息对应于描述第一书写装置穿过表面上的路径的可接受位置的一个序列。

通过引起第一书写装置根据所述判定在表面上书写，用户可了解是否可确定一个可用的位置。如果书写装置在表面上的一个点书写，则表示对应于该点的一个可接受的位置能够/不能被确定。相应地，表面上的一条线表示对应于点的一个相干序列的可用位置能够/不能被确定。从而可使用户完全了解哪些信息已被设备记录，因为记录的信息正好是被书写/没有书写在表面上的。

位置编码图案可包含多个元素，每个元素包含至少两个可能的解码值。处理装置可被设计为在图像中标识多个元素，并对于每个标识的元素计算该元素具有每个可能的解码值的相关的值概率。每个元素可由至少一个符号组成。

通常，元素的一个解码值不能被完全肯定地确定，因为可能该元素具有另一个可能的解码值。其原因可能是表面上的位置编码图案不是完全理想的。当编码图案被印在表面上时，印刷机的有限的分辨率可能意味着符号没有被绝对精确地印出来。例如，印出的符号可能稍微变形或偏离其“标称”位置。另一个原因可能是可在相对于表面的不同位置进行位置编码图案的图像的记录，即从不同的透视角度。产生的图像失真可能导致明确确定元素的解码值变得困难。也可能有以很倾斜的角度记录图像以致根本不能在图像中标识元素的危险。其他可能干扰在表面上标识元素的因素为表面的不均匀照明，或者缺乏锐利度，这是在从离表面不同距离处记录位置编码图案的图像时引起的。表面上自然出现的结构，以及来自表面上的杂质的噪声或者设备中某些元件的故障，也可能对元素的标识具有不利影响。如果一个元素被明确地确定，则对应于元素的被明确确定的解码值的值概率将为最大，而元素的其他值概率为0。元素的解码值越不确定，则其值概率之间的差异越小。如果位置编码图案中的一个位置缺少一个元素，则该元素的值概率将大小相等。

处理装置可被设计为仅当处理装置判定能够确定表面上的一个可接受的位置时引起第一书写装置在表面上书写。这意味着表面上被书写的点对应于可由设备确定的可接受的位置。换句话说，书写在表面上的信息是能够被设备记录的。如果书写装置停止表面上的一个点书写，则表示对应于此点的一个表面上的可接受的位置不能被确定，从而不是所有的信息都能被记录。如果这是由记录过程中的不利情况引起的，例如记录是在非常倾斜的角度下进行的，则有机会执行补充记录。此替换方式的优点是如果用户能够看到他或她正在表面上所写或画的东西，则设备的使用能够更简单。当然也可能有设备以相反方式运行时的替换方式。此时处理装置被设计为仅当处理装置判定表面上的一个可接受的位置不能被确定时引起第一书写装置在表面上书写。

当位置编码图案的一个图像已被记录时，如果该图像包含充足的信息，则设备能够确定表面上的一个可接受的位置。处理装置可被设计为确定图像包含的关于表面上的一个位置的信息量的量度。小的量度表示图像包含少量信息，这可能意味着表面上的一个位置根本不能被确定。对于较大的量度，则可确定表面上一个位置，从而一个可接受的位置的机率增加了。

处理装置可被设计为，将以上讨论的量度与一个预定的极限量度相比较。如果该量度超过了极限量度，则可能根据图像确定表面上的一个位置。但是此位置不一定是可接受的。如果在另一方面，该量度没有超过极限量度，则图像不能用来确定表面上的一个位置。

当可能根据图像中的位置编码图案确定一个位置时，处理装置可被设计为确定一个对应于所述位置被确定的可能性大小的位置概率。于是此位置概率可被用于判定是否可能确定表面上的一个可接受的位置。

对应于一个图像的位置概率可根据从所有标识的元素中选出的预定数目的元素的值概率确定。这些选出的元素可以是那些对于某一个解码值具有优势值概率的元素，即那些可贡献最多的关于表面上的位置的信息的元素。例如，位置概率可通过将所选的元素的优势值概率相乘来确定，但是当然它也可通过其他方式确定。

处理装置可被设计为，将位置概率与一个预定的极限值相比较，并且如果位置概率超过极限值则判定可能根据图像确定表面上的一个可接受的位置。如果，在另一方面，位置概率不超过极限值，则可能根据图像中的位置编码图案确定的位置不被认为是可接受的，因为它没有被足够肯定地确定。从而处理装置判定不可能确定表面上的一个可接受的位置。

以上说明意味着如果所选的元素是定义明确的，即如果每个元素具有一个远高于其他值概率的值概率，则位置概率超过极限值的机率增加，从而可根据记录的图像确定一个可接受的位置的机率增加。

处理装置可被设计为，如果根据图像能够确定一个位置并且此位置位于离一个先前确定的可接受位置预定距离内，则判定可能根据一个记录的图像确定一个可接受的位置。当然此步骤可以不同方式与以上步骤结合。例如，此处处理装置可被设计为确定图像包含的信息的第一所述量度。然后此测量表示是否可根据图像确定位置。另外，处理图像可被设计为如果根据记录的图像能够确定的位置的位置概率超过所述极限值，并且该位置位于所述预定距离内，则判定可能确定一个可接受的位置。

不需要在设备的同一位置确定会话期间使用上述步骤的相同组合。例如，该会话期间最初可包括，如果可能的话，确定每个记录的图像的位置概率。这可涉及使用概率计算的对应于第一书写装置在表面上的一划的一个序列中的第一位置的位置确定。对于其他位置，不需要使用概率计算以确定是否书写装置被激活。另一方面，可检测每个其他位置到一个先前确定的可接受位置的距离。这样最后这个例子使得更快地控制表面上的书写成为可能，因为没有从始至终进行概率计算而节省了时间。

根据上述说明的一个设备可由一个专用集成电路(ASIC)组成。但是它也可由其他任何也包括离散元件的电路组成。

根据上述说明的一个设备也可为手持的，并且可为容易操作的形状。在设备是手持的情况下，它也可包括第一书写装置。此时设备可为一支笔的形状，以便用户获得最大舒适度。

根据本发明的一个手持设备可具有一个收发机，用于将数据从设备无线地传输到一个外部单元。从而用设备记录的信息可被发送到一台邻近的计算机或者通过一部移动电话发送到另一台计算机或移动电话。传输可通过短程无线连接或使用红外光实现。作为替换，信息也可用电缆传输。根据另一个替换实施方式，手持设备具有一个嵌入式调制解调器，用于与一个计算机网络或电话网络通信。

根据本发明的一个手持设备也可包括一个用于在表面上书写的第二书写装置。

第二书写装置可被设计为在表面上书写，不论是否可能确定表面上的一个可接受的位置。此实施方式使用户可以跟随设备在表面上的所有运动，因为现在设备的功能就像一支常规的笔。但是，正如前面的实施方式那样，用户知道不能通过第一书写装置停止/开始在表面上书写确定表面上的一个可接受的位置。

根据另一个实施方式，第二书写装置可被设计为在第一书写装置不在表面上书写时在表面上书写。此实施方式也使用户能够跟随设备在表面上的所有运动。

例如，第一书写装置可用红墨水书写，而第二书写装置可用黑墨水书写，这意味着表面上的书写的颜色表示是否可能确定表面上的一个可接受的位置。

以上说明的书写装置可以通过多种不同的技术在表面上书写。例如，它们可以是设计为向表面上的特定点喷射墨水的喷嘴。通过此实施方式可迅速控制向表面提供墨水，即可以很容易切断或开始供墨。

此处喷射是指墨水从喷嘴中喷出。

根据一个第二方面，本发明涉及一个用于位置确定的方法，包括处理一个表面上的位置编码图案的图像。该处理包括判定是否可能根据图像中的位置编码图案确定表面上的一个可接受的位置，并引起一个第一书写装置根据所述判定的结果在表面上书写。

根据一个第三方面，本发明涉及一个计算机程序，它具有用于根据一个图像进行位置确定的指令。

上述联系设备讨论的特征当然适用于根据本发明的方法或计算机程序。

上述特征当然可以结合在相同的实施方式中。

附图说明

现在将通过实施方式并参考附图更详细地说明本发明，附图中

图1显示了一个用于位置确定的设备，

图2显示了一张具有一个位置编码图案的纸，

图3显示了说明图1中的设备的功能的一幅流程图，

图4显示了在一个表面上使用根据图1的一个设备的结果的一个例子，

图5显示了根据本发明的一个替换实施方式的一个设备的局部，

图6显示了在一个表面上书写的替换技术，

图7显示了说明一个解码例子的一幅流程图，

图8显示了一个表面上的一种第一类型的位置编码图案的一部分的放大，

图9显示了一个位置编码图案中的一个符号的四个理想位置，

图10显示了如何计算一个符号的值概率，

图11显示了如何计算一个元素的值概率，

图12显示了一个第一和一个第二矩阵的创建，

图13显示了一个循环主数序列，

图14说明了一个序列概率的计算，

图15说明了位置确定中的步骤，

图16说明了一个位置编码图案的旋转，

图17显示了一种第二类型的位置编码图案，以及

图18显示了另外两种位置编码图案的例子。

具体实施方式

图1显示了一个阅读笔形式的用于位置确定的设备1。它包括一个外壳2，其形状大致与一只笔的形状相似。在外壳的短侧有一个开口3。短侧用于接触一个表面4或与其保持一个短距离，在表面4上将执行位置确定。设备1包括至少一个发光二极管5，用于照亮表面4，以及一个光敏区域传感器6，例如一个CCD或CMOS图像传感器，用于记录表面的一个二维数字图像。如果需要，设备1还可包括一个透镜系统7。

设备1的能量供应获取自一个电池8，它安装在外壳2中的一个单独的隔断中。

另外，设备1包括一个图像处理装置9，用于根据传感器6记录的图像确定位置，尤其还包括一个处理器单元10，它被编程为读取来自传感器6的图像并根据这些图像执行位置确定。

在本例中，设备1还包括一个喷嘴11形式的书写装置，该喷嘴喷射墨水，通过它可以在表面4上写或画。喷嘴11可为一个普通的喷墨喷嘴，当用这种喷嘴停止喷射墨水时，很容易切断对喷嘴的墨水供应。

设备1还可包括按钮12，设备1可通过它被激活和控制。它还可包括一个收发器13用于例如用红外光或无线电波将信息无线传进或传出设备。设备1还包括一个用于根据位置确定显示信息的显示器14。

一个压力传感器15被设计为指示何时设备1与表面4接触。当压力传感器与表面接触时，发光二极管5和区域传感器6被激活。这样除非压力传感器指示设备正与表面接触，否则区域传感器不能记录图像。

图2显示了一张具有一个表面66的纸65，其中表面66上具有一个光可读位置编码图案67。位置编码图案存储可使用设备确定的位置。该图案由符号68组成，并且为清楚起见被大大地放大显示。

在本例中，设备用红外光照射符号68，以便它们能被区域传感器6所见。从喷嘴11喷射出的墨水是那种在被红外光照射时不能被区域传感器6所见的类型。这意味着设备的功能不会受到符号被墨水覆盖的影响。例如，这可通过不含碳的墨水实现。

现参考图3中的流程图说明根据本发明的设备的功能和方法。

图1中的阅读笔被用于在手写正文被写在表面上时记录该正文。为实现此目的，区域传感器6被设计为记录表面的一个图像，如上文所提到的。为了能根据记录的图像进行位置确定，图像必须包含一个编码图案。在一个表面具有编码图案的图像中，如图2中在较亮背景上的暗符号组成的编码图案，暗区域(符号)和亮区域(背景)之间有清晰的对比。但是，在一张普通的干净的单色纸的表面的图像上没有清晰的对比。因此图像处理装置被设计为首先计算一个表示图像包含多少关于表面上的一个位置的信息的第一信息量度(步骤α)。第一信息量度是根据图像中的亮和暗区域之间的对比分布计算的。第一信息量度可根据图像中的亮度分布某种统计量度(例如标准方差等)计算。信息量度也可根据此处结合进来作为参考的申请人的瑞典专利申请号0102254-0中说明的技术计算。更具体地，可对于图像上分布的多个局部区域估计背景亮度值和物体亮度值。背景和物体亮度值之间的差提供各局部区域中的对比度的量度。于是第一信息量度可被设置为对应于具有超过对比度极限值的对比度的局部区域的数目。

这样图像处理装置被设计为将第一信息量度与一个第一极限量度相比较(步骤α’)。如果第一信息量度超过第一极限量度，则图像被视为包含一个编码图案，图像处理继续。如果，另一方面，第一信息量度没有超过第一极限量度，则图像被视为没有包含编码图案，图像处理终止。

为了能够根据记录的图像进行位置确定，图像必须包含一个位置编码图案，例如图2中表面66上的位置编码图案67。由于此原因，图像处理装置还被设计为计算一个第二信息量度(步骤β)。第二信息量度也表示图像包含多少关于表面上的一个位置的信息。第二信息量度可通过研究图像中一个位置编码图案的特征确定。例如，图2中的位置编码图案具有额定地每单位表面具有给定数目的符号的特征。因此图像处理装置9被设计为为上述局部区域之一确定图像中可标识的独立的物体的数目。在本例中，这些物体是图像中的连续暗区域(可能为符号)。第二信息量度可作为每单位表面中标识的物体数目和每单位表面中给定的符号数目之间的差的函数计算，其中第二信息量度随着差增大而减小。第二信息量度也可被设为每单位表面的标识的物体数目。然后图像处理装置被设计为将第二信息量度与一个第二极限量度相比较(步骤β’)。如果第二信息量度超过第二极限量度，则图像被视为包含一个位置编码图案，图像处理继续。如果，另一方面，第二信息量度没有超过第二极限量度，则图像被视为没有包含任何位置编码图案，图像处理终止。

位置编码图案通常包含多个元素，每个元素具有至少两个可能的解码值。每个元素包含至少一个符号。图2中的位置编码图案67是这种位置编码图案的一个例子，阅读笔1可用它确定位置。图像处理装置9被设计为标识图像中的多个元素。然后对于每个标识的元素，处理装置被设计为计算该元素具有每个可能的解码值的相关的值概率。如果一个元素被明确地确定，则对应于该元素的被明确确定的解码值的值概率最大，而该元素的其他值概率为0。元素的解码值越不确定，其值概率之间的差异越小。另外，为判定是否能用图像中的位置编码图案确定表面上的一个位置，图像处理装置被设计为计算一个第三信息量度(步骤γ)。第三信息量度也表示图像包含多少关于表面上的一个位置的信息。第三信息量度可根据标识的元素的值概率确定。在本例中，它通过将每个标识的元素的最大值概率相乘确定。如果标识的元素被明确地确定，则第三信息量度将是大的。因此标识的元素的解码值越不确定，第三信息量度越小。然后图像处理装置被设计为将第三信息量度与一个第三极限量度相比较(步骤γ’)。如果第三信息量度超过第三极限量度，则图像被视为包含阅读笔1可用其确定位置的位置编码图案，图像处理继续。如果，另一方面，第三信息量度没有超过第三极限量度，则图像被视为没有包含阅读笔1可用其确定位置的位置编码图案，图像处理终止。

即使可根据图像确定一个位置，仍然不能确定这是表面上的一个可接受的位置。因此图像处理装置9被设计为判定可根据图像确定的位置是否是可接受的。

在本例中，所述判定部分地基于概率计算，部分是基于与先前确定的表面上可接受的位置相比较。图像处理装置9首先确定一个对应于所述位置能被确定的可能性大小的位置概率(步骤Φ)。对应于所述位置的位置概率可根据从所有标识的元素中选出的预定数目的元素的值概率计算。在本例中，这些选出的元素是那些某个解码值具有优势值概率的元素。例如，位置概率可通过将所选的元素的优势值概率相乘确定。或者，位置概率由某些在位置计算期间根据值概率获得的概率值组成，或者由这些概率值计算出来。然后图像处理装置被设计为将位置概率与一个极限值相比较(步骤Φ’)。如果位置概率不超过极限值，则图像处理终止。如果，另一方面，位置概率超过极限值，则图像处理装置9被设计为将根据图像能够确定的位置的地点与先前确定的可接受的位置的地点相比较(步骤)。然后处理装置被设计为判定能够确定的位置是否是可接受的(步骤’)。如果根据图像能够确定的位置位于离所述先前确定的可接受位置预定距离之内，则能够确定的位置被视为表面上的一个可接受的位置。从而图像处理装置9判定可能根据记录的图像中的位置编码图案确定表面上的一个可接受的位置。另外，在本例中，图像处理装置9被设计为如果判定能够确定表面上的一个可接受的位置则引起书写装置在表面上书写(步骤λ)。书写在表面上对应于可接受位置的点进行。如果，另一方面，能够根据图像确定的位置与所述先前确定的可接受位置之间的距离大于预定的距离，则设备被设计为引起书写装置不在表面上书写。

图4显示在一个表面上使用一支阅读笔的结果的一个例子。在本例中，将用阅读笔1书写并存储文本“Anoto”69。如上文所说明的，当用户在表面上书写时，表面的图像被连续记录。根据图3的流程图中所有步骤的结果，笔在表面上书写/不书写。在图4的文本中少了“Anoto”中的字母“t”。这是因为阅读笔中的图像处理装置已判定不可能确定对应于表面上应组成所述字母“t”的点的可接受位置。因此图像处理装置引起书写装置不在表面上的这些点书写。不能确定对应于所述字母“t”的可接受位置的原因可能是本该是所述字母“t”的位置中的位置编码图案由于某种原因变得不可读了。其原因可能是有表面上有灰尘或者阅读笔在记录此区域时相对于表面的位置不适当。

当然，可能以不同的方式组合图3中的流程图中的步骤。它们不必按照以上说明的顺序执行。也不是所有的步骤都需要执行。很可能省略这些步骤中的一个或多个。在用阅读笔进行位置确定的同一会话期间步骤组合也不必相同。根据一个例子，几个最初被记录的图像根据步骤α-步骤Φ’在一个会话期间被处理。然后如果相应的图像的位置概率超过极限值则处理装置判定可能确定可接受的位置。当位置能够根据图像确定时，则根据步骤处理随后记录的图像。然后如果确定的位置位于离先前确定的可接受位置预定距离之内，则处理装置判定可能确定可接受的位置。

在一旦计算了一个位置则获取了位置概率的情况下，步骤Φ’和’可被结合起来，以便根据其位置概率以及其与一个或多个先前确定的可接受的位置的距离的组合将一个位置视为可接受的。例如，低位置概率可由小距离补偿，反之亦然。

在以上例子中，已假定图像处理装置被设计为仅当确定了一个可接受的位置时才在表面上书写。当然，图像处理装置也可能仅在不能确定表面上的一个可接受的位置时引起书写装置在表面上书写。也可能具有多个书写装置，例如其中一个始终喷射墨水，而另一个在不能确定可接受的位置时喷射另一种颜色的墨水。

在带有相关图片的附录I中，有对于可结合本发明使用的多种位置编码图案的全面说明。附图I还详细说明了如何计算记录的图像中的标识的元素的值概率，以及如何根据图像计算一个位置。另外附图I说明了根据本发明可结合位置确定执行的许多其他不同的概率计算。

在以上说明的例子中，值概率已用于计算信息量度和位置概率。但信息量度和位置概率也可根据附图I中讨论的一个或多个其他概率计算。这意味着一个位置的位置概率可在位置确定的不同时间以不同方式确定。这也意味着如果概率计算中使用的任何概率被视为太小，则位置确定可随时终止。

图5显示了根据本发明的一个替换实施方式的一个设备的一部分，其中该设备具有一个第一书写装置70和一个第二书写装置71。第一书写装置70被设计为仅当可确定一个可接受的位置时才在表面上书写。第二书写装置71被设计为不管是否能确定一个可接受的位置都在表面上书写。

用根据本发明的一个设备在一个表面上书写信息可以几种方式实现。例如，书写装置可以不是喷嘴，而是如图6a所示，是一个用于将墨水滚动到表面上的球端。当切断向表面供墨时，这很容易通过锁定球以便它不再在表面上滚动来实现。另一个替换实施方式在图6b中显示，其中一个电磁铁73被用作书写装置，用于在含有一面黑一面白的小的永久磁铁的特殊纸张上书写。这种纸张的工作方式是：当磁铁经过表面时，永久磁铁将其黑面朝上。从而不是开启/关闭来自喷嘴的供墨，而是开启/关闭向电磁铁73供电，以便以此种方式根据是否已确定一个位置来控制信息书写。如图6c所示，还有一种替换方式可为用一个加热装置74作为书写装置，用于加热一个表面，该表面具有加热时改变颜色的特征。

以上说明的实施方式仅被视为例子。

本领域技术熟练者将承认上述实施方式可在不背离本发明的概率的情况下以多种方式改变。

对于位置编码的光学记录有替换方式，例如此处结合进来作为参考的WO 00/73983和WO 01/26033中说明的方式。

附录I

本附录参考附图说明了多种可联系本发明使用的位置编码图案。它还详细说明了如何结合通过一个表面上的一个位置编码图案进行的位置确定或解码来使用概率计算。

现参考图7中的流程图，说明了如何通过概率计算解码一个位置编码图案的一个例子。待解码的位置编码图案是申请人的专利发表WO 01/26032中说明的类型，该专利发表在此处被结合进来作为参考。

图8显示了一个表面19中的一个光可读位置编码图案17的一个放大部分。位置编码图案包括符号18。一支阅读笔被设计为通过一个传感器记录位置编码图案的一个局部区域的一个图像(步骤A)，标识图像中的多个符号18(步骤B)，以及用一个光栅形式的参考系统去适配图像(步骤C)，其中光栅具有在光栅点22相交的光栅线21。适配以这样一种方式实现：每个符号18与一个光栅点22相关。例如，符号23与光栅点24相关。因此通过光栅适配可以确定每个符号属于哪个光栅点。在本例中，光栅是方格的形式，但也可能是其他形式。此处结合其作为参考的申请人的申请WO 01/75783、WO 01/26034和SE 0104088-0，更详细揭示了光栅对图像中的符号的适配。

在“理想”编码图案中，一个且仅一个符号与每个光栅点相关。由于编码图案的图像中的缺陷和不足之处，可能难以在编码图案的一个图像中确定哪些符号属于该编码图案以及多个符号中的哪一个是与某个特定光栅点相关的那个。由于此原因，在本例中可能在解码数据时将多个符号与同一个光栅点相关联。与一个光栅点关联的符号一起形成属于该光栅点的一个元素。

在本例的编码图案中，符号18的值由其相对于其相关的光栅点22的位移定义。更具体地，定义符号值的是符号相对于一个光栅点的一个点位置。此点通常是符号的主要点。在本例的编码图案中，每个符号有四个理想位置。这些位置位于四条光栅线21中的每一条上，这四条光栅线从与该符号相关的光栅点22延伸出来。这些位置位于与光栅点相等的距离处。图9a-d中放大显示了一个符号的理想位置25。他们在图9a中值为“0”，在图9b中值为“1”，在图9c中值为“2”，在图9d中值为“3”。这样每个符号代表四个不同的值“0-3”。

由于多种原因，在记录的图像中标识的符号通常不具有理想位置。因此在许多情况下，可能难以明确地确定一个符号的值。由于此原因，阅读笔被设计为为每个标识的符号计算该符号定义“0-3”中每个值的有关的值概率(步骤D)。每个符号的值概率是符号27到其每个理想位置25的距离26的减函数，参见图10，或者更具体地，通常是从符号27的主要点到每个理想位置的距离的减函数。符号可被假定为在理想位置周围正态分布。这意味着值概率P(d_i)可由公式P(d_i)＝kexp(-(d_i)²/v)，其中k＝常数，d_i＝从符号到理想位置的距离，以及v＝常数，在本例中为距离的方差。方差可通过经验确定。从而可对每个符号计算四个值概率。有时会出现符号在光栅点中央的情况。在这种情况下，符号的四个值概率将是相等的，因为符号到每个理想位置的距离是一样大的。没有符号与某个光栅点相关的情况，即相关的元素包含零个符号的情况，被看作符号位于光栅点中央的情况，即值概率是相等的。

如果有多个符号相关到一个光栅点，例如三个，即相关的元素中有三个符号，则光栅点或元素共有3×4个值概率。从而阅读笔被设计为对每个光栅点或元素以及对每个值确定一个与光栅点相关的多个符号一起定义此值的值概率(步骤E)。从而这些光栅点的值概率也可被称为光栅点概率。通过计算光栅点的值概率，可在位置确定中考虑记录的图像中的所有符号，并可最小化丢失信息的危险。由于上述装置对于每个元素，计算该元素定义每个值的值概率，因此在以下说明中值“0”-“3”被称为元素值。

一个元素的值概率可通过比较所述元素中的诸个符号的值概率来确定，为每个可能的元素值的选择最高的值概率。作为替换，元素的值概率可为元素中的诸个符号的每个可能元素值的值概率的加权和。当然元素的值概率也可以通过与上述方法不同的方法确定。

在本例中计算一个元素的值概率是通过图11中的数字例子说明的。图11a显示了一个具有两个相关的符号28和29的光栅点22。符号28和29一起组成了属于光栅点22的元素。图11b中的表30和31包含各符号的可能值的值概率P₁。图11c中的表32包含了得出的元素的可能元素值的值概率P₂。在本例中，元素的值概率是相对的。作为替换，它们也可以以一种适当的方式被归一化。如果只有一个符号相关到一个光栅点，即，相关的元素中只有一个符号，则显然符号和元素的值概率是相等的。

当记录一个图像时，阅读到表面的距离影响被记录的位置编码的部分的大小，从而也影响能适配到图像中的光栅的大小。为了将图像转化为一个位置，使用预定数目的元素，本例中为8×8个元素。如果多于8×8个光栅点适配到了图像中，则标识额外的元素。因此阅读笔被进一步设计为从所有标识的元素中选择提供最多关于表面上的位置的信息的元素集合(步骤F)。此元素集合是(但不必须是)连续的。本例中元素集合中的元素对应于一个光栅点矩阵，其中光栅点矩阵具有适配到图像的光栅点，但这不是必要条件。换句话说，目的是选择这样的元素，其对于每个元素值具有相关的值概率，能够最大化记录的图像的总信息值(先前称为位置概率)。为了此目的，对于每个标识的元素计算一个熵。然后选择给出最小的熵和的8×8个元素，其中最小的熵对应了记录的图像的最大总信息值。如果元素的值概率被归一化以使得

$\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{P}_{2,i}=1,$

则元素的熵H根据以下公式计算：

$H=-\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{P}_{2,i}{\log }_2\left(P_{2,i}\right)$

其中P_2，i是元素对元素值i(i＝0，1，2，3)的值概率，log₂是2为底的对数。这样一个元素的熵在其值概率相等的时候最大，而在除一个值概率外其他值概率均为零时最小。另一个通过熵计算来选择8×8个元素的替换方法是用每个元素的最高值概率作为一个信息值。在这种情况下，选择这样的连续的8×8个元素，所述8×8个元素的信息值之和组成的总信息值最大。

本例中使用的编码图案对表面上的一个点的两个坐标进行编码。这些坐标可分别被解码。因此，它们可被称为两个维度中的数据。更具体地，编码图案中的每个符号编码一个被用于解码第一坐标的第一比特以及一个被用于解码第二坐标的第二比特。

因此在对记录的图像中的编码图案进行解码时，一个元素的每个可能的元素值“0”-“3”被转换成一个第一和一个第二解码值，在本例中它们是二进制的。从而阅读笔被设计为对于元素集合中的8×8个元素中的每一个元素将元素值“0”-“3”转化为四个不同的比特组合(0，1)(0，0)(1，0)和(1，1)。对于每个元素，比特组合具有属于每个元素值的值概率，参见前面图12a的表33中的数字例子的继续。在比特组合中，第一比特，即第一解码值，表示第一维度，第二比特，即第二解码值，表示第二维度。相应的元素值的值概率P₂与第一和第二解码值相关。这样元素集合可被用于创建一个第一维度的具有相关的值概率的第一解码值的第一集合，以及一个第二维度的具有相关的值概率的第二解码值的第二集合(步骤G)。表33说明了元素集合中的一个元素。表33’和33”分别包含了具有相关的值概率的第一集合中的相应的第一解码值，以及具有相关的值概率的第二集合中的第二解码值。显然从上述说明中可知，第一和第二解码值中的每一个值为0或1。

阅读笔被设计为对于元素集合中的每个元素，将第一集合中的每一个不同的可能的第一解码值中与一个值概率相关，并将第二集合中的每一个不同的可能的第二解码值与一个值概率相关。由于本例中可能的第一和第二解码值为0和1，因此上述操作为元素集合中的每个元素的第一和第二集合得到了一个解码值0的值概率和一个解码值1的值概率。以下解码值0的值概率称为0概率，而解码值1的值概率称为1概率。

参见表33’，在本例中，通过比较第一集合中的对应于第一解码值为0的值概率来对元素集合中的每个元素实现上述操作。然后最高的值概率被选为0概率并保存在一个第一矩阵34中。以相同的方法比较第一集合中对应于第一解码值为1的值概率。然后最高的值概率被选为1概率并保存在第一矩阵34中。参见表33”，随后对于第二集合中的值概率、第二解码值和一个第二矩阵35重复上述程序。从而第一和第二集合被用于创建一个具有0和1概率的第一和第二矩阵(步骤H)。在图12b中的数字例子的继续中说明了该结果。作为替换，通过将第一集合中对应于第一解码值为0的值概率相加，所得的和被存为0概率，以及通过将第一集合中对应于第一数字为1的值概率相加，所得的和被存为1概率，来创建对于元素集合中的8×8个元素的具有0和1概率的一个第一和一个第二矩阵。然后对于第二集合中的值概率和第二解码值重复此程序。

这样元素集合中的8×8个元素现在对应于两个矩阵34和35，每个具有8×8个矩阵元素，其中每个矩阵元素包括一个0概率和一个1概率。通过这些第一和第二矩阵，可确定位置的坐标。

在确定记录的图像中所有元素的值概率后选择元素集合的一个替换方法是，等直已为所有标识的元素确定到对应于矩阵34和35的诸矩阵。在这种情况下，则可根据相应的0和1概率选择每个矩阵中的8×8个矩阵元素。执行此操作的一个方法是选择8×8个矩阵元素，其中0和1概率中的一个为高而另一个为低。在这种情况下，不必选择对应于相同元素的矩阵元素用于两个坐标的确定，计算通过两个矩阵的不同的相应元素进行。

在本例中位置编码在基于一个第一循环主数序列的第一维度中。这给出了元素的元素值之间的关系的一个条件。第一循环主数序列具有这样的性质：其中每个预定长度的局部序列的位置是明确地确定的。在本例中预定长度是6。如果在第一循环主数序列中的任意位置取这样6个顺序的数字，则这六个数字只在第一主数序列中以此顺序出现一次。如果第一主数序列的末尾连续到第一主数序列的开始，该性质仍适用。因此，第一主数序列被称为循环的。在本例中使用一个二进制主数序列。如果要明确确定一个具有六个数字的局部序列的位置，则第一主数序列最长可具有2⁶＝64的长度，长度为6的局部序列可占有第一主数序列中的位置0-63。但是如果选择一个长度为63的第一主数序列，则可提供改进的纠错性质，这可从下面的说明中看到。从而在下面的说明中将假定第一主数序列的长度为63，并从而定义了0-62范围中的唯一位置。

图13显示了一个可结合位置编码使用的第一循环主数序列的例子。例如，局部序列0，0，0，0，0，0具有第一主数序列中的明确位置0，局部序列1，1，1，1，1，0具有明确位置9而局部序列1，1，1，0，1，0具有明确位置11。为确定表面上的一个位置，必须在记录的图像中标识6×6个元素。但是，如上文所讨论的，位置确定采用的是8×8个元素，其原因将从下面的说明中看出。如上文所述，第一维度中的位置编码所基于的第一循环主数序列具有这样的性质：它只包含相互不同的长度为6的局部序列。因此，每个预定长度为8的局部序列在第一循环主数序列中的位置也是明确确定的。在确定表面上的位置的坐标时利用了此事实。

阅读笔被设计为将第一循环主数序列中每个长度为8的唯一局部序列与第一矩阵34中的每列匹配(步骤I)。该方法在图14中说明。该图显示了一个长度为8的二进制局部序列36以及第一矩阵34中的一列37(图14b)，所述列具有矩阵元素，每个元素包含一个0概率和一个1概率，分别对应于第一解码值为0和为1的概率。对于每个矩阵元素，根据局部序列36中相应的数字选择0和1概率之一。例如，局部序列36中的第一个数字为0，意味着选择0概率作为列37中的第一个矩阵元素。局部序列中的第二个数字为1，意味着选择1概率作为列37中的第二个矩阵元素。对于第一主数序列中的每个局部序列，对于第一矩阵34中的每一列，阅读笔还被设计为通过将相应选择的矩阵元素的0和1概率相乘计算一个第一序列概率(步骤J)。在图14中，已计算了对应于部分序列36和列37的第一序列概率38。在进行此操作后，将有63个第一序列概率，它们对于第一矩阵34中的每一列具有一个相关的唯一的序列值。这些序列值由相应的局部序列在第一循环主数序列中的位置定义。阅读笔被设计为对每一列选择最高的第一序列概率以及相应的序列值，并保存它们。

此处第二维度中的位置编码是基于一个第二循环主数序列的，在本例中它与第一循环主数序列具有相同的性质。

阅读笔被进一步设计为以相应于上述方式的方式，将第二循环主数序列中每个长度为8的唯一局部序列与第二矩阵35中的每行匹配。正如矩阵34中的列一样，矩阵35中的行具有矩阵元素，每个元素包含一个0概率和一个1概率，分别对应于第二解码值为0和为1的概率。对于每个矩阵元素，根据第二循环主数序列中的局部序列中相应的数字选择0和1概率之一。对于第二主数序列中的每个局部序列，对于第二矩阵35中的每一行，阅读笔还被设计为通过将相应选择的矩阵元素的0和1概率相乘计算一个第二序列概率(步骤J)。在进行此操作后，将有63个第二序列概率，它们对于第二矩阵35中的每一列具有一个相关的唯一的序列值。这些序列值由相应的局部序列在第二循环主数序列中的位置定义。阅读笔被进一步设计为对每一行选择最高的第二序列概率以及相应的序列值，并保存它们。

本例中使用的位置编码是基于循环主数序列的不同旋转或循环移动的使用。例如，为编码x方向的位置，第一主数序列在表面上按列向不同的方向旋转或循环移动，以某种其他的方式印刷或排列，即，在与要编码位置的方向正交的y方向，从上往下。主数序列可在同一列中重复印刷，如果要在y方向编码多于对应于主数序列的长度的位置则这一点是必要的。然后在所有重复中使用相同的主数序列旋转。但在不同的列中可使用不同的旋转。

每对相邻的列定义一个差数D。差数D由每列中第一局部序列的在主数序列中的位置之间的差别给出。如果局部序列的位置之间的差在列中往下一步，则结果将是相同的，因为位置将以相同的方式偏移。从而差数D将始终是相同的，不论在列中的哪个高度比较主数序列中的局部序列的位置。从而对于每对列，差数D在y方向是恒定的。相邻列之间的差数形成一个差数集合，它可用于获取表面上一个位置在第一维中的坐标。

第二方向的位置编码，例如在此情况下为y方向，可基于与第一维度中的位置编码相同的原理。然后第二主数序列被排列为在表面上的行中不同的循环移动，即，在x方向，从左往右。差数在相邻行之间定义，且这些差数形成一个差数集合，它可用于获取表面上的一个位置在第二维度的坐标。

从而位置编码由第一方向的一个局部位置编码和第二方向的一个局部位置编码组成。

从上文可见，局部序列不是以其显值写入的，而是以其图形编码写入的。在图形编码中，符号定义局部位置编码图案的叠加。

由于位置编码是基于在表面上以预定方向排列的主数序列的，因此符号必须在这些方向上被解码，以便正确确定位置。如上文所提到的，正确的解码方向是从上往下和从左往右的。

阅读笔在记录图像时可以相对于表面和位置编码的不同位置旋转。如图15中的箭头40所示，有四个可能的记录旋转。位置编码的记录的图像本身不显示位置编码图案和阅读笔之间的相对旋转，因为如果位置编码旋转0，90，180或270度其外观实质上是一样的。但是当位置编码图案被旋转时，每个符号相对于其相关的光栅点的位移的方向将会改变。这导致了编码符号的位移的比特组合(第一解码值，第二解码值)改变。通过位置编码的“正确”旋转，符号以正确的解码方向在列中从上往下以及在行中从左往右排列。如果位置的正确旋转为0，则以下几点对于错误的旋转成立：

顺时针90度：具有“正确”旋转的符号的列，即符号从上往下排列的列，将成为符号从右往左排列的行，即为错误的解码方向，而具有“正确”旋转的行，即符号从左往右排列的行，将成为符号从上往下排列的列，即为正确的解码方向。

180度，具有“正确”旋转的符号的列，将成为符号从下往上排列的列，即为错误的解码方向，而具有“正确”旋转的符号的行，将成为符号从右往左排列的行，即为错误的解码方向。

顺时针270度：具有“正确”旋转的符号的列，将成为符号从左往右排列的行，即为正确的解码方向，而具有“正确”旋转的符号的行，将成为符号从下往上排列的列，即为错误的解码方向。

如果列和行中的符号以错误的解码方向排列，则解码时每个元素的0和1概率将被颠倒。

因此如下文将要说明的，设备被设计为测试记录的图像中的位置编码的局部区域的不同旋转。在旋转180度并“倒置”的第一和第二矩阵34和35上(在图12c中分别标示为34’和35’)还执行分别在第一和第二矩阵34和35上执行的操作，即将循环主数序列中的局部序列分别与矩阵中的列和行进行匹配(步骤I)，计算序列概率(步骤J)，以及分别选择具有相应的列和行的序列值的最高序列概率。这些旋转的、倒置的矩阵34’和35’对应记录的图像中的位置编码的颠倒的局部区域。在显示记录的图像中的一个位置编码的一个局部区域的一个例子的图16中解释了其原因。在该图中，为了简便只使用了9个符号，每个与一个光栅点相关以便说明。位置编码图案45是记录在图像中的那个。位置编码图案45’是同一个颠倒的位置编码。矩阵46和47分别对应于向右旋转的位置编码图案45的矩阵34和35，而矩阵48和49分别对应于倒置的位置编码图案45’的矩阵34’和35’。如果倒置的位置编码图案的矩阵48和49旋转180度并倒置，则可获得向右旋转的位置编码的矩阵46和47。这里倒置表示每个矩阵元素中的0和1概率改变位置。

经过上述程序后，对于矩阵34和34’中的每一列和对于矩阵35和35’中的每一行有一个具有相应的序列值的序列概率。然后对于矩阵34，34’，35和35’，阅读笔被设计为通过将相应的最高序列概率相乘计算一个旋转概率(步骤K)。根据对应于矩阵34和34’(对应于最高旋转概率)的最高序列概率的序列值，以及对应于矩阵35和35’(对应于最高旋转概率)的最高序列概率的序列值，可计算位置的坐标。

如上文所说明的，不必检查所有四个旋转。这可由一个例子简单地说明。现假定记录的一个图像中的一个位置编码的局部区域是图16中显示的那个(45)。再假定位置编码的“正确”旋转是相对于记录的编码顺时针旋转90度。根据上述说明，其中正确旋转被假定为旋转0度，这意味着记录的图像中的位置编码45相对于“正确”顺时针旋转了270度。因此，位置编码45’相对于“正确”旋转顺时针旋转了90度。以上文所述的方式，现在在图16中解码位置编码45，45’。如上文所说明的，具有“正确”旋转0度的符号的列排列在位置编码图案45中正确的解码方向。正确的方向引起对应于这些行的序列概率为高，从而引起旋转概率为高。如上所述，具有正确旋转的符号的行是在位置编码图案45中以错误解码方向排列的列。错误的方向对应于这些列的值概率为低，从而引起旋转概率为低。对于位置编码45’关系将是相反的。如上文所说明的，具有“正确”旋转0度的符号的列将为位置编码图案45’中以错误的解码方向排列的行。错误的方向引起对应于这些行的序列概率为低，从而引起旋转概率为低。如上所述，具有正确旋转的符号的行是在位置编码45’中以正确解码方向排列的列。正确方向引起对应于这些列的序列概率为高，从而引起旋转概率为高。

如上文所提到的，当记录位置编码的“正确”旋转时，列和行将在图像中的“正确”方向延伸。这意味着对于图12中的例子，矩阵34和35的旋转概率将均高于矩阵34’和35’的旋转概率。这表示已记录了位置编码的“正确”旋转。从而可根据对应于矩阵34的最高序列概率的序列值计算一个第一坐标，并根据对应于矩阵35的最高序列概率的序列值计算一个第二坐标。

当记录相对于“正确”旋转旋转180度的位置编码时，行和列将在图像中的“错误”的方向延伸。这意味着对于图12中的例子，矩阵34’和35’的旋转概率将均高于矩阵34和35的旋转概率。这表示位置编码已经以相对于“正确”旋转180度的旋转被记录。从而可根据对应于矩阵34’的最高序列概率的序列值计算一个第一坐标，并根据对应于矩阵35’的最高序列概率的序列值计算一个第二坐标。

相对于“正确”旋转顺时针旋转90或270度的位置编码的记录由不属于同一个旋转的最高旋转概率表示。如果假定图12中的矩阵34和35来自相对于正确方向顺时针旋转90度的一个位置编码图案，则矩阵34的旋转概率将高于矩阵34’的旋转概率，而矩阵35的旋转概率将低于矩阵35’的旋转概率。在这种情况下，根据对应于矩阵34的最高序列概率的序列值计算第二坐标，并根据对应于矩阵35’的最高序列概率的序列值计算第一坐标。如果假定图11中的矩阵34和35来自相对于正确方向顺时针旋转270度的一个位置编码，则根据对应于矩阵34’的最高序列概率的序列值计算第二坐标，并根据对应于矩阵35的最高序列概率的序列值计算第一坐标。

允许检测记录的图像中的位置编码的旋转的是以下事实：  当一个矩阵旋转90，180或270度时，该矩阵的旋转概率会改变。如果位置编码的旋转不为0，即如果记录的图像中的位置编码的旋转错误，则如上文所述，旋转概率将为低。这取决于以下事实：循环主数序列中长度为8的唯一局部序列不会倒置或颠倒地出现在主数序列中。如果对于长度为6的局部序列的主数序列满足此条件，则意味着主数序列将显著减少，这意味着能编码的位置更少。因而这是为什么虽然理论上只要求6×6个元素但在位置确定中要使用8×8个元素的原因之一。

旋转检测中使用的基本原理可用在纠错中。例如，可选择主数序列，使得长于位置确定所要求的预定长度的局部序列不会以一比特倒置出现在主数序列中。这样，如果能确定地检测到这样一个较长的局部序列中除一个比特外的所有比特，则可以纠正错误的比特。这是为什么虽然理论上只要求6×6个元素但在位置确定中要使用8×8个元素的另一个原因。

这样，通过适当地选择主数序列，可相当显著地改进编码图案的检错和纠错属性。

但是，对于64比特长的主数序列，可能不具备循环主数序列的长度为8的局部序列不出现倒置或颠倒的这一属性，这是为什么主数序列的长度选为63的原因。

因此，在解码中使用冗余信息获得纠错属性。在上文说明的例子中，8×8个元素被用于解码中，虽然位置信息可根据6×6光栅点提取，即对于确定位置有56比特的冗于信息[(8²-6²)x2]。在解码中，在使用属于当前图像的值概率的同时，按列和按行将当前图像中的信息与可能出现在位置编码中的不同局部序列匹配。冗余信息、概率和元素值之间关系的已知条件的组合给出对当前图像中的干涉的良好的不敏感性。这样每个符号的值的重要性降低了，因为单个符号的值必须对应于给出最高序列概率的局部序列中的其他值。

如果对于纠错的需求有限，则阅读笔可被替换地设计为，为第一矩阵中的每一列和第二矩阵中的每一行，选择一个对应于每个元素的0和1概率的最高者的序列，以及从而选择一个序列值。

当已建立了记录的位置编码图案相对于“正确”旋转的旋转40’时，则可确定位置的第一和第二坐标(步骤L)。如上文所述，此操作根据在图10中对于第一坐标标示为Sx₁-Sx₈(41)和对于第二坐标标示为Sy₁-Sy₈(42)的序列值执行。

阅读笔被设计为对序列值Sx₁-Sx₈和Sy₁-Sy₈计算相邻序列值之间的差，它产生七个差数Dx₁-Dx₇和Dy₁-Dy₇的两个集合43和44。然后这些差数被用于产生一个第一坐标和一个第二坐标。

但是，如上文所说明的，对于第一坐标的计算，只有序列值Sx₁-Sx₈中的六个，即差数Dx₁-Dx₇中的五个是必须的。因而根据本例使用了序列值Sx₂-Sx₇和差数Dx₂-Dx₆。这一点也适用于第二坐标，它由序列值Sy₂-Sy₇和差数Dy₂-Dy₆计算出。也可分别对每个方向只确定六个序列值，Sx₂-Sx₇和Sy₂-Sy₇。

从差数字到坐标的换化可以多种方式实现，例如以申请人的申请WO 01/26033和SE 0103589-8中说明的方式实现，后者在这里被结合进来作为参考。

在上文说明的例子中，已经为数据解码在一个记录的图像中标识了8×8个元素。但是，有时候会出现不可能标识这么多元素的情况。则额外的“空”元素被加到元素中，它们可在图像中被标识以获得总共8×8个元素。如先前所说明的，“空”元素的值概率均为相等的。

图17显示了一张具有一个表面50的纸，在表面50上具有一个另一种位置编码图案51，它包含符号52，为清楚起见被大大地放大了。在这种情况下，符号52的值由其尺寸确定。这种类型的位置编码在此处结合进来作为参考的专利发表WO 00/79383中说明。

在这种情况下，正如上文所述，阅读笔被设计为记录位置编码的一个局部区域的一个图像，标识图像中的多个符号，并将一个光栅适配到图像，以便每个符号与一个光栅点相关。与上述位置编码的情况一样，与一个光栅点相关的符号包含一个属于该光栅点的元素。这里每个符号有两个可能的值。小符号53对应于值0，大符号54对应于值1，并且有小和大符号的理想尺寸。

标识的符号通常不是理想尺寸的。因此在许多情况下，可能难以明确地确定每个符号52的值。因此如上所述，阅读笔被设计为对于每个标识的符号，计算该符号定义值“0”和“1”的相关的值概率。

符号52的大小可被假定为正态分布在理想尺寸附近，这意味着值概率P(r)可通过公式P(r)＝kexp(-(R_i-r)²/v)计算，其中k＝常数，R₁＝理想尺寸，r＝符号尺寸，而v＝常数，在此例中为尺寸的方差。例如，R_i和r可为面积或半径。方差可根据经验确定。

从而对于每个符号可计算两个值概率。没有符号与一个光栅点相关的情况，即相关的元素包含0个元素的情况，被当作有两个理想尺寸的符号与光栅点相关的情况处理，其中两个符号一个值为“0”一个值为“1”。

如果有多个(例如三个)符号与一个光栅点相关，即相关的元素中有三个符号，则光栅点或元素总共有3×2个值概率。因此如上文所述阅读笔被设计为，对于每个光栅点或元素以及对于每个值，确定与光栅点相关的多个符号共同定义此值的值概率。从而对于每个元素，计算该元素定义每个值的值概率，因此在这种情况下值“0”和“1”也可被称为元素值。

如上所述，通过将元素中的符号的值概率进行比较，对每个元素值选择的最高值概率，从而确定元素的值概率。元素的值概率也可为元素中各个符号的元素值的值概率的加权和。当然在这个位置编码的情况下，元素的值概率也可以不同于上述提到的方式的其他方式确定。

同样在此情况下，如果元素只包含一个符号，则该符号和该元素的值概率是相等的。

然后正如通过介绍说明的位置编码一样，元素的值概率被用于以上文详细说明的方式确定表面上的一个位置。

关于后一位置编码的一个替换方式是令值概率为对应于一个光栅点的总黑暗面积的函数。如果只有一个符号相关到每个光栅点，则此替换方式将是有用的。有时候可能实际上会出现由于某种原因位置编码的记录的图像中的一个符号不是完全连续的区域的情况。这样就有符号显示为分开从而被设备当成是几个符号的危险。

在上文说明的例子中，在几个不同的场合将概率相乘获得了不同的结果。可指出在待乘概率以指数函数描述的情况下，可采用对数，以便可通过根据以下公式将指数相加来获得结果。

Ln(exp(a)·exp(b))＝ln(exp(a))+ln(exp(b))＝a+b

图18a和b显示了可联系本发明使用的两种其他类型的编码。图18a中的编码55包括短线形式的符号56。符号56的值取决于线的斜率。符号57对应于值0，符号58对应于值1。这类编码在此处结合进来作为参考的申请US-A-5,245,165中说明。图18b中的编码图案59包括一个方格60，三角形61被放置到正方形中。正方形62具有值0，正方形63具有值1。

另一个可联系本发明使用的编码包括具有两个不同理想形状(一个第一和一个第二理想形状)的符号，其中表面上的符号的密度提供位置信息。在这种情况下，密度在两个维度变化，具有第一理想形状的符号的密度在第一维度变化，具有第二理想形状的符号的密度在第二维度变化。

有多种其他编码可联系本发明使用，上文说明的变体仅被视为例子。

当已记录了一个位置编码的一个局部区域的图像时，通过搜索出图像中的黑暗连续区域来标识符号。但是，图像中的黑暗连续区域不必是位置编码图案中的符号。有时在印刷位置编码图案的表面上有杂质，杂质可能以灰尘的形式出现。这些杂质引起记录的图像中的噪声符号，然后这些噪声符号可能被误标识为位置编码图案中的符号。传感器噪声也可能引起记录的图像中的噪声符号。记录的图像中的噪声符号也可能来自阅读笔中的元件之一的缺陷，例如传感器中的损坏的像素。

但在符号的值根据其与理想位置的距离确定的第一种情况下，有一个因素防止了任何噪声符号影响位置确定的结果。如果对于记录的图像进行了良好的光栅匹配，则噪声符号与理想位置的距离将大于位置编码的符号。在第二种情况中，有另一个因素防止噪声符号影响结果。噪声符号通常比位置编码图案的符号小得多。从而当确定元素的值概率时，噪声符号的值概率将不那么重要，因为它们比位置编码图案的符号的值概率低得多。

本领域技术熟练者将意识到上述例子可在不背离本发明的概念的情况下以多种方式变化。

对于本申请中讨论的位置编码图案的符号有两个不同的参数，即符号的位置及其形状/尺寸。根据所采用的位置编码图案，参数之一将表示符号的值。然后另一个参数可适当地被用于计算标识的符号是位置编码图案中的一个符号的概率。

在符号值由其相对于光栅的位置定义的位置编码图案的情况下，符号的面积可对应于一个符号概率，它表示当前符号确实是位置编码中的一个符号的概率。然后在计算光栅点概率之前可将每个符号的值概率与其符号概率相乘。此方法的一个替换方法是一个面积滤波器被用在阅读笔中以便在较早阶段完全去除噪声符号。此滤波器以这样的方式起作用：将所有具有位于两个极限值之间的面积的符号标识为位置编码图案中的符号，而将所有极限值之外的符号丢弃。

在符号的值由其形状/尺寸定义的位置编码图案的情况下，某个符号相对于光栅点的位置可表示该符号是位置编码图案中的符号的概率。

当然也可联系一个单个维度中的位置确定来使用本发明。在通过介绍讨论的位置编码的情况中，这意味着所述第一和第二集合之一将被用于以上文说明的方式确定位置的一个第一或第二坐标。

本发明不限于联系基于二进制数基使用。当然可使用其他数基表示循环主数序列，以及第一和第二解码值中的元素值。

另外，本发明不限于联系元素假定为两个或四个元素值的位置编码使用。在一个替换方式中，元素也可假定八个元素值。然后每个元素值可被转化为对于三个维度中每一个的一个第一，一个第二和一个第三解码值。因此也可为第三维度创建一个第三集合和一个第三矩阵。这可用于确定三个维度中的位置。

Claims (37)

1.一个用于位置确定的设备，包括一个用于根据一个表面上的一个位置编码图案的一个图像确定该表面上的一个位置的处理装置，其特征为，处理装置被设计为根据所述图像中的位置编码图案判定是否可能确定所述表面上的一个可接受的位置，并根据所述判定的结果引起一个第一书写装置在表面上书写。

2.权利要求1中要求的设备，其中位置编码图案包含多个元素，每个元素具有至少两个可能的解码值，处理装置被设计为在图像中标识多个所述元素，并对于每个标识的元素和每个可能的解码值计算一个相关的值概率，即该元素具有该可能的解码值的相关的值概率。

3.权利要求1或2中要求的设备，其中处理装置被设计为，仅当处理装置判定可能确定所述可接受的位置时才引起第一书写装置在表面上书写。

4.权利要求1-3中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为，确定所述图像包含的关于表面上的一个位置的信息的量度。

5.权利要求4中要求的设备，其中处理装置被设计为，根据图像中的亮和暗区域之间的对比度分布确定所述量度。

6.权利要求4中要求的设备，其中处理装置被设计为，根据图像中可标识的单独物体的数目确定所述量度。

7.结合权利要求2的权利要求4中要求的设备，其中处理装置被设计为，根据标识的元素的值概率确定所述量度。

8.权利要求4-7中任何一个要求的设备，其中所述装置被设计为，将所述量度与一个预定的极限量度相比较，如果所述量度超过所述极限量度则可能确定表面上的一个位置。

9.前述权利要求中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为，如果可能根据图像中的位置编码图案确定一个位置，则判定可能确定所述可接受的位置。

10.权利要求1-8中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为，当可能根据图像中的位置编码图案确定一个位置时，确定一个对应于可能确定所述位置的可能性大小的位置概率。

11.结合权利要求2的权利要求10中要求的设备，其中处理装置被设计为，根据一个预定数目的标识的元素的值概率计算所述位置概率。

12.权利要求11中要求的设备，其中处理装置被设计为，根据所述预定数目的标识的元素中的每一个标识元素的最大值概率计算所述位置概率。

13.权利要求10-12中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为，如果所述位置概率超过一个预定极限值则判定可能确定所述可接受的位置。

14.权利要求1-8中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为，如果可能根据图像中的位置编码图案确定一个位置，并且所述位置位于相对于一个先前确定的可接受位置的允许的地点处，则判定可能确定所述可接受的位置。

15.权利要求1-8中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为，如果可能根据图像中的位置编码图案确定一个位置，并且所述位置位于与一个先前确定的可接受位置相距一个预定距离内，则判定可能确定所述可接受的位置。

16.权利要求10-12中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为，如果位置概率超过一个预定的极限值，并且所述位置位于相对于一个先前确定的可接受位置的允许的地点处，则判定可能确定所述可接受的位置。

17.权利要求10-12中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为如果位置概率超过一个预定的极限值，并且所述位置位于与一个先前确定的可接受位置相距一个预定距离内，则判定可能确定所述可接受的位置。

18.权利要求2，7或11-12中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为标识多个元素，每个元素包括至少一个符号，值概率是根据所述符号相对于多个理想尺寸的尺寸而计算的。

19.权利要求2，7或11-12中任何一个要求的设备，其中处理装置被设计为标识多个元素，每个元素包括至少一个符号，该符号与一个参考系统中的多个参考点中的一个参考点相关联，其中值概率是根据所述符号相对于与其相关的参考点的位置而计算的。

20.权利要求19中要求的设备，其中参考系统是一个光栅而参考点是光栅点，每个光栅点由光栅中的一个交点组成。

21.前述权利要求中任何一个要求的用于位置确定的设备，进一步包括第一书写装置。

22.权利要求21中要求的设备，其中第一书写装置是一个喷嘴，被设计为向表面上喷射墨水。

23.前述权利要求中任何一个要求的设备，进一步包括一个用于记录所述位置编码图案的图像的传感器。

24.前述权利要求中任何一个要求的设备，进一步包括一个用于将数据从设备无线地传输到一个外部单元的收发器。

25.前述权利要求中任何一个要求的设备，进一步包括一个第二书写装置，用于不论是否可能根据所述图像确定表面上的可接受位置都在表面上书写。

26.权利要求1-24中任何一个要求的设备，进一步包括一个第二书写装置，用于当第一书写装置不在表面上书写时在表面上书写。

27.权利要求25或26要求的设备，其中第二书装置是一个喷嘴，设计为向表面上喷射墨水。

28.前述权利要求中任何一个要求的设备，其中设备是手持的。

29.权利要求1-20中任何一个要求的设备，其中设备是一个特定用途集成电路。

30.一种用于位置确定的方法，包括处理一个表面上的一个位置编码图案的一个图像，其特征为该处理包括，判定是否可能根据图像中的位置编码图案确定表面上的一个可接受的位置，以及根据所述判定的结果引起一个第一书写装置在表面上书写。

31.权利要求30中要求的方法，包括仅当判定可能确定所述可接受的位置时才引起第一书写装置在表面上书写。

32.权利要求30或31要求的方法，包括引起第一书写装置通过喷射墨水在表面上书写。

33.权利要求30-32要求的方法，包括记录所述位置编码图案的图像。

34.权利要求30-33要求的方法，包括确定所述图像包含的关于表面上的一个位置的信息的量度，并且将所述量度与一个预定的极限量度相比较，如果所述量度超过所述极限量度则可能确定表面上的一个位置。

35.权利要求30-34中要求的方法，包括，当可能根据图像中的位置编码图案确定一个位置时，确定一个对应于可能确定所述位置的可能性大小的位置概率，并且如果所述位置概率超过一个预定的极限值则判定可能确定所述可接受的位置。

36.权利要求30-34中要求的方法，包括，如果可能根据图像中的位置编码图案确定一个位置，并且所述位置位于相对于一个先前确定的可接受位置的允许的地点，则判定可能确定所述可接受的位置。

37.一个具有指令的计算机程序，其中指令用于如权利要求30-36中任意一个要求的根据一个图像进行位置确定。

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