CN203520306U - 基于人机交互的书写笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于人机交互的书写笔，包括：书写笔芯，笔尖位于书写笔的前端；位于所述书写笔的前端，采集书写笔芯的笔尖的书写轨迹以及所述笔尖附近区域书写载体表面的图像的图像采集设备，所述书写载体表面具有坐标识别图案；与所述图像采集设备电连接的处理器，接收采集到的图像并处理，得到书写轨迹的坐标信息；通信模块，与所述处理器电连接并发送所述书写轨迹的坐标信息。通过本实用新型的书写笔可以提高文字书写内容数字化的精度和用户体验。

Description

基于人机交互的书写笔

技术领域

本实用新型涉及内容数字化领域，尤其涉及一种基于人机交互的书写笔。

背景技术

现有技术中，将用户书写的内容数字化时，一般通过在采用电子的书写载体（例如手写板、触摸屏）上，通过特殊的感应书写笔在该书写载体上的触点位置来将书写的内容数字化。由于电子书写载体技术的限制，这样的书写数字转换的精度一般不是太高，无法更为完美的呈现用户实际的书写轨迹；另外，由于材质的不同，用户通过这样的书写笔以及书写载体进行的书写无法给用户带来跟在普通纸张上通过普通的笔书写一样的用户体验。对于一些有特殊需求的场合，例如需要进行书法练习，并且将练习者的书写过程通过电子设备精确记录下来，并及时反馈给练习者的场合来说，现有的书写数字化技术无法满足用户的需求。

因此，需要找到一种能够高精度地将用户书写的内容数字化的书写笔。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一个目的是提供一种基于人机交互的书写笔，以提高文字书写内容数字化的精度和用户体验。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于人机交互的书写笔，包括：

书写笔芯，笔尖位于书写笔的前端；

位于所述书写笔的前端，采集书写笔芯的笔尖的书写轨迹以及所述笔尖附近区域书写载体表面的图像的图像采集设备，所述书写载体表面具有坐标识别图案；

与所述图像采集设备电连接的处理器，接收采集到的图像并处理，得到书写轨迹的坐标信息；

通信模块，与所述处理器电连接并发送所述书写轨迹的坐标信息。

根据本实用新型的上述技术方案，通过书写笔拍摄书写载体上的的坐标识别图案来标记书写载体上各点的坐标，进而在用户使用所述书写笔进行书写时，可以得到书写轨迹各点的坐标，从而可以精确的采集到用户的书写轨迹，高精度地将用户书写的内容数字化。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种书写笔的结构示意框图；

图2是本实用新型实施例另一种书写笔的结构示意框图；

图3是本实用新型实施例的书写笔应用在一种基于书写的人机交互系统的结构示意框图；

图4为本实用新型实施例人机交互系统中书写载体上的点阵图案示意图；

图5是本实用新型实施例人机交互系统中书写载体表面区域的示意图；

图6是本实用新型实施例人机交互系统中终端处理模块的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

为了提高用户书写内容数字化的精度，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于人机交互的书写笔100，包括：

书写笔芯110，笔尖位于书写笔的前端；

位于所述书写笔的前端，采集书写笔芯110的笔尖附近区域图像的图像采集设备120；

与所述图像采集设备120电连接的处理器130，接收采集到的图像并处理，得到处理后的信息；

通信模块140，与所述处理器130电连接并发送所述处理后的信息。

通过本实施例的技术，可以在书写笔一侧采集用户书写的轨迹，用户可以得到在普通的纸张上使用普通的书写笔进行书写的体验，同时精度也比较高。

进一步的，本实用新型实施例提供了一种基于人机交互的书写笔100，包括：

书写笔芯110，笔尖位于书写笔的前端；

位于所述书写笔的前端，采集书写笔芯的笔尖的书写轨迹以及所述笔尖附近区域书写载体表面的图像的图像采集设备120，所述书写载体表面具有坐标识别图案；

与所述图像采集设备120电连接的处理器130，接收采集到的图像并处理，得到书写轨迹的坐标信息；

通信模块140，与所述处理器电连接并发送所述书写轨迹的坐标信息。

本实用新型实施例通过书写笔拍摄书写载体上的的坐标识别图案来标记书写载体上各点的坐标，进而在用户使用所述书写笔进行书写时，可以得到书写轨迹各点的坐标，从而可以精确的采集到用户的书写轨迹，高精度地将用户书写的内容数字化。

如图2所示，优选地，在本实用新型实施例的一种可能的实施方式中，所述书写笔100还包括：

压力传感器150，设置在所述书写笔芯110的后端，根据所述书写笔芯110下压时后端的压力生成触发信息。

所述图像采集设备120包括控制图像采集设备开启和停止图像采集的开关单元。

所述开关单元与所述压力传感器150电连接，接收所述触发信息并生成开启所述图像采集设备120进行图像采集的控制信号。

在本实用新型实施例中，所述图像采集设备120例如可以为高速摄像头，其设置在书写笔100的前端，在通过所述书写笔100进行书写时，所述图像采集设备120可以采集到书写区域及附近的图像。为了避免高速摄像头一直处于拍摄状态，浪费电源以及处理器资源，因此本实用新型实施例中通过所述书写笔芯110书写时前端压下后，后端产生的向后的压力来触发所述图像采集设备120的工作，当书写笔芯110的前端离开所述书写载体时，该压力消失，从而所述图像采集设备120停止工作。

优选地，在本实用新型实施例的一种可能的实施方式中，所述图像采集设备120为摄像头。更优选为高速摄像头。

在本实施方式中，所述书写笔100的书写笔芯110可以是圆珠笔，当然在其它实施方式中，其也可以是水笔、铅笔、钢笔等形式。

在本实施方式中，所述通信模块140可以是有线的，例如通过一数据线与外部连接（此时，所述数据线还可以为所述书写笔100提供电源）；也可以是无线的，例如通过红外、蓝牙、WIFI等方式进行通信；或者还可以同时包括有线和无线两种形式。

下面图3所示为本实用新型实施例的一种可能的实施方式的应用在一基于书写的人机交互系统200上的示意图。如图3所示，所述人机交互系统200包括：

书写载体210，表面具有坐标识别图案；

图1或图2所示的书写笔220，包括：

书写笔芯221，用于在所述书写载体上书写；

图像采集设备222，用于采集书写轨迹信息以及与书写位置对应的坐标识别图案；

处理器223，用于根据所述坐标识别图案得到所述书写轨迹信息对应的坐标信息；

通信模块224，用于发送所述坐标信息；

终端设备230，包括：

终端通信模块231，用于接收所述坐标信息；

终端处理模块232，用于根据所述坐标信息生成书写的文字信息；将所述生成的文字信息与存储的对应文字信息进行比较，得到比较结果；

显示模块233，用于显示所述生成的文字信息以及所述比较结果。

在本实用新型实施例中，所述书写载体210为在一般常用的纸张上增加不影响用户正常观看和书写的坐标识别图案形成，用户使用时可以获得在普通纸张上进行书写练习一样的效果。

其中，所述坐标识别图案可以是普通纸张上印刷或者打印等方式形成。

如图4所示，在一种可能的实施方式中，所述坐标识别图案为点阵图案，根据所述书写载体上不同位置处对应不同的点阵分布进行坐标识别。

如图4所示，点阵图案中有多个相邻点构成最小数据单元212，图4中中间最小数据单元212的放大图中所示为由6*6个点211构成的最小数据单元212，在每个数据单元中的每个点211都有一个对应的基准中心O，每个点211相对于自身基准中心O的偏离信息构成该最小数据单元112区别于其他最小数据单元212的特征。通过这些特征可以对所述书写载体210上的不同位置的坐标进行标定（例如图4中右侧点211的位置放大图所示，左上角的点211在其基准中心O的右侧，右上角的点211在其自身基准中心O的上侧，左下角的点在左侧，右下角的点在下侧），采用这种方法可以将书写内容的数字化精度精确到微米级。该点阵技术为现有技术，此处不再赘述。当然，在本实用新型实施例的其他可能的实施方式中，所述坐标识别图案还可以为其它形式，只要能通过书写笔获得书写轨迹的坐标即可。

如图5所示，在本实用新型实施例的一种可能的实施方式中，所述书写载体210（图5中所述书写载体210上的坐标识别图案没有标示出来）上还包括：

标准字区域213，具有标准文字形状以及对应的坐标识别图案；

书写区域214，用于供用户在该区域进行书写练习。

即所述书写载体可以是以字帖的形式呈现。当然，在本实用新型实施例的其他实施方式中，所述书写载体也可以只是空白的纸张。

在一种可能的实施方式中，所述书写载体210上还包括：

功能区域215，具有与特定指令对应的坐标识别图案。

在本实用新型实施例中，所述特定指令为回放特定区域的生成的文字信息对应的书写轨迹。这里的特定区域例如可以为：如果功能区域215位于所述书写区域214下方，则回放所述功能区域215上方对应书写区域214中书写的文字对应的书写轨迹；如果功能区域215位于所述标准字区域213下方，则回放所述标准字区域213对应的所有书写区域214中书写的文字对应的书写轨迹；如果功能区域215位于本页书写载体210的下部，则回放该页所有书写区域214中书写的文字对应的书写轨迹。当然，所述特定区域还可以定义成其它形式。

在本实用新型实施例中，与所示书写载体210的所述标准字区域213对应的：

所述书写笔220中：

所述图像采集设备222，还用于采集所述标准字区域213的坐标识别图案；

所述处理器223，还用于根据所述坐标识别图案得到所述标准字区域213对应的坐标信息，

所述通信模块224，还用于发送所述标准字区域213对应的坐标信息。

所述终端设备230中：

所述终端通信模块231，还用于接收所述标准字区域213对应的坐标信息；

所述终端处理模块232，还用于根据所述标准字区域213对应的坐标信息得到当前标准字区域对应存储的文字信息；

所述显示模块233，还用于显示所述当前标准字区域213对应存储的文字信息。

即，在本实施例中，当所述书写载体210上具有所述标准字区域213时，所述书写笔220点在该区域时，通过书写笔220的图像采集设备222和处理器223获得与该区域对应的坐标信息并发送给终端设备230，所述终端设备230中存储有与该坐标信息对应的标准字的文字信息，在显示界面中，显示该标准字（该显示可以是静态的，也可以是按照标准字的书写顺序动态呈现的该标准字的书写轨迹）或者与该标准字相关的其它信息。

在本实用新型实施例中，与图5所示实施例中书写载体210的所述功能区域215对应的：

所述书写笔220中：

所述图像采集设备222，还用于采集所述功能区域215的坐标识别图案；

所述处理器223，还用于根据所述坐标识别图案得到所述功能区域215对应的坐标信息；

所述通信模块224，还用于发送所述功能区域215对应的坐标信息。

所述终端设备230中：

所述终端通信模块231，还用于接收所述功能区域215对应的坐标信息；

所述终端处理模块232，还用于根据所述功能区域215对应的坐标信息执行与所述特定指令；

所述显示模块233，还用于显示所述特定指令的执行结果。

即在本实施方式中，当所述书写笔220点在所述功能区域215上时，其向所述终端设备230传输与该功能区域215对应的坐标信息，所述终端设备230中存储有与该坐标信息对应的特定指令，当所述终端设备230接收到上述与功能区域215对应坐标信息时，执行该特定指令（具体如上面实施例中对应的描述，此处不再赘述），并显示该特定指令的执行结果（或实时显示执行过程）。

本实用新型实施例中，所述文字信息可以包括：文字形状信息、文字笔画顺序信息、文字笔画数量信息、文字在对应区域内的位置信息、文字书写速度信息中的一种或多种。所述终端设备230可以包括一终端存储模块，用于存储各种文字信息以及其它需要的信息（例如上面实施例所述的特定指令、以及所述特定指令与坐标信息的对应关系等）。所述终端处理模块进行比较时，也分别对这些信息进行比较。

如图6所示，在一种可能的实施方式中，所述文字信息包括：文字形状信息、文字笔画顺序信息、文字笔画数量信息以及文字在对应区域内的位置信息。与之对应的，所述终端处理模块232包括：

文字形状比较单元2321，用于比较所述生成的文字形状信息与存储的对应文字形状信息，得到文字形状信息比较结果。这里文字形状信息包括文字每个笔画的形状和/或所有笔画组成的完整文字的形状。

文字笔顺比较单元2322，用于比较所述生成的文字笔画顺序信息与存储的对应文字笔画顺序信息，得到文字笔画顺序信息比较结果。这样，即使用户写好的字看上去与存储的字完全一样，但是由于笔画顺序有不同，本实用新型实施例也可以判断出来，并迅速反馈给用户，可以帮助用户纠正不容易注意到的书写问题。

文字笔画比较单元2323，用于比较所述生成的文字笔画数量信息与存储的对应文字笔画数量信息，得到文字笔画数量信息比较结果。对于一些字体（例如汉字）中，有一些笔画是一笔形成的，但是如果在书写时分成两笔进行书写，从书写的结果上是比较难以看出来的，通过本实用新型实施例的系统就可以将该问题找出来并反馈给用户。

文字位置比较单元2324，用于比较所述生成的文字在对应区域内的位置信息与存储的对应文字在对应区域内的位置信息，得到文字位置信息比较结果。在本实用新型实施例中，对于练习者有可能出现的字写偏了等情况，通过该文字位置比较单元2324就可以迅速的给用户反馈。

在本实用新型中，所述比较结果可以通过数字标示出来，或者通过不同的符号来标示不同的结果。例如在本实用新型实施例的一种可能的实施方式中，可以为每个比较单元设置一个对应的色块，通过该色块的不同颜色来标示比较结果。例如，当色块为绿色时，说明生成的信息与存储的信息基本一致；当色块为黄色时，说明生成的信息与存储的信息有较小差异；当色块为红色时，说明书生成的信息与存储的信息有较大差异，需要特别注意。当然，在其它实施例中，还可以设置更多级的不同的比较结果表达。

在本实施例中，与上述每个比较单元对应有四个色块，对于所有比较单元的总体结果对应有一个数字打分，通过这些来给用户快速、准确的反馈。

当然，除了上述的单元外，在本实用新型实施例的其它实施方式中，所述终端处理模块232还可以包括其它单元，例如可以包括：

文字书写速度比较单元，用于比较所述生成的文字书写速度信息与存储的对应文字书写速度信息，得到文字书写速度信息比较结果。

在本实用新型实施例中，所述显示模块232，用于实时动态地显示所述生成的文字信息。例如，将用户书写的过程实时动态的进行显示。

在本实用新型实施例中，为了帮助用户直观的将自己所写的文字轨迹与正确的文字轨迹进行对比，所述显示模块232还用于与所述生成的文字信息同步地显示存储的对应文字信息。

本实用新型实施例中通过显示模块233把对应的信息显示出来给用户反馈，在本实用新型实施例的其它可能的实施方式中，还可以通过其它方式将练习结果反馈给用户，例如采用扬声器、通过发声的方式进行。

本实用新型实施例通过书写笔拍摄书写载体上的的坐标识别图案来标记书写载体上各点的坐标，进而在用户使用所述书写笔进行书写时，可以得到书写轨迹各点的坐标，从而可以精确的采集到用户的书写轨迹，高精度地将用户书写的内容数字化。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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实用新型的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种基于人机交互的书写笔，其特征在于，包括：

书写笔芯，笔尖位于书写笔的前端；

位于所述书写笔的前端，采集书写笔芯的笔尖的书写轨迹以及所述笔尖附近区域书写载体表面的图像的图像采集设备，所述书写载体表面具有坐标识别图案；

与所述图像采集设备电连接的处理器，接收采集到的图像并处理，得到书写轨迹的坐标信息；

通信模块，与所述处理器电连接并发送所述书写轨迹的坐标信息。

2.如权利要求1所述的书写笔，其特征在于，所述书写笔还包括：

压力传感器，设置在所述书写笔芯的后端，根据所述书写笔芯下压时后端的压力生成触发信息。

3.如权利要求2所述的书写笔，其特征在于，所述图像采集设备包括控制图像采集设备开启和停止图像采集的开关单元。

4.如权利要求3所述的书写笔，其特征在于，所述开关单元与所述压力传感器电连接，接收所述触发信息并生成开启所述图像采集设备进行图像采集的控制信号。

5.如权利要求1所述的书写笔，其特征在于，所述图像采集设备为摄像头。

6.如权利要求1所述的书写笔，其特征在于，所述通信模块为有线通信模块或/或无线通信模块。

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