基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统及控制方法，该系统包括：编码图形组微图，用于充当用户书写内容转换为数字化信息的连接媒介，采集图像的智能硬件能对该编码图形组微图进行摄取、识别和解码；智能笔，用于在用户完成书写的同时，从书写介质的图像中筛选出有用的编码图形组微图，对编码图形组微图进行识别得到书写轨迹信息，并将书写轨迹信息通过无线的方式发送给同步响应终端；同步响应终端，用于存储和管理接收到的书写轨迹信息，在同步响应终端中对书写轨迹信息进行重建、显示和播放，并对其进行大数据分析和人工智能判断。本发明专利技术实现承载介质上的内容与数字化文档、图片、音频、视频内容的相互映射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人机交互
，尤其涉及一种基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统及控制方法。
技术介绍
当前，用于将手写内容输入到电子设备并再现的处理方法已经被提出。一类典型的解决方法是：由用于进行手写输入的工具部分(电子触控笔或手指触摸、电容屏和电阻屏等电子屏)、用于识别手写内容的模式识别部分、用于确定手写内容与用户目标是否一致的判断部分、用于确定手写操作是否保留的软件控制设置、用于将手写内容在电子设备中重建的模型进行存储的物理存储装置等组成。上述这类设备只能在屏幕上进行书写，所保留的内容也仅有电子文件，且需要边写边比对屏幕、确认和选择屏幕反馈的内容，降低了使用者的书写效率，且使用者必须不断地看屏幕，降低了使用者的使用体验，尤其对于尚处于身体发育期的中小学生视力伤害更大。另一类典型的解决方法是：现有超声波输入方法,通常为移动轨迹的图形化,对其移动轨迹进一步处理时,由于手写轨迹的弯曲,这种输入技术对于通常的字母或汉字还需要进一步复杂的识别技术,才能将手写轨迹电子化,且不是完全真实的还原，同时对于一些非文字的图形,电子化则比较困难。在这类输入方法上增加红外发生单元，构建的一种虚拟输入系统,包括获取输入信息的信息接收端、操作输入的操作端、进行输入的操作平面,所述操作端包括产生超声波的超声波发生单元以及产生红外信号的红外发生单元,所述信息接收端包括接收所述超声波发生单元产生的超声波的超声波接收单元、接收所述红外发生单元产生的红外信号的红外接收单元以及进行输入控制的控制单元,所述操作平面通过所述控制单元定义输入区域,所述操作端在所述输入区域进行输入操作时,所述超声波发生单元发出超声波,所述超声波接收单元接收所述超声波,所述红外发生单元发出红外信号,所述红外接收单元接收所述红外信号后确定所述操作端的起始位置,所述控制单元根据接收的超声波获取所述操作端的所在输入区域的位置完成输入。这类输入方法需要将进行输入的操作平面、产生超声波的超声波发生单元和产生红外信号的红外发生单元的装置位置固定，而用户又容易移动操作平面，特别是当操作平面是多页纸(例如练习册、作业本)时，每翻一页均要重新固定，使用不方便且影响了用户体验。而且还有另一个弊端，这种集成了超声波单元、红外单元的装置或设备可用于手写输入的区域面积比较小，影响了用户的多场景使用，故难以普及。而且，上述多种方式都需要使用者经常观看屏幕进行比对或检查，影响了用户使用体验。上述多种方式在采集数据时，由于不够便利，难以采集更多数据，特别是对动态数据更难以把握。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中难以获取书写轨迹数据的缺陷，提供一种基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统及控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，包括编码图形组微图、智能笔和同步响应终端，其中：编码图形组微图，设置在书写介质上，用于充当用户书写内容转换为数字化信息的连接媒介，采集图像的智能硬件能对该编码图形组微图进行摄取、识别和解码；智能笔，用于在用户完成书写的同时，通过智能笔采集书写介质的图像，从书写介质的图像中筛选出有用的编码图形组微图，对编码图形组微图进行识别得到书写轨迹信息，并将书写轨迹信息通过无线的方式发送给同步响应终端；同步响应终端，用于存储和管理接收到的书写轨迹信息，在同步响应终端中对书写轨迹信息进行重建、显示和播放，并对其进行大数据分析和人工智能判断。进一步地，本专利技术的编码图形组微图包括以下设置方式：在传统纸质、类纸质介质及基于传统纸质、类纸介质制作的印刷物上铺设微图；在触控屏、平板、手机屏幕上或传统黑板、白板上粘贴覆有微图的膜。进一步地，本专利技术的编码图形组微图的形状和尺寸均能够根据使用场景和使用需求进行调节，包括以下设置方式：正六边形的22位十进制编码图形；非正六边形的27位8进制编码图形；矩形的25位十六进制编码图形。进一步地，本专利技术的智能笔包括集成有智能硬件采集器的普通笔，该智能硬件采集器用于使普通笔具有智能笔的功能，包括采集书写介质的图像，从书写介质的图像中筛选出有用的编码图形组微图，对编码图形组微图进行识别得到书写轨迹信息，并将书写轨迹信息通过无线的方式发送给同步响应终端。进一步地，本专利技术的智能笔包括以下模块：摄像头，用于获取用户书写时的图像；录音设备，用于获取音频输入的信息；USB接口：用于将采集到的用户行为数据通过有线传输输入到终端设备，且能够为智能笔中的锂电池充电；锂电池：用于为智能笔供电；RAM：随机存储器，能够对智能笔中的存储内容进行擦除和修改；主控CPU：用于对电信号进行数据收集和分析处理，并通过无线传输设备发送到终端设备；压力传感器和A/D转换：两者配合使用，用户手写对笔尖施压启动压力传感器产生电信号，产生的电信号作用在摄像头的接收端使摄像头开始工作，并对微图进行扫描，随后通过A/D转换设备建立实体介质上的映射表，通过映射关系使图片在电子显示屏上输出；陶瓷天线和蓝牙模块：蓝牙设备接通智能笔和终端电子设备，利用短距离传输的陶瓷天线对收集的数据进行输入操作；蜂鸣器和状态显示LED：用于发出提醒信号，作为状态显示的标志。进一步地，本专利技术的同步响应终端中对书写轨迹进行同步方式包括：通过传统的带有电子屏幕的设备对书写轨迹进行重建、显示和播放；通过VR、AR或MR设备对书写轨迹进行重建、显示和播放。本专利技术提供一种基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统的控制方法，包括以下步骤：S1、设置微图的形状和尺寸，并选择微图的进制，通过微图制作软件制作不同的应用所需要的编码图形组微图，与电子文件进行分层叠加后打印；S2、在书写介质上铺设打印的微图，使用智能笔进行书写，当智能笔的手写输入端笔尖触碰到输入介质时产生压力反馈给压力传感器，压力传感器会将手写输入的压力经过传感器处理传给CPU，CPU接收数据并处理后将摄像头由休眠状态变换为工作状态，使摄像头对微图进行扫描；S3、摄像头开始工作，按一定的帧率采集图片，CPU进行图像处理且筛选出有用的微图并形成书写轨迹的映射数据，连同压力映射数据一起，通过数据线或无线通信传送到终端处理；S4、同步响应终端根据接收到的数据，让书写的痕迹在终端设备中进行重建后显现、播放，若在采集过程中同时启动录音设备，则在播放过程中会将录制的声音一并从终端设备输出。进一步地，本专利技术的步骤S3中进行图像处理的方法具体为：摄像头扫描获取图片，对图片进行预处理，并对图片进行水平细化和垂直细化；判断是否符合特征区，若不符合，重新获取摄像头图片；若符合，对识别出的特征区进行特征提取，识别区块和进制，得到各个属性信息并映射出数字组。进一步地，本专利技术的步骤S3中采集图片的帧率为90-120帧/秒。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，可以方便手写文稿转换为数字化的电子文档，也可以将可视传统图文映射可展现的数字化内容，实现承载介质上的内容与数字化文档、图片、音频、视频内容的相互映射。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的编码图形组使用环境图；图2是本专利技术实施例的解码流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，其特征在于，包括编码图形组微图、智能笔和同步响应终端，其中：编码图形组微图，设置在书写介质上，用于充当用户书写内容转换为数字化信息的连接媒介，采集图像的智能硬件能对该编码图形组微图进行摄取、识别和解码；智能笔，用于在用户完成书写的同时，通过智能笔采集书写介质的图像，从书写介质的图像中筛选出有用的编码图形组微图，对编码图形组微图进行识别得到书写轨迹信息，并将书写轨迹信息通过无线的方式发送给同步响应终端；同步响应终端，用于存储和管理接收到的书写轨迹信息，在同步响应终端中对书写轨迹信息进行重建、显示和播放，并对其进行大数据分析和人工智能判断。

【技术特征摘要】
1.一种基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，其特征在于，包括编码图形组微图、智能笔和同步响应终端，其中：编码图形组微图，设置在书写介质上，用于充当用户书写内容转换为数字化信息的连接媒介，采集图像的智能硬件能对该编码图形组微图进行摄取、识别和解码；智能笔，用于在用户完成书写的同时，通过智能笔采集书写介质的图像，从书写介质的图像中筛选出有用的编码图形组微图，对编码图形组微图进行识别得到书写轨迹信息，并将书写轨迹信息通过无线的方式发送给同步响应终端；同步响应终端，用于存储和管理接收到的书写轨迹信息，在同步响应终端中对书写轨迹信息进行重建、显示和播放，并对其进行大数据分析和人工智能判断。2.根据权利要求1所述的基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，其特征在于，编码图形组微图包括以下设置方式：在传统纸质、类纸质介质及基于传统纸质、类纸介质制作的印刷物上铺设微图；在触控屏、平板、手机屏幕上或传统黑板、白板上粘贴覆有微图的膜。3.根据权利要求1所述的基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，其特征在于，编码图形组微图的形状和尺寸均能够根据使用场景和使用需求进行调节，包括以下设置方式：正六边形的22位十进制编码图形；非正六边形的27位8进制编码图形；矩形的25位十六进制编码图形。4.根据权利要求1所述的基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，其特征在于，智能笔包括集成有智能硬件采集器的普通笔，该智能硬件采集器用于使普通笔具有智能笔的功能，包括采集书写介质的图像，从书写介质的图像中筛选出有用的编码图形组微图，对编码图形组微图进行识别得到书写轨迹信息，并将书写轨迹信息通过无线的方式发送给同步响应终端。5.根据权利要求1所述的基于微图数据采集和人工智能技术的智能笔系统，其特征在于，智能笔包括以下模块：摄像头，用于获取用户书写时的图像；录音设备，用于获取音频输入的信息；USB接口：用于将采集到的用户行为数据通过有线传输输入到终端设备，且能够为智能笔中的锂电池充电；锂电池：用于为智能笔供电；RAM：随机存储器，能够对智能笔中的存储内容进行擦除和修改；主控CPU：用于对电信号进行数据收集和分析处理，并通过无线传输设备发送到终端设备；压力传感器和A/D转换：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，王志维，柯天星，姜鑫，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42