电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法技术

本发明专利技术涉及一种电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法，属于手写输入装置技术领域。本发明专利技术采用左右两个负波的峰值信号幅值的比值作为计算倾角的依据，由于左右两个负波的峰值信号幅值数值稳定，并且在随着与中心位置的距离变大时，信号衰减缓慢，所以计算出来的倾角数据也相对比较稳定；使用固定增益采集主波波峰的信号幅值，根据其信号幅值的强弱计算出电磁笔线圈与手写板之间的垂直高度，由此高度数据计算出高度补偿系数，再使用这个高度补偿系数对前面的倾角修正偏差值再次进行书写高度的补偿修正，使得在不同的书写高度以及不同的倾角状态下，电子笔迹与真实的书写笔迹都能保持较小的偏差。本发明专利技术可广泛运用于手写输入装置场合。装置场合。装置场合。

【技术实现步骤摘要】
电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法


[0001]本专利技术涉及一种电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法，属于手写输入装置


技术介绍

[0002]目前，电磁笔因为具有非接触输入、不影响屏幕显示、可以检测书写压力等优点，广泛应用于手写签批、教育培训以及手工绘画等领域。
[0003]电磁笔的工作过程需要笔上的电磁线圈发射电磁信号，手写板上有阵列分布的天线线圈，这些天线线圈接收电磁波信号，然后根据手写板上不同天线线圈接收到的电磁波信号强度的不同计算出电磁笔的位置，从而确定相应的坐标数据。由于手写板的电子笔迹是根据各个天线线圈接收到的电磁波信号强度计算出来的，而实际的笔迹是通过笔芯书写出来的，当电磁笔与手写板垂直的时候，两个笔迹是重合的，但是当电磁笔与手写板之间不是垂直的，那么两种笔迹就会出现偏差，这个偏差随着电磁笔与手写板之间的夹角的变化而变化，同时也随着电磁笔线圈与手写板内天线线圈之间的垂直高度的变化而变化。
[0004]目前针对电磁笔的笔迹倾角修正算法，有的是依据主波通道以及与主波相临近的几个通道的场强分布进行分析计算的，例如专利CN201310463752.7；有的是依据第一主波线圈与第二主波线圈之间的相位差进行分析计算的，例如专利CN201910257720.9；有的是依据主波波峰与左右副波波峰相对位置进行分析计算的，例如专利CN201710516828.6。现有技术方案中，用于进行分析计算倾角的信号是来自于主波波峰通道以及其附近的通道所采集的电磁波信号强度的数值，对于主波波峰通道，采集的数值相对比较稳定，但是对于与主波波峰相邻的通道的信号场强，随着电磁笔与手写板的相对位置的变化而变化，并且变化幅度较大，这会影响计算出的倾角数值的稳定性，从而影响修正后笔迹的平滑度；
[0005]另外，当电磁笔与手写板之间的垂直高度发生改变时，也会影响电子笔迹与真实笔迹之间的偏差值，目前的各种方案中只包含了针对电磁笔的倾角变化进行坐标数据的修正，没有针对电磁笔与手写板之间的垂直高度的变化进行坐标数据的修正，在用户使用的过程中，如果电磁笔与手写板之间的垂直高度发生变化时，就会出现电子笔迹与真实笔迹之间不同程度的偏差，例如：在使用铅笔笔芯进行练字时，由于铅笔笔芯的磨损导致电磁笔与手写板之间的垂直高度减小；或是由于书写的本子厚度发生改变时，使得电磁笔与手写板之间的垂直高度也发生改变等场景。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法。
[0007]本专利技术所述的电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：采用左右两个负波的峰值信号幅值的比值作为计算倾角的依据，由于左右两个负波的峰值信号幅值数值稳定，并且在随着与中心位置的距离变大时，信号衰减缓
慢，所以计算出来的倾角数据也相对比较稳定，包括如下小步：
[0009]S1：使用动态增益检测手写板各个天线线圈接收的信号幅值并保存数据；
[0010]S2：查找主波峰以及左右负波峰位置；
[0011]S3：利用主波峰以及临近的信号幅值计算电磁笔的中心坐标；
[0012]S4：计算X、Y轴方向负波波峰幅值的比值；
[0013]S5：利用X、Y轴左右负波波峰幅值的比值查表计算倾角修正值；
[0014]步骤二：使用固定增益采集主波波峰的信号幅值，根据其信号幅值的强弱计算出电磁笔线圈与手写板之间的垂直高度，由此高度数据计算出高度补偿系数，再使用这个高度补偿系数对前面的倾角修正偏差值再次进行书写高度的补偿修正，使得在不同的书写高度以及不同的倾角状态下，电子笔迹与真实的书写笔迹都能保持较小的偏差，包括如下小步：
[0015]S6：使用固定增益再次检测主波波峰位置的信号幅值；
[0016]S7：使用固定增益下主波信号幅值计算垂直高度值；
[0017]S8：利用X、Y轴方向左右负波波峰幅值的比值查表对垂直高度值修正；
[0018]S9：利用修正后的垂直高度值高度补偿系数；
[0019]S10：利用高度补偿系数与倾角修正值相乘计算笔迹偏差修正值；
[0020]S11：利用电磁笔的中心坐标与笔迹偏差修正值相加作为最终坐标数据。
[0021]需要说明的是：所述步骤S1中，电磁笔中的电磁线圈是环形结构，所发射的电磁波在空间是对称分布的，若电磁笔与手写板垂直，则手写板上的天线线圈接收到的左右两侧负波的幅值是相等的，并且与中心的距离也是相等的，当电磁笔相对于手写板的倾角发生改变时手写板上的天线线圈接收到的左右两侧负波的幅值会发生改变，电磁笔倾斜一侧的负波波峰幅值增大，另一侧的负波波峰幅值减小，所以使用左右负波峰值的幅值比值作为倾角修正的计算依据。
[0022]所述步骤S2中，电磁笔内有稳压电路，保证电磁笔发射电磁波的功率恒定，手写板天线线圈接收到的左右负波的信号强度也是恒定的，所以采集的负波波峰信号数值稳定，有利于倾角计算数值的而稳定从而使笔迹平滑；另外，手写板上的天线线圈是有一定尺寸宽度的，采集电磁信号强度的幅值是一个区域的平均值，而电磁笔发射的电磁波的负波峰值理论上是出现在尽量小的某一个点上的，所以用具有较大几何形状的天线线圈去采集较小区域的理论值，是存在系统误差的，但是由于电磁笔发射电磁波的场强分布在中心部分变化快，而在负波波峰之外随着与中心距离的增加而衰减比较缓慢，所以采用负波波峰幅值作为倾角修正的依据，减少因天线线圈的几何宽度而带来的系统误差，采集的信号更加准确、稳定、可靠。
[0023]所述步骤S5中，采用查表方式，并适当拾取节点的参数值，有效地控制修正数据的最大偏差值，保正修正后的笔迹数据满足精度的要求。
[0024]所述步骤S6中，电磁笔与手写板之间的垂直高度也会影响电子笔迹与真实笔迹之间的偏差，垂直高度越高，偏差越大，垂直高度越低，偏差越小，所以为了保证电子笔迹与真实笔迹尽可能接近，除了进行倾角的修正之外，还要进行垂直高度的补偿修正。
[0025]所述步骤S7中，手写板在检测电磁笔的坐标时都是采用最优的增益，以使得采集的各个天线线圈的信号幅值在最优范围，有利于ADC转换的精度，为了计算电磁笔与手写板
之间的垂直高度，在使用最优增益采集完各个天线线圈的信号幅值之后，再次使用固定增益对主波峰值进行采集，之后通过ADC转换成数字量，随着电磁笔与手写板之间垂直距离的变化，主波波峰幅值变化较大，ADC的转换精度也比较高，使用固定增益下主波波峰幅值作为计算垂直高度的依据，满足计算精度的要求。
[0026]所述步骤S8中，考虑到当电磁笔的倾角变化时，手写板上天线线圈接收到的主波波峰的幅值也是变化的，所以还需要使用X轴方向和Y轴方向的左右负波峰值的幅值比值对垂直高度进行修正，通过适当拾取节点的参数值，有效地控制修正数据的偏差值，保证修正后的垂直高度值满足所需的计算精度。
[0027]所述步骤S11中，使用固定增益检测主波波峰幅值之后通过查表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：采用左右两个负波的峰值信号幅值的比值作为计算倾角的依据，由于左右两个负波的峰值信号幅值数值稳定，并且在随着与中心位置的距离变大时，信号衰减缓慢，所以计算出来的倾角数据也相对比较稳定，包括如下小步：S1：使用动态增益检测手写板各个天线线圈接收的信号幅值并保存数据；S2：查找主波峰以及左右负波峰位置；S3：利用主波峰以及临近的信号幅值计算电磁笔的中心坐标；S4：计算X、Y轴方向负波波峰幅值的比值；S5：利用X、Y轴左右负波波峰幅值的比值查表计算倾角修正值；步骤二：使用固定增益采集主波波峰的信号幅值，根据其信号幅值的强弱计算出电磁笔线圈与手写板之间的垂直高度，由此高度数据计算出高度补偿系数，再使用这个高度补偿系数对前面的倾角修正偏差值再次进行书写高度的补偿修正，使得在不同的书写高度以及不同的倾角状态下，电子笔迹与真实的书写笔迹都能保持较小的偏差，包括如下小步：S6：使用固定增益再次检测主波波峰位置的信号幅值；S7：使用固定增益下主波信号幅值计算垂直高度值；S8：利用X、Y轴方向左右负波波峰幅值的比值查表对垂直高度值修正；S9：利用修正后的垂直高度值高度补偿系数；S10：利用高度补偿系数与倾角修正值相乘计算笔迹偏差修正值；S11；利用电磁笔的中心坐标与笔迹偏差修正值相加作为最终坐标数据。2.根据权利要求1所述的电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，电磁笔中的电磁线圈是环形结构，所发射的电磁波在空间是对称分布的，若电磁笔与手写板垂直，则手写板上的天线线圈接收到的左右两侧负波的幅值是相等的，并且与中心的距离也是相等的，当电磁笔相对于手写板的倾角发生改变时手写板上的天线线圈接收到的左右两侧负波的幅值会发生改变，电磁笔倾斜一侧的负波波峰幅值增大，另一侧的负波波峰幅值减小，所以使用左右负波峰值的幅值比值作为倾角修正的计算依据。3.根据权利要求1所述的电磁笔笔迹倾角修正的检测以及计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，电磁笔内有稳压电路，保证电磁笔发射电磁波的功率恒定，手写板天线线圈接收到的左右负波的信号强度也是恒定的，所以采集的负波波峰信号数值稳定，有利于倾角计算数值的而稳定从而使笔迹平滑；另外，手写板上的天线线圈是有一定尺寸宽度的，采集电磁信号强度的幅值是一个区域的平均值，而电磁笔发射的电磁波的负波峰值理论上是出现在尽量小的某一个点上的，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈起伦，殷述军，
申请(专利权)人：青岛罗博数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：