專利名稱：基于紙面書寫的互動信息服務方法、服務系統(tǒng)及互動讀物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于紙面書寫實現(xiàn)的互動信息服務方法，還涉及一 種用于實現(xiàn)該互動式信息服務方法的互動式信息服務系統(tǒng)，同時也涉及 在實現(xiàn)該互動式信息服務方法中起關鍵作用的互動式紙質(zhì)讀物，屬于多 通道人機交互技術領域。
背景技術：
互聯(lián)網(wǎng)時代，對計算的要求無處不在，基于臺式計算機的用戶界面 受到了巨大的挑戰(zhàn)。當前，由于在表現(xiàn)力、可移動性和易用性等方面的 優(yōu)勢，基于數(shù)字墨水和數(shù)字筆的計算是人機交互技術最激動人心的嘗試 之一，它可以幫助用戶在任何時間、任何地點、與任何計算設備進行交 流。通過使用先進的數(shù)字墨水和數(shù)字筆的計算技術，筆可以成為臺式電 腦、平板電腦和掌上電腦的重要交互設備。利用筆，人們可以方便自如 地在紙質(zhì)讀物上進行圈改、批注、記錄自己的心得，從而實現(xiàn)與紙面上 記載內(nèi)容的雙向互動。
傳統(tǒng)的紙質(zhì)讀物不具備互動和反饋的功能，因此在需要人機互動的 場合，它遠遠不如電子讀物使用方便。例如，許多讀者在閱讀時還希望 聽到與書內(nèi)容相關的聲音，特別是在學習語言時，邊閱讀文字邊聽朗讀
能取得很好的學習效果。這一功能很容易在電子讀物上實現(xiàn)，但對于紙 質(zhì)讀物而言，雖然有與圖書內(nèi)容相配套的磁帶等輔助教學產(chǎn)品，但其在 使用上仍然不是很方便，尤其是不能實現(xiàn)讀者隨便選取某一段落，磁帶 就對應播出該段落的錄音。
現(xiàn)有的互動課本軟件和帶顯示屏的手持電子書設備，要么因系統(tǒng)龐 大不宜攜帶，要么為了照顧便攜性而使屏幕很小，不符合人們基于傳統(tǒng) 紙面長期養(yǎng)成的閱讀習慣。因此，現(xiàn)有的電子讀物在使用方便性和人機 互動性方面仍然需要進一步加以改進。
目前，市場上出現(xiàn)了一類被稱為點(指)讀機的產(chǎn)品，例如公開號
為CN2786695的中國實用新型專利"互動式學習裝置"。該裝置利用一數(shù) 字板供一數(shù)字筆游移其上，并利用坐標判斷電路檢測點選工具目前位置 及送出代表該目前位置的位置信號，然后，使控制模塊能被切換至教學
模式及USB模式。其中，在教學模式下，控制模塊接收位置信號，并驅(qū)使 播放模塊播放對應該位置信號的聲音檔案。在USB模式下，控制模塊是通 過USB接口模塊將該位置信號傳送至USB主機。這類裝置雖然在一定程度 上能夠滿足讀者互動閱讀的需要，但往往需要一個比書還要大的金屬或 塑料基座，攜帶很不方便。當系統(tǒng)當前頁面設置和書的實際當前頁不一 致時，點讀輸出的聲音信息將失效。另外，書和基座極易產(chǎn)生相對位移， 從而造成點讀內(nèi)容出現(xiàn)錯誤。
還有一種采用條碼定位方式的點讀機，如中國實用新型專利 02206636. 5所公開的一種互動式教學裝置。該裝置將教學資料通過光學 識別方式加以辨認來實現(xiàn)互動式教學的目的。其中，包括一具有擴充功 能的讀碼設備，用以將數(shù)據(jù)本中標示數(shù)個載有教學資料的光學碼讀入且 找出對應于此光學碼的聲音數(shù)據(jù)，并利用一擴音器進行播放，也能即時 地由圖像動態(tài)元件產(chǎn)生動作，使得使用者能以看字聽音的實時互動的教 學模式來增進學習的趣味性與學習效率。該類產(chǎn)品的問題是使用者需要 針對每一個特定位置貼或印制特定條碼或點陣碼，既不方便，又影響書 籍頁面的美觀，條碼還會占據(jù)書的版面，影響閱讀質(zhì)量和閱讀體驗。另 外，為了留出條碼的位置書的頁面也許要重新排版，書的出版單位因此 會浪費大量人力和時間。
公開號為CN1530891的中國發(fā)明專利申請"超音波定位的互動圖書 系統(tǒng)及計算超音波指點單元位置的方法"公開了一種超音波定位的互動 圖書系統(tǒng)及計算超音波指點單元位置的方法。該互動圖書系統(tǒng)是一種讓 讀者和印制物，例如書，產(chǎn)生互動的裝置，它包括印制物、超音波定位 裝置、控制單元、數(shù)據(jù)儲存器和反應單元。超音波定位裝置包括超音波 基座單元和超音波指點單元，以及一個反應單元。讓讀者使用超音波指 點單元在印制頁上不同區(qū)域點選以產(chǎn)生互動。超音波在超音波指點單元 和超音波基座單元之間傳播，借著量測多個超音波飛行時間，超音波指 點單元的位置即可確定，從而產(chǎn)生不同音效或視覺的體驗。任何印制物 只要把相對的反應數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)容器里，即可和此系統(tǒng)搭配使用。
上述基于超聲波定位的互動圖書系統(tǒng)雖然可以提供讀者在閱讀圖書 過程中的人機交互服務，但是，超聲波定位方式所實現(xiàn)的定位精度十分 有限，而且很容易被障礙物所阻擋，因此該互動圖書系統(tǒng)所提供的互動
服務時也會受到超音波定位裝置定位不準的影響，無法為讀者提供穩(wěn)定可靠的服務。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個目的是提供一種基于紙面書寫而實現(xiàn)的互動式信息 服務方法。本發(fā)明的第二個目的是提供一種用于實現(xiàn)該互動式信息服務方法的 互動式信息服務系統(tǒng)。本發(fā)明的第三個目的是提供一種在實現(xiàn)該互動式信息服務方法中起 關鍵性作用的互動式紙質(zhì)讀物。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術方案一種互動讀物，其特征在于所述讀物的頁面上具有紙面編碼，所述紙面編碼覆蓋在可以提供 互動信息服務的頁面內(nèi)容上。其中較優(yōu)地，所述紙面編碼和頁面內(nèi)容分別使用不同的顏料印制，其中，頁面內(nèi)容用CMY或RGB彩色顏料，而紙面編碼用碳黑顏料。一種互動式信息服務系統(tǒng)，用于與上述的互動讀物相配合以提供互動信息服務，其特征在于所述系統(tǒng)包括紙面信息捕獲單元、處理器單元、內(nèi)容存儲器、語音 編解碼單元、語音輸入/輸出單元；其中，紙面信息捕獲單元包括用于捕獲筆頭接觸的讀物頁面紙面編 碼的圖像傳感器，該單元連接所述處理器單元；所述處理器單元包括圖像處理器和微型中央處理器，其中的微型中 央處理器分別連接所述內(nèi)容存儲器和語音編解碼單元，該語音編解碼單 元連接所述語音輸入/輸出單元。其中較優(yōu)地，所述系統(tǒng)還包括通信單元，所述通信單元為藍牙模塊、紅外通信模塊或者WLAN通信模塊中的任意一種。所述系統(tǒng)還包括加密單元，所述加密單元為外插接式的只讀加密信 息存儲卡，它與所述圖像處理器相連接。所述系統(tǒng)位于一個適合于手持的筆狀殼體內(nèi)?；蛘撸黾埫嫘畔⒉东@單元、圖像處理器和語音輸入單元位于筆狀 的第一殼體內(nèi)，所述微型中央處理器、內(nèi)容存儲器、語音編解碼單元、 語音輸出單元在第二殼體內(nèi)；第一殼體與第二殼體之間以有線或者無線方式進行連接?；蛘撸鄠€所述互動式信息服務系統(tǒng)共用一個所述內(nèi)容存儲器和所述 語音編解碼單元，所述語音輸出單元為耳機。 所述圖像傳感器可以為紅外光傳感器。一種互動式信息服務方法，基于上述的互動讀物和互動式信息服 務系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于(1) 在所述互動式信息服務系統(tǒng)中預置與紙面編碼相關聯(lián)的信息；(2) 通過紙面信息捕獲單元與所述互動讀物的頁面接觸；(3) 獲取頁面上印有的紙面編碼檢測筆尖和讀物頁面接觸點的位置 和位置相對變化信息，(4) 根據(jù)位置變化的信息輸出與位置或位置相對變化及相關位置處 頁面內(nèi)容相關聯(lián)的反饋信息。其中較優(yōu)地，預先給每一種所述互動讀物分配一個唯一的讀物編碼， 并將該讀物編碼信息存入所述互動式信息服務系統(tǒng)中的加密單元中；所述步驟(3)中，所述紙面信息捕獲單元同時獲取所述互動讀物上的 所述讀物編碼；所述互動式信息服務系統(tǒng)將獲得的讀物編碼與加密單元中已保存的 編碼信息進行比較，如果兩者符合預定的匹配規(guī)則，則繼續(xù)執(zhí)行所述步 驟(4)，否則拒絕執(zhí)行后續(xù)步驟。其中較優(yōu)地，所述互動式信息服務系統(tǒng)首先檢測互動指令圖標的內(nèi) 容，獲得互動指令，然后檢測頁面內(nèi)容處的紙面編碼，按照該互動指令 規(guī)定的互動方式和該處頁面內(nèi)容進行互動。本發(fā)明所提供的基于紙面書寫的互動信息服務方法、服務系統(tǒng)及互 動讀物充分照顧廣大讀者長期起來形成的使用紙筆的習慣，讓讀者在閱 讀的同時有效獲得相關的信息反饋，從而獲取比單純閱讀更豐富的信息。 本發(fā)明特別適合在教育領域推廣使用。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。 圖l為作為互動讀物典型實施例的互動課本的一個普通頁面的示意圖。圖2為在互動讀物紙面上印制的紙面編碼的示意圖。 圖3為紙面編碼通過特殊的編碼方式，代表著特殊的坐標位置信息的
示意圖。圖4為互動式信息服務系統(tǒng)的組成結(jié)構示意圖。 圖5為互動式信息服務系統(tǒng)的第一實施例的示意圖。 圖6為互動式信息服務系統(tǒng)的第二實施例的示意圖。 圖7為利用加密單元實現(xiàn)互動內(nèi)容版權保護的示意圖。 圖8為通過筆尖點擊實現(xiàn)信息反饋的流程示意圖。
具體實施方式
下面首先介紹本發(fā)明所提供的互動讀物。它是本互動式信息服務方 法得以實現(xiàn)的基礎。互動讀物是指讀物的紙面上設置特殊標記，讀者通過特殊的標記拾 取工具拾取該特殊標記，從而獲取相應的信息反饋的紙質(zhì)讀物。由于特 殊標記的觸發(fā)由讀者主動進行，是讀者主觀意志的體現(xiàn)，因此實現(xiàn)的信 息交互是雙向互動的。這就是本發(fā)明人將這種帶有特殊標記的紙質(zhì)讀物 稱為互動讀物的原因所在。圖l顯示了作為互動讀物典型實施例的互動課本的一個普通頁面l。 該頁面1的表面印有頁面內(nèi)容3。頁面內(nèi)容包括兩部分， 一部分內(nèi)容與普 通課本中的內(nèi)容是一致的，不能提供互動信息服務；另外一部分內(nèi)容可 以通過本發(fā)明所提供的互動式信息服務系統(tǒng)實現(xiàn)互動信息服務，該部分 內(nèi)容用3a-3f表示。此外，頁面1上還有指令區(qū)4、手寫字符識別區(qū)5a-5c、 手寫輸入信息wl-w4。參見圖2所示，在頁面l上的互動內(nèi)容區(qū)域3a-3f上印有由點狀標記7 組成的紙面編碼6。該紙面編碼6就是上面所提到的特殊標記，它可以只 印在具有互動信息內(nèi)容的頁面區(qū)域，也可以覆蓋整個頁面。在圖2中，出 于清晰示意的目的，只在頁面的一小部分上示意性地顯示出紙面編碼。這里的紙面編碼是本發(fā)明中實現(xiàn)互動信息服務的關鍵性環(huán)節(jié)。紙面編 碼的平面分布不是隨意的，而是具有內(nèi)在的嚴格數(shù)學規(guī)律。通過特殊的 光學閱讀設備讀取紙面編碼的平面分布信息，就可以準確獲知該紙面編 碼所在的平面位置，從而有針對性地進行信息反饋。紙面編碼方案本身是現(xiàn)有技術。目前已經(jīng)有多家公司推出了涉及本發(fā) 明中紙面編碼的完整技術解決方案。其中典型的是瑞典的Anoto(阿諾托) 公司和美國的微軟公司。Anoto公司在其專利號(專利申請?zhí)?為 01806806.5 (信息結(jié)合的方法與系統(tǒng))、01806805.7 (信息處理方法與設
備)、00809739.9 (信息記錄方法)、00813523.1 (記事本)、00813597.5 (用于光學閱讀的編碼紙)、00813598.3 (位置確定一計算)、02809109.4 (用于處理信息的方法)等一系列專利和專利申請中，介紹了一套完整 的紙面編碼方案。該紙面編碼方案中的編碼是一種位置碼，這種位置碼 在紙面上表現(xiàn)為"點陣"。"點陣"由一些非常細小的點，按照特殊算 法規(guī)則排列組成。每36個點，排列組合成一個點陣。兩點之間的平均距 離為O. 3mm。每個點陣的大小為1.8mraX1.8mm。如圖3所示，點陣通過特殊 的編碼方式，代表著特殊的坐標位置信息，從而提供給光學閱讀工具一 個坐標參數(shù)信息，使之能夠準確記錄書寫的筆跡。在Anoto公司的解決方 案中，光學閱讀工具是一種電子筆，它是一個高速攝像機和一只具有實 際書寫功能的筆的組合。高速攝像機安裝在筆尖處的正上方，能夠以每 秒中70 100幀的速度采集書寫的筆跡與紙面上的二維點陣之間的位置 關系，并由內(nèi)置的處理器進行處理，通過讀取并識別筆所經(jīng)過的點陣編 碼，即可獲取筆尖在紙面上的運動信息，進而還可以記錄每個采樣編碼 的時間戳、壓力值。利用該電子筆尾端的藍牙/USB通信單元，還可以將 這些信息發(fā)送給別的網(wǎng)絡信息終端如手機，便攜式計算機等。美國微軟公司也有自己的紙面編碼解決方案。例如在申請?zhí)枮?200510065996. 5的中國發(fā)明專利申請中，公開了 一種用于光學設備和預 制表面的編碼圖案。以表面上的符號圖案對數(shù)據(jù)進行編碼。處理器將可 以表示編碼數(shù)據(jù)的有序數(shù)字序列分割成多個連續(xù)窗口。該連續(xù)窗口中的 每一個包括有序數(shù)字序列中的一部分序列。該處理器進一步將每個連續(xù) 窗口中所包括的部分序列轉(zhuǎn)換成一系列數(shù)字。符號被配置在表面的多個 表面窗口內(nèi)。每個表面窗口對應于該連續(xù)窗口中的一個?；跀?shù)字的被 轉(zhuǎn)換的系列中的一個，該符號被置于每個表面窗口內(nèi)。而且，表面窗口 內(nèi)的符號的位置可以指示編碼數(shù)據(jù)。在申請?zhí)枮?00510004071.X的中國 發(fā)明專利申請中，公開了一種用于生成表示手寫筆劃的數(shù)據(jù)的輸入設備， 所述輸入設備包括圖像捕捉單元，所述圖像捕捉單元用于捕捉所述輸 入設備所置于的對象的區(qū)域的圖像，并生成捕捉的圖像數(shù)據(jù)；處理器， 用于處理捕捉的圖像數(shù)據(jù)；存儲器，用于根據(jù)捕捉的圖像數(shù)據(jù)存儲表示 手寫筆劃的數(shù)據(jù)；以及輸入設備的標識符。相關的專利和專利申請還有 很多，在這里不一一列舉。在本互動讀物中，頁面內(nèi)容3包括讀物的文字和插圖內(nèi)容。不同的紙 面編碼可以分別代表紙面上不同的頁面內(nèi)容，并與相應的信息反饋相關 聯(lián)。通過讀取紙面上編碼的信息，就可以獲得相應的紙面內(nèi)容信息，從 而有針對性地提供相應的信息反饋。換句話說，如果把一本書的所有頁 面想象成一個大的假想頁面，則在這個假想的大頁面上的每一個位置都 可以有相對應的不同紙面編碼。若某處頁面的文字內(nèi)容設有語音朗讀， 則該處的紙面編碼也就與該語音朗讀信息關聯(lián)，本發(fā)明稱這種情況為 "紙面編碼與頁面內(nèi)容關聯(lián)"。需要說明的是，并不是所有的頁面處都需要有頁面內(nèi)容，例如頁面的 空白處，也不是所有的頁面內(nèi)容都一定要設置相應的互動信息，所以在 本互動讀物中，紙面編碼并不一定和所有的頁面內(nèi)容都關聯(lián)。在紙面編碼與該紙面編碼所在位置的頁面內(nèi)容相關聯(lián)的情況下，當檢 測紙面編碼的設備經(jīng)過該位置時，該設備可以啟動一個預定的操作，這 時該位置區(qū)域的頁面內(nèi)容是可以"互動"的，本發(fā)明人稱紙面編碼和頁 面內(nèi)容關聯(lián)的區(qū)域為"可互動區(qū)"。預定操作可以是下述操作之一播 放檢測設備筆尖接觸的頁面位置處文字內(nèi)容的語音朗讀、播放檢測設備 筆尖接觸的頁面位置處的語音內(nèi)容、播放與檢測設備筆尖接觸的頁面位 置處相關的聲音提示信息、播放與檢測設備筆尖接觸頁面的位置順序信 息相關的聲音提示信息、識別在頁面上的手寫信息。這樣，該讀物就具 備了基本的有聲讀物、聽力練習以及選擇和配對等互動練習的功能。讀 者通過檢測紙面編碼就可以實現(xiàn)與讀物互動。需要說明的是，互動讀物本身并不能提供讀者所需要的信息反饋，它 只是一個提供信息交互的媒介，需要與相應的檢測紙面編碼的設備以及 信息反饋系統(tǒng)相配合才能實現(xiàn)有針對性的信息交互。因此，下面將重點 介紹作為信息反饋系統(tǒng)的互動式信息服務系統(tǒng)。如圖4所示，本互動式信息服務系統(tǒng)包括紙面信息捕獲單元、處理器 單元、內(nèi)容存儲器、加密單元、語音編解碼單元、語音輸入/輸出單元和 電源單元(圖中未示)。該系統(tǒng)與印有紙面編碼的讀物頁面進行接觸，記 錄接觸位置信息和接觸位置變化的信息，并根據(jù)這些信息通過系統(tǒng)中預 先設定的計算機程序調(diào)用相應的聲音輸出。其中，紙面信息捕獲單元包括一個連續(xù)捕獲筆尖接觸的讀物頁面紙 面編碼的圖像傳感器。該紙面信息捕獲單元連接處理器單元。處理器單元包括微型中央處理器(MCU)和圖像處理器，用于實現(xiàn)位置 確定、系統(tǒng)應用、手寫字符識別等功能。其中的MCU分別連接內(nèi)容存儲器 和語音編解碼器。該語音編解碼器分別連接作為語音輸入/輸出單元的麥 克和喇叭。圖像處理器連接加密單元。內(nèi)容存儲器用來存儲與某一讀物內(nèi)容相關的完成互動功能的計算機 程序和聲音信息。可以通過更新不同的程序和互動內(nèi)容，使同一個系統(tǒng) 可以適合各種類型的讀物，使用戶不需要為使用不同的互動讀物重復進 行系統(tǒng)投資。加密單元包括插接式的只讀加密信息存儲卡，用來保護讀物內(nèi)容不 被非法使用，以保護內(nèi)容出版商的利益。加密卡可以與讀物一一對應， 某一讀物只有在插入相配的加密卡后才能提供相應的互動服務。關于這 一點，下文中還有詳細的說明。另外，該互動式信息服務系統(tǒng)還可以包括通信單元。這里的通信單 元可以是藍牙模塊、紅外通信模塊或者WLAN通信模塊中的一種，用于實 現(xiàn)與外接的信息終端設備如計算機等的通信。本互動式信息服務系統(tǒng)可以有多種具體實現(xiàn)形式。在圖5所示的第一 實施例中，該系統(tǒng)部分或全部地包含在一個適合于手持的筆狀殼體內(nèi)。 內(nèi)容存儲器采用大容量的FLASH可通過USB接口對其內(nèi)容進行更新。從而只需要通過下載的方式更換不同讀物，同時插接相配的加密卡，該系統(tǒng) 就可以適合于不同的讀物，方便用戶使用。在圖6所示的第二實施例中，紙面信息捕獲單元、語音輸入單元、圖 像處理器位于筆狀的第一殼體內(nèi)，而MCU、內(nèi)容存儲器、語音編解碼單元、 語音輸出單元在第二殼體內(nèi)。第一殼體與第二殼體之間以有線或者無線方式進行連接，加密卡與第一殼體以插接方式進行連接。這時，內(nèi)容存 儲器可以采用只讀存儲驅(qū)動器CD-R0M的形式，用CD-ROM光盤存儲與讀物有關的聲音信息。由本系統(tǒng)的第一殼體負責確定位置和語音輸入，而第 二殼體負責語音輸出，這樣既可以提高系統(tǒng)整體的語音輸出效果，又有 利于把第一殼體部分做得更小以適合手持。第三實施例是第二實施例的一種變形，適合在集體學習場合如課堂上 部署使用。在多個學生各自獨立使用的互動式信息服務系統(tǒng)中，將第二 殼體中的內(nèi)容存儲器和語音編解碼單元分解出來，共用一個內(nèi)容存儲器 和語音編解碼單元來實現(xiàn)。微處理器單元的一部分計算處理功能也可以 分解出來，由單獨設置的計算機來完成，加密卡與該計算機連接。語音
輸出單元可以參考目前語音教室的做法，使用耳機實現(xiàn)。這樣，在第三 實施例中，只使用一臺計算機就可以同時為多個學生提供互動教學服務， 大大降低了本互動式信息服務系統(tǒng)的實現(xiàn)成本。對本發(fā)明所提供的互動式信息服務系統(tǒng)及互動式紙質(zhì)讀物而言，實現(xiàn) 有效的版權保護是十分重要的。上述的加密單元就是為實現(xiàn)版權保護而 采取的技術措施。在印制紙質(zhì)互動讀物時，給每一種互動讀物分配一個 唯一的編碼，用以區(qū)別不同的讀物。該唯一的編碼被稱為讀物編碼，它 可以是普通的一維碼，也可以是二維碼。將該讀物編碼印制在讀物的顯 著位置，并同時將其寫入加密卡內(nèi)。這樣，加密卡和讀物就可以實現(xiàn)一 一對應。實際使用時，首先用筆點擊讀物的讀物編碼，紙面信息捕獲單 元讀取該讀物編碼，并與加密卡中已保存的編碼信息進行比較，如果二 者符合預定的匹配規(guī)則，則使本互動式信息服務系統(tǒng)中的圖像處理器處 于正常工作狀態(tài)，否則，拒絕提供互動信息服務。如圖7所示，每一個互動讀物所對應的聲音內(nèi)容也可以用該讀物的讀. 物編碼來進行加密。這樣，每當需要播放與讀物頁面內(nèi)容相關的聲音之 前，互動式信息服務系統(tǒng)都要首先判斷加密卡中的編碼信息是否和聲音 文件的加密碼匹配，只有相匹配才播放該聲音內(nèi)容。這樣，通過上述的技術措施，有關互動內(nèi)容作者的版權就可以得到有 效的保護，從而會激發(fā)他們創(chuàng)作更多互動作品的積極性。利用本互動式信息服務系統(tǒng)和互動讀物實現(xiàn)的互動式信息服務方法 是這樣的通過含有筆尖的紙面信息捕獲單元與一紙質(zhì)的互動讀物頁面 接觸，互動式信息服務系統(tǒng)根據(jù)頁面上印有的紙面編碼檢測筆尖和讀物 頁面接觸點的位置和位置的變化，并輸出與位置或位置的變化及相關位 置處頁面內(nèi)容關聯(lián)的反饋信息如聲音等與用戶互動。該方法的本質(zhì)是， 以具有紙面編碼的讀物頁面為用戶輸入界面接口、以檢測紙面編碼的紙 面信息捕獲單元為輸入工具、以聲音輸出為反饋信息，實現(xiàn)用戶與紙質(zhì) 讀物的互動。以圖l所示的互動課本的一個普通頁面l為例，當筆尖經(jīng)過頁面內(nèi)容3a 時，系統(tǒng)以檢測到的紙面編碼為索引，檢索出系統(tǒng)中存儲的與頁面內(nèi)容 3a關聯(lián)的語音"No, it isn， t. It， s his backpack."并播放；當筆尖經(jīng)過頁面內(nèi)容3b時，系統(tǒng)以檢測到的紙面編碼為索引，檢索出 系統(tǒng)中存儲的與頁面內(nèi)容3a關聯(lián)的頁面內(nèi)容3d處的三段對話的錄音并播
放；當在字符識別區(qū)5c寫入字符wl (數(shù)字"1")時，系統(tǒng)記錄紙面編碼 并啟動字符識別功能。當在頁面內(nèi)容3e區(qū)域劃線w3時，系統(tǒng)記錄筆劃w3的起始位置和終止 位置，并以起始紙面編碼為索引檢索出系統(tǒng)中存儲的位置配對數(shù)據(jù)，判 斷出筆劃w3的終止位置在該位置配對數(shù)據(jù)的終止位置區(qū)域中，于是語音提示"正確"、"答對了"之類的提示信息或歡呼、鼓掌等類似的聲音 提示信息；當在頁面內(nèi)容3e區(qū)域劃線w4時，系統(tǒng)記錄筆劃w4的起始位置和終止 位置，并以起始紙面編碼為索引檢索出系統(tǒng)中存儲的位置配對數(shù)據(jù)，判 斷出筆劃w4的終止位置不在該位置配對數(shù)據(jù)的終止位置區(qū)域中，于是語 音提示"再想想"或其它表示沒給出正確答案之類的聲音提示信息。參照圖8所示，上述的互動可以通過紙面信息捕獲單元中的筆尖經(jīng)過 或者單擊頁面實現(xiàn)。同時，由于筆尖雙擊的操作也是用戶習慣的方式，也可以用來作為互動操作方式。由于在本互動式信息服務方法中，具體的互動方式包括模仿朗讀 所選擇的頁面位置的內(nèi)容及對比、與選擇的頁面位置的角色對話及重放、 為所選擇的頁面內(nèi)容配音、檢査及確認手寫輸入的信息——填空等。加 之反饋的聲音信息可以包括頁面文字內(nèi)容的朗讀、頁面的語音內(nèi)容、 筆尖在頁面中進行選擇或配對后的提示或?qū)﹀e判斷、手寫輸入后的提示、 下一步操作的語音提示等，因此特別適合于實現(xiàn)語言學習類書籍的互動 功能。在實施本互動式信息服務方法的過程中，為了讓互動式信息服務系 統(tǒng)充分領會讀者的意圖，可以設置專門的指令區(qū)。此時，互動式信息服 務系統(tǒng)先檢測互動指令圖標的內(nèi)容，從而獲得互動指令，然后檢測頁面 內(nèi)容處的紙面編碼并開始按照該互動指令的互動方式和該處頁面內(nèi)容進 行互動。采用設置專用指令區(qū)的互動方法，用戶要先決定采取什么樣的互動 方式，然后選擇和哪個頁面內(nèi)容進行這樣的互動操作。由于互動方式和 讀物內(nèi)容分開，可以根據(jù)讀物類型和內(nèi)容的不同靈活設計多樣化和創(chuàng)新 的互動方式。指令區(qū)4可以包含互動指令圖標組和設置指令圖標組。分別印有互動指令圖標al-a4和設置指令圖標b1-b5。指令圖標處印有的紙面編碼可以 是和其在每個頁面的實際位置相關的頁面紙面編碼，好處是紙面編碼在 整個頁面內(nèi)連續(xù)，簡化紙面編碼在頁面內(nèi)的布局；指令圖標的紙面編碼 也可以和頁面位置無關的，好處是每個指令圖標有固定的紙面編碼。指 令圖標可以獨立于產(chǎn)品存在，例如印在單獨的指令卡上，也可以印在產(chǎn) 品的某個頁面上，甚至可以印制在每一頁，以方便指令的運用。以下分 別說明各個指令圖標的功能。 互動指令所有互動指令執(zhí)行的操作都是針對頁面內(nèi)容的互動操作，因此需要 和筆尖點擊頁面的操作配合執(zhí)行。 對話/播放功能當用戶點擊"對話"圖標后，系統(tǒng)根據(jù)該指令紙面編碼啟動"對 話"功能，等待用戶選擇對話對象；當用戶點擊頁面內(nèi)容3c選擇對話對 象后，系統(tǒng)根據(jù)紙面編碼檢索到對話組并判斷出該對象為回答方，于是 提示"開始對話"并啟動錄音功能，用戶說話(例如"Is this your backpack ")后，系統(tǒng)輸出回答方系統(tǒng)語音"No, it isn' t. It' s his backpack."。同時，整個對話錄音被以對話區(qū)紙面編碼區(qū)域為索引存儲 到系統(tǒng)中。筆尖點擊"播放"圖標，系統(tǒng)根據(jù)該指令紙面編碼啟動"播放"功 能，等待讀取對話組紙面編碼信息，用戶點擊對話區(qū)域頁面內(nèi)容3f后， 系統(tǒng)按紙面編碼檢索存儲的對話錄音并播放。配音功能筆尖點擊"配音"圖標，系統(tǒng)根據(jù)該指令紙面編碼啟動"配音"功 能，等待用戶選擇要配音的頁面內(nèi)容。用戶點擊頁面后系統(tǒng)根據(jù)紙面編 碼檢索可配音頁面區(qū)域，若檢索不到該區(qū)域，提示重新選擇，若檢索到 可配音頁面區(qū)域則開始錄音，并將該錄音以該配音區(qū)域紙面編碼建立索 引后存儲。已經(jīng)被配音了的頁面內(nèi)容被筆尖經(jīng)過時將會播放配音。檢査/確認功能當在字符識別區(qū)輸入手寫字符后，點擊"檢査"圖標，系統(tǒng)根據(jù)該 指令紙面編碼啟動"檢査"功能，將手寫輸入識別結(jié)果以語音的形式輸 出，然后提示用戶"若識別錯誤重新輸入，若識別正確點擊'確認'圖 標"，點擊確認圖標后，系統(tǒng)以手寫輸入?yún)^(qū)域的紙面編碼為索引檢索出
系統(tǒng)中存儲的字符與識別出的手寫字符的數(shù)字表示做比較和判斷，若輸 入正確則播放語音提示"正確"、"答對了"之類的提示信息或歡呼、 鼓掌等類似的聲音提示信息；若輸入錯誤，則播放語音提示"再想想"或其它表示沒給出正確答案之類的聲音提示信息。 跟讀/對比功能當點擊"跟讀"圖標后，系統(tǒng)根據(jù)該指令紙面編碼啟動"跟讀"功 能，等待跟讀內(nèi)容紙面編碼信息；用戶點擊頁面內(nèi)容后，系統(tǒng)根據(jù)頁面 紙面編碼檢索出該頁面內(nèi)容的語音朗讀數(shù)據(jù)并播放，然后開始錄音，錄 音后將錄音數(shù)據(jù)以該頁面區(qū)域紙面編碼和跟讀語音建立索引存儲；當點 擊對比功能并點擊頁面后，系統(tǒng)按該頁面紙面編碼檢索原音和跟讀語音 并按先后順序播放。設置指令與互動指令不同，設置指令是對系統(tǒng)的操作，只不過這些操作不是 通過設備上的按鈕、而是通過頁面的設置指令圖標來完成的，所以每個 設置指令圖表獨立完成一個設置命令，與頁面內(nèi)容無關。設置指令可以包括音量增大、音量減小、靜音、聲音重復、系統(tǒng) 幫助。從而，用戶的互動、設置甚至書寫操作均可以以在讀物上點擊和 移動的同樣的方式進行，用戶可以以傳統(tǒng)和習慣的方式獲得新的非傳統(tǒng) 功能。為了給讀者更多的操作提示，可以以語音信息作為用戶界面菜單選 項，即紙質(zhì)讀物頁面上的一個指令圖標每被點擊一次，系統(tǒng)就輸出一個 要執(zhí)行一個預定指令的語音提示，至少有兩個不同的指令語音提示隨著 指令圖標被每次點擊而循環(huán)地輸出，在上述循環(huán)過程中當系統(tǒng)接到一個 確認信息后，與該確認信息之前的最后一個指令提示語音對應的指令被 執(zhí)行。從而，讀物頁面的圖標成為一種新型的用戶界面接口，而聲音信息成 為這種用戶界面的菜單選項，這種方法的好處是不必為了增加紙質(zhì)讀物 的互動功能而增加對頁面的占用，書看起來還是原來熟悉的書的樣子， 而其互動方式可以不受版面限制和不需要重新排版地擴展。在互動讀物上還可以設置單獨的手寫字符識別區(qū)，讀者寫到該區(qū)的 信息會被進行手寫字符識別，從而形成一種智能化的互動方式。在本互 動式信息服務方法中，手寫輸入具有最高的優(yōu)先級，需要首先被檢査。這是因為用戶的手寫信息可能沒有被系統(tǒng)正確地識別，所以系統(tǒng)需要先 和用戶確認輸入的是什么后才能告訴用戶輸入的是否正確，否則有可能 會誤導用戶。由于產(chǎn)品本身可能會有多處頁面采用可以手寫輸入的設計， 這些頁面并不能、也不一定有必要全部設計為可以進行手寫識別的方式， 所以有必要用特別的背景把字符識別區(qū)和其他可以手寫輸入的區(qū)域區(qū)分 開，以避免用戶使用上的困惑。為了能讓紙面信息捕獲單元有效識別紙面編碼，同時又不被紙面的 文字和圖案干擾，可以將讀物頁面上的紙面編碼和頁面內(nèi)容用不同的顏料印制。例如，頁面內(nèi)容和指令圖標用CMY或RGB彩色顏料印制，而紙面 編碼用碳黑色顏料印制。這樣，紙面編碼是紅外光可識別的，而頁面內(nèi) 容和指令圖標是紅外光不可識別的，將紙面信息捕獲單元中的圖像傳感 器換為紅外光傳感器，則可以在避免紙面其它信息干擾的情況下有效檢 測紙面編碼的信息。上面對本發(fā)明所述的基于紙面書寫的互動信息服務方法、信息服務 系統(tǒng)及互動讀物進行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在 不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將 構成對本發(fā)明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種互動讀物，其特征在于所述讀物的頁面上具有紙面編碼，所述紙面編碼覆蓋在可以提供互動信息服務的頁面內(nèi)容上。
2. 如權利要求1所述的互動讀物，其特征在于所述紙面編碼和頁面內(nèi)容分別使用不同的顏料印制，其中，頁面內(nèi) 容用CMY或RGB彩色顏料，而紙面編碼用碳黑顏料。
3. —種互動式信息服務系統(tǒng)，用于與權利要求1所述的互動讀物相 配合以提供互動信息服務，其特征在于-所述系統(tǒng)包括紙面信息捕獲單元、處理器單元、內(nèi)容存儲器、語音 編解碼單元、語音輸入/輸出單元；其中，紙面信息捕獲單元包括用于捕獲筆頭接觸的讀物頁面紙面編 碼的圖像傳感器，該單元連接所述處理器單元；所述處理器單元包括圖像處理器和微型中央處理器，其中的微型中 央處理器分別連接所述內(nèi)容存儲器和語音編解碼單元，該語音編解碼單 元連接所述語音輸入/輸出單元。
4. 如權利要求3所述的互動式信息服務系統(tǒng)，其特征在于-所述系統(tǒng)還包括通信單元，所述通信單元為藍牙模塊、紅外通信模塊或者WLAN通信模塊中的任意一種。
5. 如權利要求3所述的互動式信息服務系統(tǒng)，其特征在于 所述系統(tǒng)還包括加密單元，所述加密單元為外插接式的只讀加密信息存儲卡，它與所述圖像處理器相連接。
6. 如權利要求3 5中任意一項所述的互動式信息服務系統(tǒng)，其特 征在于所述系統(tǒng)位于一個適合于手持的筆狀殼體內(nèi)。
7. 如權利要求3 5中任意一項所述的互動式信息服務系統(tǒng)，其特 征在于所述紙面信息捕獲單元、圖像處理器和語音輸入單元位于筆狀的第一 殼體內(nèi)，所述微型中央處理器、內(nèi)容存儲器、語音編解碼單元、語音輸 出單元在第二殼體內(nèi)；第一殼體與第二殼體之間以有線或者無線方式進行連接。
8. 如權利要求3 5中任意一項所述的互動式信息服務系統(tǒng)，其特征在于多個所述互動式信息服務系統(tǒng)共用一個所述內(nèi)容存儲器和所述語音 編解碼單元，所述語音輸出單元為耳機。
9. 如權利要求3所述的互動式信息服務系統(tǒng)，其特征在于所述圖像傳感器為紅外光傳感器。
10. —種互動式信息服務方法，基于如權利要求1所述的互動讀物和權利要求5所述的互動式信息服務系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于(1) 在所述互動式信息服務系統(tǒng)中預置與紙面編碼相關聯(lián)的信息；(2) 通過紙面信息捕獲單元與所述互動讀物的頁面接觸；(3) 獲取頁面上印有的紙面編碼檢測筆尖和讀物頁面接觸點的位置 和位置相對變化信息，(4) 根據(jù)位置變化的信息輸出與位置或位置相對變化及相關位置處 頁面內(nèi)容相關聯(lián)的反饋信息。
11. 如權利要求IO所述的互動式信息服務方法，其特征在于預先給每一種所述互動讀物分配一個唯一的讀物編碼，并將該讀物 編碼信息存入所述互動式信息服務系統(tǒng)中的加密單元中；所述步驟(3)中，所述紙面信息捕獲單元同時獲取所述互動讀物上的 所述讀物編碼；所述互動式信息服務系統(tǒng)將獲得的讀物編碼與加密單元中已保存的 編碼信息進行比較，如果兩者符合預定的匹配規(guī)則，則繼續(xù)執(zhí)行所述步 驟(4)，否則拒絕執(zhí)行后續(xù)步驟。
12. 如權利要求IO所述的互動式信息服務方法，其特征在于-所述互動式信息服務系統(tǒng)首先檢測互動指令圖標的內(nèi)容，獲得互動指令，然后檢測頁面內(nèi)容處的紙面編碼，按照該互動指令規(guī)定的互動方 式和該處頁面內(nèi)容進行互動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于紙面書寫實現(xiàn)的互動信息服務方法，還公開了相應的互動式信息服務系統(tǒng)和互動式紙質(zhì)讀物。該方法中，首先在互動式信息服務系統(tǒng)中預置與紙面編碼相關聯(lián)的信息；通過紙面信息捕獲單元與互動讀物的頁面接觸；獲取頁面上印有的紙面編碼檢測筆尖和讀物頁面接觸點的位置和位置相對變化信息，根據(jù)位置變化的信息輸出與位置或位置相對變化及相關位置處頁面內(nèi)容相關聯(lián)的反饋信息。本發(fā)明充分照顧廣大讀者長期起來形成的使用紙筆的習慣，讓讀者在閱讀的同時有效獲得相關的信息反饋，從而獲取比單純閱讀更豐富的信息，特別適合在教育領域推廣使用。
文檔編號G06K19/06GK101149812SQ200610113339
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權日2006年9月22日
發(fā)明者孫旭強, 勇 金 申請人:北京清華同方思科系統(tǒng)技術有限公司