專利名稱：探測(cè)絕對(duì)坐標(biāo)的系統(tǒng)和方法
探測(cè)艦坐標(biāo)的系繊施發(fā)明領(lǐng)域提供了一種識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)的系統(tǒng)和方法。所述絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng) 包括圖案記錄介質(zhì)，在此介質(zhì)中以圖表示每個(gè)網(wǎng)格，給以圖表示的網(wǎng) 格的每種排列所形成的圖案分配預(yù)定的微代碼；圖案檢測(cè)單元通過(guò)檢 測(cè)圖案識(shí)別該微代碼；以及信號(hào)處理單元，其由檢測(cè)到的圖案計(jì)算圖 案記錄介質(zhì)上的圖案檢測(cè)單元的位置。通過(guò)在圖案記錄介質(zhì)上構(gòu)建更簡(jiǎn)單的圖案，絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)及 其方法使得分辨率不高的成像系統(tǒng)和圖像傳感器能夠識(shí)別圖案。因 此，能夠最小化檢測(cè)圖案過(guò)程中出現(xiàn)的位置識(shí)別誤差。而且，通過(guò)精 細(xì)調(diào)節(jié)對(duì)于水平方向的形狀的斜率(其中，該形狀以由圖案檢測(cè)單元 識(shí)別出的直線形式表示)，對(duì)于某些形狀的斜率值出現(xiàn)的微代碼的情 況的數(shù)量更多，其中該形狀甚至可以是在虛擬直線上以簡(jiǎn)單四邊形的 形式來(lái)表示的。因此，可以防止對(duì)微代碼的多余識(shí)別。而且，通過(guò)使 每個(gè)網(wǎng)格的形狀密度均勻，且平均地分布這些網(wǎng)格以使得圖案記錄介 質(zhì)的色調(diào)作為整體能夠均勻，而且所述絕對(duì)坐標(biāo)記錄系統(tǒng)和方法防止 圖案記錄介質(zhì)上的瑕疵(stain)。技術(shù)背景直到最近，為了確定諸如書寫材料的對(duì)象在記錄數(shù)據(jù)或不記錄數(shù) 據(jù)的表面上的位置，試用了多種方法。具體地，介紹了與使用電子筆， 用于確定二維或三維位置的裝置，以輸入諸如寫下的字母、符號(hào)、圖 片的圖形數(shù)據(jù)的位置確定法相關(guān)的方法。根據(jù)將數(shù)據(jù)檢測(cè)單元檢測(cè)到 的位置信息轉(zhuǎn)換成為坐標(biāo)的方法，這些裝置確定檢測(cè)單元在數(shù)據(jù)記錄 表面的絕對(duì)位置。為了輸入寫下的數(shù)據(jù)，可以使用諸如用于書寫的寫字板的檢測(cè)單 元。大多數(shù)二維裝置通過(guò)在書寫寫字板和檢測(cè)單元間的接觸來(lái)工作。一般地，在檢測(cè)單元和寫字板間有兩種關(guān)系無(wú)源檢測(cè)單元與有 源寫字板，以及有源檢測(cè)單元與無(wú)源寫字板。在無(wú)源檢測(cè)單元與有源寫字板的方法中，有源寫字板較大、重、 以及難于運(yùn)輸，另外，非常昂貴。此外，制造有源寫字板比較困難， 而且由于其復(fù)雜的電機(jī)結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生錯(cuò)誤和其它不正確的操作。同時(shí)，在有源檢測(cè)單元與無(wú)源寫字板方法中，檢測(cè)裝置和處理裝 置通常是分開(kāi)的，而且另外，需要對(duì)寫字板編碼，使得寫字板的使用 不方便。此外，在檢測(cè)單元發(fā)射的信號(hào)由寫字板回到接收器的過(guò)程中， 可能發(fā)生沒(méi)預(yù)料到的錯(cuò)誤。因此，由于無(wú)源檢測(cè)單元與有源寫字板以及有源檢測(cè)單元與無(wú)源 寫字板都有上述問(wèn)題，應(yīng)該對(duì)接口執(zhí)行仔細(xì)調(diào)整，以便像用戶用普通 的筆寫字一樣使用該裝置。然而，這些方法所提供的信息量和精確度 是有限的。此外，需要開(kāi)發(fā)這樣一種裝置，該裝置能夠綜合地處理諸 如檢測(cè)單元的運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、檢測(cè)單元對(duì)于該寫字板的使用角度和書寫 速度的信息。為了解決這些問(wèn)題，提出了一種能夠容易地確定檢測(cè)單元的絕對(duì) 位置的裝置。所述裝置包括數(shù)據(jù)記錄表面，在其上提供了編碼圖案; 傳感器，能夠檢測(cè)該編碼圖案；以及處理器，能夠基于檢測(cè)到的編碼 圖案確定傳感器的當(dāng)前位置。在所述裝置工作時(shí)，如果用戶在數(shù)據(jù)記 錄表面寫字或畫圖，則數(shù)據(jù)就顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上。有多種使用所述裝置進(jìn)行編碼的方法，以下是一個(gè)例子。如

圖1所示，根據(jù)所述方法，使符號(hào)成為用于對(duì)位置編碼的圖案。 每個(gè)信號(hào)包括三個(gè)同心圓。畫在最外面的最外圓表示X坐標(biāo)，中間 的圓表示Y坐標(biāo)。最外圓和中間的圓的每個(gè)都分成16部分，根據(jù)該 部分被填充還是空的來(lái)表示不同的編碼。這意味著由具有預(yù)定外形的 復(fù)雜符號(hào)對(duì)每對(duì)坐標(biāo)編碼。作為另一種方法，能夠使用格子圖案(checkpattem)對(duì)X、 Y坐標(biāo) 編碼。這里，對(duì)位置編碼的方法與使用同心圓的方法中的相同。這些已知的圖案包括復(fù)雜的符號(hào)，這些符號(hào)越小和越精細(xì)，在數(shù) 據(jù)記錄表面實(shí)施圖案就變得越困難。當(dāng)檢測(cè)單元的分辨率不高時(shí)，不能精確地識(shí)別精細(xì)圖案，而且在位置識(shí)別中非常可能發(fā)生錯(cuò)誤。同時(shí)， 如果使用簡(jiǎn)單和粗糙的圖案符號(hào)，在數(shù)據(jù)記錄表面上不同位置的同樣 圖案的同樣微代碼可以引起重復(fù)。因此，降低了確定絕對(duì)位置的精確 度，而且位置檢測(cè)單元難于檢測(cè)精確位置。同時(shí)，如圖2所示，展示了使用位置-編碼圖案的坐標(biāo)識(shí)別方法， 其中在多個(gè)虛水平軸和垂直軸的每個(gè)交點(diǎn)周圍的四個(gè)位置(左、右、 頂、底)中的一個(gè)標(biāo)注有點(diǎn)。更具體地，在相互垂直并有較窄間距的 所有軸的每個(gè)交點(diǎn)周圍的四個(gè)位置中的任意一個(gè)上標(biāo)注了點(diǎn)。使得對(duì) 于這些點(diǎn)的位置的每個(gè)排列相互不同，并且分配了唯一的微代碼。通 過(guò)檢測(cè)這些排列，可以確定檢測(cè)單元的當(dāng)前位置。然而，如果圖案用此方法實(shí)施，圍繞交點(diǎn)排列一個(gè)點(diǎn)的情況的數(shù) 量就被限制為4種，而且分配給該限制數(shù)量的相鄰點(diǎn)的微代碼類型也 不能變化。也就是說(shuō)，由于相同微代碼的重復(fù)，在位置識(shí)別中會(huì)發(fā)生 錯(cuò)誤。為了解決此問(wèn)題，應(yīng)該在單元區(qū)中排列更多的點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)的大 小應(yīng)該減小到適合于該區(qū)域。這意味著，當(dāng)微代碼分配給相鄰點(diǎn)時(shí)， 該微代碼應(yīng)當(dāng)由更多數(shù)量的點(diǎn)表示。因此，圖案記錄介質(zhì)應(yīng)該用非常 精細(xì)的打印或輸出裝置打印，而且檢測(cè)單元應(yīng)該有很高的分辨率以便 檢測(cè)具有較窄間距的軸上的每個(gè)點(diǎn)。因此，在檢測(cè)編碼的過(guò)程中，在檢測(cè)單元的位置識(shí)別中仍然會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。同時(shí)，不是由相互垂直的水平軸和垂直軸獲得交點(diǎn)，虛線可以相 互交叉放置以成120度角，或成蜂窩狀。然后，能夠在與角對(duì)應(yīng)的交 點(diǎn)周圍設(shè)置點(diǎn)。然而，在這種情況下，設(shè)置一個(gè)點(diǎn)的情況的數(shù)量也限 制為3或4種，并且引起了上述問(wèn)題。如圖2所示，除了在交點(diǎn)的水平軸的左和右及垂直軸的上和下設(shè) 置點(diǎn)之外，通過(guò)進(jìn)一步在交點(diǎn)的左下、右下、左上、及右上設(shè)置點(diǎn)， 排列情況的數(shù)量能夠增大。然而，在這種情況下，檢測(cè)單元應(yīng)該檢測(cè) 點(diǎn)的位置的精細(xì)變化，而且因此檢測(cè)單元也就是成像系統(tǒng)需要很高的 分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)和方法，其中設(shè)定了多個(gè)虛的水平軸和虛的垂直軸；形成了像素，也就是由這些虛 線所圍繞的最小面積單元；多個(gè)相鄰像素形成了網(wǎng)格，相鄰像素的數(shù) 量等于或大于預(yù)定數(shù)量；通過(guò)使網(wǎng)格包含由一個(gè)或多個(gè)彩色像素表示 的任意形狀，來(lái)圖解地表示每個(gè)網(wǎng)格；相鄰的圖解地表示的網(wǎng)格組合 在一起形成最終圖案；以及通過(guò)這些操作，關(guān)于在網(wǎng)格中的形狀排列 類型給圖案獨(dú)立地分配了微代碼。因此，甚至當(dāng)使用具有不比常規(guī)檢 測(cè)單元更高分辨率的光學(xué)傳感器的檢測(cè)單元時(shí)，絕對(duì)坐標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果 能夠等于或高于常規(guī)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果。
本發(fā)明的另一目的是提供一種系統(tǒng)和方法，通過(guò)所述系統(tǒng)和方法， 通過(guò)精細(xì)調(diào)節(jié)對(duì)于水平方向的形狀的斜率(其中，該形狀為圖案檢測(cè) 單元識(shí)別出的直線形式)，依賴于形狀的斜率值發(fā)生的微代碼情況數(shù) 量更加多樣化(該形狀甚至可以以簡(jiǎn)單四邊形形式表示在虛擬線上)， 而且因此能夠防止多余的微代碼識(shí)別。
本發(fā)明的另一目的是提供一種系統(tǒng)和方法，通過(guò)所述系統(tǒng)和方法， 使得表示在網(wǎng)格里的形狀更加簡(jiǎn)單，而且使得用于形狀區(qū)域的黑色區(qū) 域和用于非形狀區(qū)域的白色區(qū)域的比例作為整體在圖案記錄介質(zhì)上 一致。因此，圖案記錄介質(zhì)的亮處和陰影處分布均勻，并且?guī)缀醺杏X(jué) 不到圖案記錄介質(zhì)上的瑕疵，以使得用戶可以如同普通的書寫紙或打 印紙一樣使用該圖案記錄介質(zhì)而沒(méi)有任何不便。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種用于絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的圖案記錄 介質(zhì)，在所述絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)中，介質(zhì)包括多個(gè)像素，而且2個(gè)或 更多彩色像素由每個(gè)預(yù)定間隔分開(kāi)地表示，使得將像素識(shí)別為虛擬相 連的線，或者使得兩個(gè)或多個(gè)彩色像素連續(xù)地表示，以使得將像素識(shí) 別為真實(shí)的線。
本發(fā)明的另一目的是提供一種系統(tǒng)和方法，通過(guò)所述系統(tǒng)和方法， 當(dāng)原始微代碼以預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)并接著被識(shí)別時(shí)，計(jì)算微代碼旋轉(zhuǎn)角 并通過(guò)跟原始微代碼對(duì)比來(lái)校正結(jié)果，以使得能夠最小化在通過(guò)檢測(cè) 微代碼旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的位置確定中發(fā)生的錯(cuò)誤。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種圖案記錄介質(zhì)，其包括多個(gè)像素；以及以圖表示的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格包含這樣的形狀，其中2 個(gè)或更多彩色像素由每個(gè)預(yù)定間隔分開(kāi)地表示來(lái)形成該形狀，以使得 該形狀能夠識(shí)別為虛擬相連的線，或者所述2個(gè)或更多彩色像素連續(xù) 地表示以形成該形狀，以使得形狀可以識(shí)別為真實(shí)的線，其中該以圖 表示的網(wǎng)格排列形成圖案，并且根據(jù)網(wǎng)格的排列分配微代碼。此外，本發(fā)明提供了一種識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)的方法，其包括識(shí)別在 圖案記錄介質(zhì)上表示的且由預(yù)定的間隔區(qū)別的兩個(gè)或多個(gè)彩色像素， 作為直線形式的形狀，或識(shí)別由連續(xù)地表示的兩個(gè)或多個(gè)彩色像素形 成的直線形式的形狀；使用通過(guò)識(shí)別的直線形式的形狀計(jì)算得到的坐 標(biāo)值來(lái)計(jì)算圖案檢測(cè)單元的位置；以及輸出計(jì)算出的位置給信號(hào)處理 單元。此外，本發(fā)明提供了一種絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，其包括圖案記錄 介質(zhì)；通過(guò)檢測(cè)圖案來(lái)識(shí)別微代碼的圖案檢測(cè)單元；信號(hào)處理單元， 其由檢測(cè)到的圖案計(jì)算圖案檢測(cè)單元在圖案記錄介質(zhì)上的位置。有益效果根據(jù)以上所述的本發(fā)明，甚至當(dāng)使用分辨率不高的成像系統(tǒng)和檢 測(cè)單元時(shí)，絕對(duì)坐標(biāo)的識(shí)別結(jié)果能夠等于或高于常規(guī)方法得到的結(jié) 果。此外，根據(jù)本發(fā)明，簡(jiǎn)化了表示在圖案記錄介質(zhì)上的微代碼，具 體地，使得黑色區(qū)域和白色區(qū)域的比率恒定。如此，作為整體使得圖 案記錄介質(zhì)的陰影均勻，并且?guī)缀醺杏X(jué)不到圖案記錄介質(zhì)上的瑕疵以 使得用戶可以如同普通的書寫紙或打印紙一樣使用圖案記錄介質(zhì)而 沒(méi)有任何不便。此外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)原始微代碼以預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)并接著被識(shí) 別時(shí)，計(jì)算微代碼旋轉(zhuǎn)角，并通過(guò)與原始微代碼的對(duì)比校正結(jié)果，以 便能最小化通過(guò)檢測(cè)在旋轉(zhuǎn)態(tài)的微代碼而在位置確定中發(fā)生的錯(cuò)誤。 此外，通過(guò)精細(xì)調(diào)節(jié)對(duì)于水平方向的形狀的斜率(其中該形狀以由 圖案檢測(cè)單元識(shí)別出的直線形式表示)，關(guān)于形狀的斜率值出現(xiàn)的微 代碼情況數(shù)量就更加多樣化(其中該形狀用簡(jiǎn)單四邊形形式表示在虛 擬直線上)。因此，能夠防止多余的微代碼識(shí)別。此外，絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)中使用的圖案記錄介質(zhì)包括多個(gè)像素，而且2個(gè)或更多彩色像素連續(xù)地表示，以使得將像素識(shí)別為真實(shí)的直 線，或者2個(gè)或更多像素由每個(gè)預(yù)定的間隔分開(kāi)地表示，以使得將像 素識(shí)別為虛擬相連的線。因此，不必用像素的連續(xù)形狀元素表示形狀， 以便能簡(jiǎn)化該圖案。附圖簡(jiǎn)述圖1為示出關(guān)于在常規(guī)圖案記錄介質(zhì)上實(shí)施的圖案的實(shí)例的示圖；圖2為示出關(guān)于在常規(guī)圖案記錄介質(zhì)上實(shí)施的圖案的另一實(shí)例 的示圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明在圖案記錄介質(zhì)上實(shí)施的圖案的實(shí)施例 的示圖；圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在圖案記錄介質(zhì)上實(shí)施的以圖 表示的網(wǎng)格的示圖；圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例在圖案記錄介質(zhì)上實(shí)施的 以圖表示的網(wǎng)格的示圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖案記錄介質(zhì)；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)的方法的流程圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)識(shí)別形狀或圖案的旋轉(zhuǎn)角的 方法的流程圖；以及圖9示出了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng) 的裝置。
發(fā)明詳述參照附圖，可更全面的描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。首先，圖3為示出根據(jù)本發(fā)明在圖案記錄介質(zhì)上實(shí)施的圖案的實(shí) 施例的示圖。用于絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的圖案記錄介質(zhì)包括多個(gè)像素。 在該多個(gè)像素中，2個(gè)或更多彩色像素由每個(gè)預(yù)定的間隔分開(kāi)地表示 來(lái)形成這樣一種形狀，以便將形狀識(shí)別為虛擬的相連直線，或者2個(gè) 或更多彩色像素連續(xù)地表示來(lái)形成這樣一種形狀，以便將該形狀識(shí)別 為真實(shí)的直線。每個(gè)網(wǎng)格包含由形狀以圖表示的所述形狀中的一個(gè)。 將以圖表示的網(wǎng)格排列成圖案，并且根據(jù)該網(wǎng)格排列來(lái)分配微代碼。 此時(shí)，對(duì)于網(wǎng)格中心點(diǎn)，使得包含在每個(gè)網(wǎng)格中的形狀的中心點(diǎn)的相 關(guān)位置在所有網(wǎng)格中相同，從而增強(qiáng)圖案識(shí)別效率。
此外，絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)可以包含圖案記錄介質(zhì)，在其上給每 個(gè)圖案分配了不同的微代碼；圖案檢測(cè)單元，其檢測(cè)圖案、識(shí)別與圖 案對(duì)應(yīng)的微代碼以及產(chǎn)生與坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)；以及信號(hào)處理單 元，其處理輸出信號(hào)，以將信號(hào)轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)值，并且根據(jù)坐標(biāo)值確定 圖案檢測(cè)單元在圖案記錄介質(zhì)上的位置。
此外，在絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的圖案記錄介質(zhì)的實(shí)施例中，設(shè)定了 多個(gè)虛水平軸和垂直軸。形成了由這些虛線圍繞的最小區(qū)域所規(guī)定的 像素。網(wǎng)格由預(yù)定數(shù)量的這些像素的組形成。在這些網(wǎng)格中，包含用 彩色像素表示的多個(gè)形狀中的至少一個(gè)的網(wǎng)格被規(guī)定為以圖表示的 網(wǎng)格。在這些圖示表示的網(wǎng)格中，多個(gè)相鄰網(wǎng)格形成預(yù)定的排列以最 終形成一個(gè)圖案。獨(dú)立地分配微代碼給圖案的圖示表示的網(wǎng)格的此排 列。
此外，在另一實(shí)施方式中，通過(guò)組合排列在水平方向和垂直方向 上的網(wǎng)格，可以使得該圖案具有四邊形形狀。此時(shí)，組合的網(wǎng)格的數(shù) 量設(shè)定為至少為2個(gè)或更多，而且該圖案由水平方向上的M個(gè)相鄰 網(wǎng)格和垂直方向上的N個(gè)相鄰網(wǎng)格形成。通過(guò)這樣設(shè)置，就提供了 關(guān)于在網(wǎng)格中的形狀的排列類型的檢測(cè)圖案的中心位置的絕對(duì)坐標(biāo) 值。同時(shí)，通過(guò)組合多個(gè)相鄰像素，能使網(wǎng)格形成四邊形形狀，而且
包含在網(wǎng)格中的形狀能夠由一些彩色像素的組合表示。此外，網(wǎng)格內(nèi) 的形狀能夠以圖示的方式表示為直線或塊。
具體如圖4所示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，能夠通過(guò)形狀元素形成 在以圖表示的網(wǎng)格內(nèi)的形狀，每個(gè)形狀為由包括一個(gè)彩色像素或在垂 直方向或水平方向相鄰的多個(gè)彩色像素的矩形的形式。形狀元素能夠 為矩形形狀的原因是因?yàn)樗龆鄠€(gè)水平軸和垂直軸形成了正方形形 狀的像素。在一個(gè)網(wǎng)格中存在兩個(gè)或多個(gè)的形狀元素。使形狀元素形 成4類排列，包括水平排列、垂直排列、線的左端點(diǎn)比右端點(diǎn)高的斜 線排列，以及線的左端點(diǎn)比右端點(diǎn)低的斜線排列。使得圖案檢測(cè)單元 將水平排列識(shí)別為水平線、將垂直排列識(shí)別為垂直線、以及將斜線排 列識(shí)別為斜線，以使得即使使用具有低分辨率的成像系統(tǒng)和圖像傳感 器也能夠精確地識(shí)別圖案。此外，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)格中設(shè)置有兩個(gè)或多個(gè)形 狀元素時(shí)，除了上述四類，通過(guò)進(jìn)一步細(xì)分對(duì)于水平線的排列角能獲 得更多種的情況。
此外，在另一實(shí)施方式中，當(dāng)一個(gè)形狀包括2個(gè)或更多形狀元素 時(shí)，為了闡明形狀元素屬于預(yù)定的阿格，屬于不同的相鄰網(wǎng)格的形狀 元素間的間距應(yīng)該比屬于相同網(wǎng)格的形狀元素間的間距更寬，而且理 想地為1.3或更多倍數(shù)的寬度。
如圖5所示，可以使得如上所述的形狀元素具有非矩形的形狀。 然而，為了避免位置識(shí)別錯(cuò)誤，應(yīng)該注意，由形狀元素構(gòu)成的形狀的 中心點(diǎn)對(duì)于網(wǎng)格中心點(diǎn)應(yīng)該保持恒定相對(duì)位置。
本發(fā)明圖案中的形狀的特征在于該形狀比在常規(guī)圖案記錄介質(zhì)上 表示的形狀更加簡(jiǎn)單。然而，如果形狀更簡(jiǎn)單，則由形狀表示的情況 的數(shù)量就會(huì)受到限制，而且具有相同形狀的網(wǎng)格會(huì)被多余地打印在較 寬的圖案記錄介質(zhì)上。在這種情況下，由于圖案的多余檢測(cè)，在位置 識(shí)別中會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤?，F(xiàn)在將說(shuō)明避免這種錯(cuò)誤的方法。
如果形成圖案的網(wǎng)格數(shù)量較小，而且同時(shí)包括在每個(gè)網(wǎng)格中的形 狀種類的數(shù)量較小，則通過(guò)組合這些網(wǎng)格得到的不同圖案的種類不 多。具體地，如果單個(gè)圖案的真實(shí)大小相對(duì)于圖案記錄介質(zhì)的整個(gè)區(qū) 域非常小，則可能在一個(gè)圖案記錄介質(zhì)的不同位置記錄相同的圖案。
也就是說(shuō)，能夠在一個(gè)圖案記錄介質(zhì)上復(fù)制相同的圖案。
如果通過(guò)成像系統(tǒng)或圖像傳感器僅觀察到其中記錄了一種圖案的 一部分，或者如果在同時(shí)包含多種圖案的圖像中僅識(shí)別出一種圖案， 則圖案重復(fù)問(wèn)題不能解決。然而，如果觀察到的圖像同時(shí)包含兩種或 更多種類型的圖案，而且識(shí)別出所有圖案，則能夠解決上述圖案復(fù)制 問(wèn)題。在單個(gè)圖案方面，由于有限的圖案類型，可能在圖案記錄介質(zhì) 的不同位置多余地記錄相同的圖案。然而，如果同時(shí)觀察到了多個(gè)相 鄰的圖案并且進(jìn)行了識(shí)別，則在圖案記錄介質(zhì)中不會(huì)發(fā)生甚至相鄰圖 案的分布排列相同的情況。因此，通過(guò)同時(shí)識(shí)別兩個(gè)或多個(gè)相鄰圖案， 能夠避免圖案重復(fù)問(wèn)題。
更具體地，與僅有一種圖案的識(shí)別相比，同時(shí)識(shí)別相鄰的不同圖
案能夠?qū)D案重復(fù)的可能性減小到1/Q。如果同時(shí)識(shí)別了另一個(gè)相鄰 圖案，也就是如果同時(shí)識(shí)別了3個(gè)相鄰圖案而且甚至確定了排列，則 圖案重復(fù)可能性再次減小1/Q。如果要識(shí)別的圖案數(shù)量以此方式增長(zhǎng)， 則每次重復(fù)可能性降低1/Q，而且圖案重復(fù)問(wèn)題能夠最終被解決。這 里，Q為由形成圖案的網(wǎng)格數(shù)和包含在網(wǎng)格中的形狀的類型數(shù)所確定 的不同圖案的數(shù)量。如果形成圖案的網(wǎng)格數(shù)為MXN，而且包含在網(wǎng) 格中的形狀類型數(shù)為L(zhǎng)，則能夠形成的不同圖案類型數(shù)為MXNXL。 因此，如果僅觀察到一個(gè)圖案、或者僅識(shí)別出所觀察到的多個(gè)圖案的 中心處的一個(gè)圖案，則相同圖案被復(fù)制的可能性為1/Q。然而，如果 同時(shí)識(shí)別了兩個(gè)圖案，而且確定了絕對(duì)位置，則同時(shí)復(fù)制兩個(gè)相鄰圖 案的可能性為1/Q2。因此，依照上述方法，隨著同時(shí)識(shí)別的圖案數(shù)量 增長(zhǎng)，圖案重復(fù)的可能性每次降低1/Q。
此外，如圖6所示，在圖案記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)中，以圖表示的網(wǎng)格 包括至少兩個(gè)或多個(gè)相互分開(kāi)設(shè)置的形狀元素。例如，該網(wǎng)格具有以 多個(gè)正方形像素形成的正方形形狀，包括由彩色像素表示的形狀元 素。大約100個(gè)這樣的像素形成一個(gè)以圖表示的網(wǎng)格。
此外，在實(shí)施例的圖案中，如上所述以圖表示的9個(gè)網(wǎng)格形成正 方形形式的單元圖案，而且運(yùn)行圖案檢測(cè)單元以使得可以同時(shí)檢測(cè)到 至少一個(gè)或更多單元圖案。
圖案記錄介質(zhì)可以是諸如紙的材料，通過(guò)書寫工具可以在其上記 錄信息，而且也可以是能夠被形成圖案的任何介質(zhì)，即使不可能在該 介質(zhì)上進(jìn)行記錄。下面，現(xiàn)在將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例使用圖案記錄介質(zhì)識(shí)別絕 對(duì)坐標(biāo)的方法。識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)的方法包括將兩個(gè)或多個(gè)在圖案記錄 介質(zhì)上表示、并由預(yù)定的間隔區(qū)分的彩色像素識(shí)別為直線形式的形 狀，或者識(shí)別由兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)地表示的彩色像素形成的直線形式的 形狀；使用通過(guò)識(shí)別的直線形式的形狀計(jì)算得到的坐標(biāo)值，來(lái)計(jì)算圖 案檢測(cè)單元的位置；以及輸出計(jì)算出的位置給信號(hào)處理單元。這里，如果由以圖表示的網(wǎng)格的每個(gè)排列形成的正常圖案以預(yù)定 的角度旋轉(zhuǎn)并被識(shí)別出，則絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別方法可以進(jìn)一步包括計(jì)算 旋轉(zhuǎn)圖案相對(duì)于正常圖案的旋轉(zhuǎn)角度；使用計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)角度校正檢 測(cè)的圖案為正常圖案；以及使用由校正的正常圖案計(jì)算出的坐標(biāo)值來(lái) 計(jì)算圖案檢測(cè)單元的位置。此外，絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別方法可以進(jìn)一步包括檢査圖案檢測(cè)單元檢 測(cè)到的記錄介質(zhì)是否為圖案記錄介質(zhì)；以及如果確定該記錄介質(zhì)不是 圖案記錄介質(zhì)，將此記錄介質(zhì)上的信息輸出到圖案檢測(cè)單元或信號(hào)處 理單元。以上所述絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別方法可以進(jìn)一步包括從對(duì)于記錄介 質(zhì)上的、由圖案檢測(cè)單元檢測(cè)到的以圖表示的網(wǎng)格的排列所分配的微 代碼來(lái)識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)，以及通過(guò)以圖表示的網(wǎng)格數(shù)量確定記錄介質(zhì)是 否為圖案記錄介質(zhì)。此外，因?yàn)楦鶕?jù)圖案檢測(cè)單元的照明條件，檢測(cè)到的圖像的背景 亮度可能在空間上不均勻，所以絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別方法可以進(jìn)一步包括 在從對(duì)于記錄介質(zhì)上檢測(cè)到的、以圖表示的網(wǎng)格排列所分配的微代碼 識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)之前，均勻地校正背景亮度。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)的方法的流程 圖。所述方法包括由圖案檢領(lǐng)!l單元以位圖單元檢測(cè)圖像；識(shí)別照明 單元的亮度是否不均勻，以及如果亮度不均勻就校正亮度；識(shí)別彩色 像素表示的形狀元素；確定該形狀元素是否為有效的形狀元素；識(shí)別 形狀元素表示的形狀；確定該形狀是否為有效的形狀；識(shí)別所識(shí)別出 的形狀關(guān)于水平方向的旋轉(zhuǎn)角并校正該旋轉(zhuǎn)角；識(shí)別校正的旋轉(zhuǎn)角表 示的圖案；確定識(shí)別的圖案是否為有效圖案；識(shí)別該形狀的旋轉(zhuǎn)角是 否為45度或更大并校正該旋轉(zhuǎn)角；通過(guò)使用校正的旋轉(zhuǎn)角識(shí)別圖案 的位置；并且通過(guò)識(shí)別的圖案位置輸出絕對(duì)坐標(biāo)。同時(shí)，作為實(shí)施方式，在以圖表示的網(wǎng)格中，2個(gè)或更多形狀元 素可以形成4類排列，包括水平排列、垂直排列、線的左端點(diǎn)比右 端點(diǎn)高的斜線排列、以及線的左端點(diǎn)比右端點(diǎn)低的斜線排列。當(dāng)這些 排列中有2個(gè)或更多形狀元素水平地或垂直地設(shè)置時(shí)，該排列可以以 預(yù)定的角度繞水平或垂直線旋轉(zhuǎn)，并接著根據(jù)用戶使用的方法由檢測(cè) 單元進(jìn)行檢測(cè)。在這種情況下，通過(guò)計(jì)算水平或垂直狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角并 校正旋轉(zhuǎn)角，將可以識(shí)別精確的編碼以確定檢測(cè)單元的位置。因此， 為了更清楚地公開(kāi)本發(fā)明的特征，上述操作是必要的?，F(xiàn)在將說(shuō)明識(shí)別圖案旋轉(zhuǎn)角的原則，且圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例來(lái)識(shí)別形狀或圖案的旋轉(zhuǎn)角的方法的流程圖。首先，通過(guò)包括成像系統(tǒng)和圖像傳感器的圖案檢測(cè)單元觀察到的 圖像，找到了出現(xiàn)的形狀元素，而且能夠確定該形狀元素的中心位置。 因?yàn)閳D像分辨率可以關(guān)于位置變化，可能識(shí)別不出一些出現(xiàn)的形狀元 素。然而，在這種情況下，除沒(méi)有識(shí)別出的形狀元素外的所有其余形 狀元素，其中心位置是確定的。此外，應(yīng)該計(jì)算在2個(gè)或是更多形狀 元素之間的間距。這可認(rèn)為是本發(fā)明的必要操作，因?yàn)槿绻陬A(yù)定網(wǎng) 格中的形狀元素被識(shí)別為相鄰網(wǎng)格中的另一形狀元素的匹配對(duì)，則在 確定檢測(cè)單元的位置的時(shí)候會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。下面，通過(guò)在識(shí)別出的形狀元素中選擇包含在相同網(wǎng)格中的形狀 元素來(lái)確定形狀，而且可獲得該形狀的中心位置。通過(guò)計(jì)算包含在相 同網(wǎng)格中的形狀元素間的間隔是否為該形狀元素和另一網(wǎng)格中包括 的形狀元素間的間隔的1/1.3或更少倍，來(lái)確定選擇過(guò)程。選擇確定 的形狀中的一個(gè)，并設(shè)定該形狀的中心位置為So。找到最接近So的 形狀的中心位置并設(shè)定為Sla這里，得到了連接兩個(gè)中心位置的直線 SoSb然后，找到同一直線上的并最接近So的&的相對(duì)側(cè)的另一形狀的中心位置S2。通過(guò)此過(guò)程，可獲得連接點(diǎn)Sp So、及S2的最近
似的直線的公式。為此，能夠使用將三點(diǎn)的坐標(biāo)擬合為線性函數(shù)的曲 線擬合。
找到了垂直以上確定的直線的線，并獲得了該直線上最接近So
的形狀的中心位置S3。再次，找到了最靠近So并在與S3相對(duì)側(cè)的形 狀的中心位置S4。用上述同讓的方式，能夠獲得連接如此確定的三點(diǎn)
S3、 S。、及S4的最近似的直線的公式。
在這樣確定連接相鄰形狀中心點(diǎn)的相互垂直的直線后，確定關(guān)于 圖像的水平線有更小角度的直線和該直線與水平線之間的角度。然 后，該角度為圖案旋轉(zhuǎn)角。
很明顯，在此過(guò)程中，可以設(shè)定另一形狀的中心點(diǎn)位置為So并
執(zhí)行同樣的過(guò)程以獲得旋轉(zhuǎn)角度。通過(guò)獲得這樣獲得的旋轉(zhuǎn)角及先前 過(guò)程中獲得的旋轉(zhuǎn)角的平均值，可以確定更精確的旋轉(zhuǎn)角。此過(guò)程與 確定矩形的旋轉(zhuǎn)程度的過(guò)程相同。
然而，圖案本身在頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)不包含信息。根據(jù)如 上所述方法，圖案檢測(cè)單元或圖案記錄介質(zhì)不能自動(dòng)檢測(cè)等于或大于
45度的旋轉(zhuǎn)角。然而，通過(guò)不僅觀察由NXM個(gè)網(wǎng)格形成的一個(gè)圖 案，而且同時(shí)觀察兩個(gè)或多個(gè)相鄰圖案，能夠甚至在旋轉(zhuǎn)角為45度 或更高時(shí)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角。也就是說(shuō)，當(dāng)在一幅圖像里識(shí)別出了兩個(gè)或多 個(gè)圖案時(shí)，不能復(fù)制相同的圖案排列。因此，通過(guò)每個(gè)單個(gè)圖案的旋 轉(zhuǎn)角和圖案的排列形狀，能夠計(jì)算等于或大于45度的旋轉(zhuǎn)角。
此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠制造包含用于操作絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的 程序的存儲(chǔ)介質(zhì)。
以上說(shuō)明了最優(yōu)實(shí)施例。然而很明顯，在本發(fā)明所附權(quán)利要求書 的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員所作的改變和修改是有效的。因此， 與所附權(quán)利要求等同的所有改變和修改在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖案記錄介質(zhì)，包括多個(gè)像素；以及以圖表示的網(wǎng)格，每個(gè)所述網(wǎng)格包含這樣的形狀，其中，在所述多個(gè)像素中，兩個(gè)或多個(gè)彩色像素由每個(gè)預(yù)定間隔來(lái)分開(kāi)表示，以形成所述形狀，使得將所述形狀識(shí)別為虛擬相連的直線，或者，所述兩個(gè)或多個(gè)彩色像素被連續(xù)地表示以形成所述形狀，使得將所述形狀識(shí)別為真實(shí)的線，其中，排列所述以圖表示的網(wǎng)格以形成圖案，并且根據(jù)所述網(wǎng)格的排列來(lái)分配微代碼。
2. 如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中每個(gè)所述以圖表示的網(wǎng)格包含 至少兩個(gè)或多個(gè)形狀元素，所述形狀元素形成四類排列，所述四類排 列包括水平排列、垂直排列、直線的左端點(diǎn)比右端點(diǎn)高的斜線排列、 以及直線的左端點(diǎn)比右端點(diǎn)低的斜線排列，而且可以根據(jù)所述斜線排 列的斜率來(lái)增加所述排列情況的數(shù)量。
3. 如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述網(wǎng)格具有被分成多個(gè)正方 形像素的矩形形狀，而且所述圖案記錄介質(zhì)由多個(gè)單元圖案形成，具 有矩形形狀的所述單元圖案進(jìn)一步被分成至少兩個(gè)或多個(gè)以圖表示 的網(wǎng)格。
4. 如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述圖案記錄介質(zhì)由能用書寫 工具在其上記錄信息的材料形成。
5. —種識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)的方法，包括將在圖形記錄介質(zhì)上表示的、并且由預(yù)定間隔區(qū)分的兩個(gè)或多個(gè) 彩色像素識(shí)別為直線形式的形狀，或識(shí)別由連續(xù)表示的兩個(gè)或多個(gè)彩 色像素所形成的直線形式的形狀；使用通過(guò)所識(shí)別的直線形式形狀計(jì)算出的坐標(biāo)值，來(lái)計(jì)算所述圖 案檢測(cè)單元的位置；以及輸出所計(jì)算的位置給信號(hào)處理單元。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括如果由每個(gè)所述以圖表示的網(wǎng)格排列所形成的正常圖案旋轉(zhuǎn)預(yù)定 的角度并且接著被識(shí)別出來(lái)，則計(jì)算所述旋轉(zhuǎn)圖案相對(duì)于所述正常圖 案的所述旋轉(zhuǎn)角；使用所計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角將所檢測(cè)的圖案校正為所述正常圖案；以及 使用由所校正的正常圖案計(jì)算出的坐標(biāo)值計(jì)算所述圖案檢測(cè)單元 的位置。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括識(shí)別所述形狀的旋轉(zhuǎn)角是否為45度或更大，并校正所述旋轉(zhuǎn)角； 使用所校正的旋轉(zhuǎn)角識(shí)別所述圖案的位置；以及 輸出來(lái)自所述圖案的所識(shí)別位置絕對(duì)坐標(biāo)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中在識(shí)別所述形狀的旋轉(zhuǎn)角是否 為45度或更大以及校正所述旋轉(zhuǎn)角的過(guò)程中，在一幅圖像中識(shí)別出 兩個(gè)或多個(gè)圖案。
9. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括檢查由所述圖案檢測(cè)單元檢測(cè)到的所述記錄介質(zhì)是否為圖案記錄 介質(zhì)；以及如果確定所述記錄介質(zhì)不是圖案記錄介質(zhì)，就將其上的信息輸出 到所述圖案檢測(cè)單元或信號(hào)處理單元。
10. 如權(quán)利要求5至9中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括-從對(duì)于在所述圖案檢測(cè)單元檢測(cè)到的記錄介質(zhì)上以圖表示的網(wǎng)格的排列而分配的微代碼而識(shí)別坐標(biāo)，并通過(guò)所述以圖表示的網(wǎng)格的數(shù) 量來(lái)確定所述記錄介質(zhì)是不是圖案記錄介質(zhì)。
11. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述兩個(gè)或多個(gè)以圖表示的 網(wǎng)格包含形成四類排列的形狀元素，所述四類排列包含水平排列、垂 直排列、直線左端點(diǎn)比右端點(diǎn)高的斜線排列、以及直線左端點(diǎn)比右端 點(diǎn)低的斜線排列。
12. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述圖案檢測(cè)單元還包括照明單元，且所述方法還包括將由所述照明單元所照明的所述圖案記錄介質(zhì)上的區(qū)域的亮度校 正為均勻。
13. —種絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，包含用于執(zhí)行如權(quán)利要 求5所述方法的程序。
14. 一種絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1所述的圖案記錄介質(zhì)； 通過(guò)檢測(cè)所述圖案來(lái)識(shí)別微代碼的圖案檢測(cè)單元；以及 從所檢測(cè)的圖案計(jì)算所述圖案記錄介質(zhì)上所述圖案檢測(cè)單元的位 置的信號(hào)處理單元。
全文摘要
提供了一種識(shí)別絕對(duì)坐標(biāo)的系統(tǒng)和方法。該絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)包括圖案記錄介質(zhì)，在其上以圖表示每個(gè)網(wǎng)格，并且給由以圖表示的網(wǎng)格的每個(gè)排列所形成的圖案分配了預(yù)定的微代碼；圖案檢測(cè)單元，其通過(guò)檢測(cè)圖案來(lái)識(shí)別微代碼；以及信號(hào)處理單元，其從檢測(cè)到的圖案計(jì)算圖案記錄介質(zhì)上的圖案檢測(cè)單元的位置。通過(guò)構(gòu)建圖案記錄介質(zhì)的更簡(jiǎn)單的圖案，絕對(duì)坐標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)及其方法使得分辨率不高的成像系統(tǒng)和圖像傳感器能夠識(shí)別該圖案。
文檔編號(hào)G06K9/62GK101133424SQ200580048083
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者李升杰, 梁洪榮, 金尚勛 申請(qǐng)人:丁系統(tǒng)有限責(zé)任公司