用于从平面书写面光学推断信息的工具制造技术

本发明专利技术涉及一种手写工具，尤其涉及一种能对来自手写面上手写信息进行推断并表现的手写工具。其中，手写信息是以任何形式在手写表面的留下的信息标记，如书写、手写、绘图、草图或者任何在手写板上所作的记号。该手写信息也是被描绘在手写板表面上但不在手写板上留下痕迹的信息，或者是在其上保持接触的状态下由手写工具执行有关动作的轨迹所产生的信息。该手写工具包括有一个用以手写的笔尖和一个能测定出笔尖是在什么时候在手写板上进行手写的装置，另外，该手写工具有一个能检视手写板的光学单元。该手写工具还具有一个处理单元，该处理单元能处理从光学单元读取的手写板上的光学数据，还能从光学数据判定笔尖相对于至少一个手写板上的一个角落和一条边沿和／或相对于在手写板上的别的位置标记或在书写面上的可光学识别特征的实际的坐标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大致有关于获取书写、绘图、略图或用手握工具比如一种书写工具在手写板或书写表面上留下的任何信息。
技术介绍
书写和绘图艺术远古且丰富。几百年来有许多工具用来书写文字、绘图、速写、做记号以及画画。大多数的这种工具都是大致呈狭长的圆柱形，并且端部具有用以书写的笔尖，它们往往被设计成手握式，且可被使用者的习惯用手来操作(如右撇子的右手)。更具体地说，使用者大都是在书写表面或手写板上移动这种书写工具，之后，书写笔尖留下一个可视的用以标记其运动的轨迹痕迹，而且该痕迹的是通过存积于笔尖的材料来产生的，比如，通过磨擦留痕材料(如铅笔的炭)，或者直接用墨水弄湿手写表面(如钢笔)。该标记也包括其他任何在表面上留下的实际轨迹。在现有的书写工具中，大多数被广泛应用的书写和绘图工具包括有钢笔和铅笔，而大多数的便于手写的表面，则包括各种尺寸的纸和其他能作上记号的平面物体。事实上，尽管如今科学技术高度发展，但用以书写、绘画、做标记和绘草图的笔和纸仍旧保持着原有最简单、最直观的形式，甚至在电子时代也是如此。采用电子装置通信的挑战就在于与电子装置相连接的输入界面(或接口)。例如，计算机利用了各种输入装置，如键盘、按钮、指示装置、鼠标和其他各种能对运动进行编码并转换成计算机能处理的数据的设备。不幸的是，这些装置中没有一个能被作为对于使用者方便和顺适的笔和纸来使用。这个输入界面问题已经在在先的技术中被认识到，并且提出了各种解决方案。大多解决方案是用电子化来实现的，也就是说，从笔在纸或其他书写表面的运动上获取数字化的数据，其他书写表面也可以是一个写字板。在先的技术可以参照如下的记录美国专利 美国公开的申请 欧洲专利说明书0,649,549B1国际专利申请 虽然以上列出的专利提供了大量的方法，但都不适于使用。其中，许多方法提供给使用者的笔难以握取，施加特殊的书写和/或运动监视条件，有些还需要繁杂的辅助系统和设备来跟踪书写表面上的书写信息并对其进行数字化处理。因此，如何给使用者提供一个良好的适于使用的基于书写工具的输入界面，这个问题仍然没有得到解决。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能从手写板上表现手动手写信息的手写工具。为了实现本专利技术，其中，所述的手动手写信息包括任何记录在手写板上的信息，它们是如下书写动作的一个结果书写、手写、绘图、草图或者以任何其它的在手写板上做标记或沉积标记的方式。另外，本专利技术所述的手动手写信息也包括没有在手写板上留下痕迹的被描绘的信息。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为该手写工具，包括有用以手写的笔尖和一个能判定什么时候笔尖在手写板上进行手写的装置。再有，该手写工具包括有一个能检视手写板的光学单元，所述的光学单元更适宜于装配在所述手写工具上相对于笔尖的末端位置并指向笔尖。为了实现本专利技术的目的，指向于笔尖，意味着光学单元中的光轴需参照于笔尖，例如，光学单元中光轴穿过了笔尖。所述的手写工具还包括有一个处理单元，该处理单元能处理从所述的光学单元读取的所述的手写板上的光学数据，又能从所述的光学数据判定笔尖的具体坐标，所述的具体坐标依赖于至少一个手写板的角落和至少一个手写板的边沿。需要注意的是和在先技术不同的是本专利技术的手写工具是间接地表现其笔尖的实际坐标，也就是说，这种表现依据从光学单元上获取的手写板上的光学数据。因此，任何关于手写板且能充分断定笔尖实际坐标的光学数据都可被采用。例如，写字板所有角落或多个角落、边沿或其局部的这些光学数据都可被采用。作为选择，位置标记或任何在手写板上的可光学识别的特征都可被采用。用以确定笔尖何时正在手写板上进行手写时的装置，最好是包括有一个安装在所述手写工具上的压力传感单元。为此，该压力传感单元可以采用现有的各种技术，如应变片、机械式压力传感器、压电元件和其他各种识别笔尖和手写板之间相接触的识别装置。在最佳实施例中，所述的光学单元是一个能对手写板或其上的一个部分成像的成像单元。最好就是，所述的成像单元上装有一个光电阵列用以让手写板的图像投影到其上。所述的处理单元具有一个边缘检测单元或者一个用以对所成图像上的手写板的边沿和角落进行的电路，例如在处理单元的微处理器中的固件。该书写工具还设有一个图像转换单元，它可对图像进行一种或多种转换操作(one ormore transformations)。具体说来，该图像转换单元还可能包括用于校正图像的适当的物理光学元件(比如透镜)，以及用于矫正图像和执行各种对图形所进行的操作计算机软件路由器(routines)。例如图像转换单元具有一个用于对图像的平面投影进行校正的图像形变转换器。作为选择，或者图像转换单元具有一个图像变形转换器用于对图像的球面投影进行校正。在同一个具体实施方案或一个不同的具体实施方案中，该图像转换单元还可设有一个用于确定书写工具相对于书写面有关的欧拉角(Euler angles)的图像转换器。在最佳实施例中，校正操作以及转换操作仅应用于由边缘检测单元识别出来的图像的边缘和/或角落部位。换言之，仅有与书写面对应的图像的一部分，特别是它的边缘、角落、位置标记(landmarks)、或其他的可光学识别的特征和/或它们的一部分被进行了角落，位置标记或其他光学可识别特征和/或它们的部分被校正和转换。属于处理单元的比率计算模块(ratio computation module)从图像中确定图像上笔尖的实际坐标。再一次，在最佳实施方案中决定被做出，这一决定由是与书写面应的图像的相关部分，特别是它的边缘、角落、位置标记(landmarks)、或其他的可光学识别的特征和/或它们的一部分。所述的光电检测器阵列可以是光电检测器的任何适当形式的阵列，包括光电二极管或光电三极管阵列，最好是CMOS光电检测器阵列。图像单元采用的光学元件可以包括折射式和/或反射式的光学元件，并且最好包括一个兼有折射和反射(catadioptric)的系统。无论如何，光学元件的视场应当充分大于书写面的面积，这样，当笔尖接触书写面时，无论书写工具处于任何可能的位置，成像单元都能够书对写面的至少一个边缘和一个角落一直进行检测。为了以足够快的速率确定书写笔尖的实际坐标，以便确定使用者的书写内容、作草图的(sketched)内容或绘制的内容，所述的书写工具具有一个帧控件单元。该帧控件单元设定了一个书写面的成像帧速。帧速以至少15Hz为宜，最好是高于30Hz。最后，该书写工具还装备了一个用于将笔尖的实际坐标传输给外部单元的设备。传输这些坐标的设备包括任何形式的数据传送端口，传送端口包括但不限于红外端口、超声波端口、光学端口等等。所述的外部单元可以是一台计算机、一个手持设备、一个网络终端、一个下载单元、进入宽域通信网(WAN)(比如因特网)或本地局域网(LAN)的一个电子网关(electronic gateway)、一个存储设备、一个打印设备或任何其他可以存储、打印、中继和/或能够进一步处理笔尖的实际坐标的外部单元。应当注意的是取决于它的应用和需要，笔尖的实际坐标可以被实时或非实时地予以处理。在最佳实施例中，所述的书写工具进一步装备有对书写面进行初始化和识别的装置(arrangement)。当然，书写面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能表现来自书写面上的手写信息的工具，所述的书写工具包括：ａ］一个用于书写的笔尖；ｂ］用于确定什么时候所述笔尖正在所述的书写面上进行书写的手段；ｃ］一个光学装置，它用于观视所述的书写面，所述的光学装置被引示指向所述的笔尖；ｄ］一个处理单元，用于从所述的光学装置接受所述的书写面上的光学数据，并用于从所述的光学数据来确定所述笔尖相关于书写面的至少一个角落和所述书写面的至少一条边缘的物理坐标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-2-24 60/450,244;US 2003-8-13 10/640,9421.一种能表现来自书写面上的手写信息的工具，所述的书写工具包括a〕一个用于书写的笔尖；b〕用于确定什么时候所述笔尖正在所述的书写面上进行书写的手段；c〕一个光学装置，它用于观视所述的书写面，所述的光学装置被引示指向所述的笔尖；d〕一个处理单元，用于从所述的光学装置接受所述的书写面上的光学数据，并用于从所述的光学数据来确定所述笔尖相关于书写面的至少一个角落和所述书写面的至少一条边缘的物理坐标。2.如权利要求1所述的书写工具，其中，所述的光学装置是一个用于让所述的书写面成像的成像装置。3.如权利要求2所述的书写工具，其中，所述的成像装置进一步包含有一个光电检测元件阵列，在其上投射有一个所述成像面的图像。4.如权利要求3所述的书写工具，其中，所述的处理单元进一步包含有一个用于对所述的在图像中的书写面的边缘和角落进行检测的边缘检测装置。5.如权利要求3所述的书写工具，它进一步包含有一个图像转换装置，用于对所述的图像施以至少一个转换。6.如权利要求5所述的书写工具，其中，所述的图像转换装置包含有一个以一个平面投影为基础的图像变形转换器。7.如权利要求5所述的书写工具，其中，所述的图像转换装置包含有一个以一个球面投影为基础的图像变形转换器。8.如权利要求5所述的书写工具，其中，所述的图像转换装置包含有一个用于确定所述书写工具相关与所述书写面的欧拉角的图像转换器。9.如权利要求3所述的书写工具，其中，所述的光电检测元件阵列是一个CMOS光电检测元件阵列。10.如权利要求2所述的书写工具，其中，所述的成形装置产生一个所述书写面的透视投影。11.如权利要求10所述的书写工具，其中，至少一个与所述书写工具相对于所述书写面的定位方向有关的角度由所述的透视投影被确定。12.如权利要求11所述的书写工具，其中，所述的至少一个角度包含一个倾斜角θ和一个极角φ。13.如权利要求2所述的书写工具，其中，所述处理单元进一步包含有一个比率计算模块用于由所述的图像确定所述的实际坐标。14.如权利要求2所述的书写工具，其中，所述的成像单元包含有折射成像光学元件。15.如权利要求14所述的书写工具，其中，所述的折射成像光学元件具有一个大体上大于所述书写面面积的视场。16.如权利要求2所述的书写工具，其中，所述的成像装置包含有反射成像光学装置。17.如权利要求16所述的书写工具，其中，所述的反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特R卡尔，
申请(专利权)人：电子手写产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]