本實(shí)用新型涉及一種輸入裝置，特別是涉及一種通過(guò)絕對(duì)坐標(biāo)和偏移量確定書寫軌跡的數(shù)碼筆。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)碼筆的進(jìn)步和普及，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。目前，對(duì)于數(shù)碼筆書寫軌跡的獲取多數(shù)采用的是光學(xué)撲捉設(shè)備拍攝的紙張上的坐標(biāo)點(diǎn)陣圖案，解碼還原成x y的坐標(biāo)來(lái)形成的絕對(duì)的位置坐標(biāo)軌跡。這種方法對(duì)于處理器本身的運(yùn)算能力要求很高，為了提供大數(shù)據(jù)量的處理能力，多數(shù)制造商需要選擇昂貴的處理芯片才能滿足數(shù)碼筆的圖像解析速度和準(zhǔn)確定，這樣無(wú)疑增加了數(shù)碼筆的成本，使本能夠給用戶帶來(lái)便利的日常工具，變?yōu)橐环N價(jià)格很高的產(chǎn)品。降低了日常用戶的使用率。

因此，需要提供一種既能保證圖像解析運(yùn)算精度和速度，又能降低制造成本的新型數(shù)碼筆。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種數(shù)碼筆，以解決由于現(xiàn)有技術(shù)中圖像解析的數(shù)量大，采用絕對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行圖像解析時(shí)運(yùn)算量過(guò)大導(dǎo)致的圖像解析慢和準(zhǔn)確性低的問(wèn)題；

本實(shí)用新型要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種數(shù)碼筆，以解決的由于需要對(duì)大量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，而導(dǎo)致的對(duì)處理器運(yùn)算能要求高，使數(shù)碼筆選用處理器成本過(guò)高的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種數(shù)碼筆，包括數(shù)碼筆本體，該數(shù)碼筆本體包括：

圖像采集單元，基于觸發(fā)信號(hào)，對(duì)用戶書寫載體上的圖像進(jìn)行采集；

中央處理單元，基于用戶書寫動(dòng)作的觸壓信號(hào)，產(chǎn)生用于觸發(fā)圖像采集單元采集用戶書寫載體上的圖像的觸發(fā)信號(hào)；根據(jù)從圖像采集單元獲取的書寫載體上的圖像，分別對(duì)用戶落筆點(diǎn)的圖像和用戶連續(xù)書寫過(guò)程的圖像進(jìn)行處理分析，獲得落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)(X₀，Y₀)和連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量(△X_n，△ Y_n)，并基于該落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)和連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量確定用戶書寫軌跡，其中，n為自然數(shù)。

優(yōu)選的，所述書寫載體為具有坐標(biāo)的書寫紙。

優(yōu)選的，所述中央處理單元包括：

觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊，基于用戶書寫的觸壓信號(hào)，產(chǎn)生用于觸發(fā)圖像采集單元采集用戶書寫載體上的圖像的觸發(fā)信號(hào)；

絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊，對(duì)圖像采集單元采集的用戶落筆點(diǎn)的書寫載體上圖像進(jìn)行分析運(yùn)算，獲得落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)(X₀，Y₀)；

偏移量計(jì)算模塊，對(duì)圖像采集單元采集的用戶連續(xù)書寫過(guò)程的撲捉的圖像進(jìn)行分析運(yùn)算，獲得連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量(△X_n，△Y_n)；

轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)用戶書寫動(dòng)作進(jìn)行絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算或偏移量計(jì)算的切換；若用戶當(dāng)前書寫動(dòng)作為落筆動(dòng)作，則進(jìn)行落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算；若用戶當(dāng)前書寫動(dòng)作為連續(xù)書寫動(dòng)作，則進(jìn)行偏移量計(jì)算；

軌跡生成模塊，基于該落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)和連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量確定用戶書寫軌跡，即每一次的落筆點(diǎn)的軌跡為(Px₀，Py₀)為(X₀，Y₀)，用戶書寫軌跡為(Px_m＝Px_m-1+△X_m，Py_m＝Py_m-1+△Y_m)，其中，m為正整數(shù)。

優(yōu)選的，該數(shù)碼筆本體進(jìn)一步包括：

筆芯；

和筆芯電連接的壓力傳感器，用于將用戶書寫過(guò)程中的筆芯的壓力轉(zhuǎn)換為觸壓信號(hào)，并發(fā)送至觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊。

優(yōu)選的，所述絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊采用圖像絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算芯片，所述偏移量計(jì)算模塊采用圖像偏移量計(jì)算芯片；或采用將絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊和偏移量計(jì)算模塊集成為一體的坐標(biāo)計(jì)算芯片。

優(yōu)選的，所述圖像采集單元采用光學(xué)撲捉器件，該光學(xué)撲捉器件包括光學(xué)攝像芯片和與該芯片相匹配的鏡頭。

優(yōu)選的，該數(shù)碼筆本體進(jìn)一步包括：用于以無(wú)線和/或有線通信的方式與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的通信單元。

優(yōu)選的，所述中央處理單元按照預(yù)設(shè)頻率，從圖像采集單元中提取圖像信息。

優(yōu)選的，該數(shù)碼筆本體進(jìn)一步包括：用于為數(shù)碼筆內(nèi)功能模塊供電和外部充電管理的供電管理單元；

所述供電管理單元包括：儲(chǔ)能模塊和用于基于中央處理單元或外部充電信號(hào)對(duì)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行充放電的充放電控制模塊。

優(yōu)選的，該數(shù)碼筆本體進(jìn)一步包括：

控制按鍵，用于向中央處理單元發(fā)送開(kāi)啟或關(guān)閉數(shù)碼筆的控制信號(hào)，切換筆的采集輸出模式，可以對(duì)外輸出軌跡坐標(biāo)或僅輸出筆的相對(duì)位移坐標(biāo)；

所述中央處理單元進(jìn)一步包括：電源管理模塊，用于基于控制按鍵的控制信號(hào)，向供電管理單元發(fā)出供電或斷電信號(hào)；

光源，為圖像采集單元提供對(duì)實(shí)際書寫軌跡的照明，包括單有色可見(jiàn)光源及其他不可見(jiàn)光源。本方案中，其他不可見(jiàn)光源例如紅外燈等。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

本實(shí)用新型所述技術(shù)方案由于采用了位移偏移技術(shù)會(huì)使整個(gè)運(yùn)算的處理器的運(yùn)算量會(huì)大大減小，從而能夠用較低成本的處理器完成，大大降低了數(shù)碼筆的成本；通過(guò)采用位移偏移技術(shù)使數(shù)碼筆的圖像解析速度加快和準(zhǔn)確度，從而能夠更快、更準(zhǔn)確的生成用戶的書寫軌跡。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；

圖1示出本實(shí)用新型所述一種數(shù)碼筆的內(nèi)部功能模塊的示意圖；

圖2示出本實(shí)用新型所述一種數(shù)碼筆的示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)

1、數(shù)碼筆本體，2、光學(xué)撲捉器件，3、控制按鍵，4、筆芯，5、輔助光源，6、無(wú)線發(fā)射模塊，7、PCBA、8壓力傳感器。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種數(shù)碼筆，包括數(shù)碼筆本體1，該數(shù)碼筆本體包括：基于觸發(fā)信號(hào)，對(duì)用戶書寫載體上的圖像進(jìn)行采集的圖像采集單元和中央處理單元。所述中央處理單元，基于用戶書寫動(dòng)作的觸壓信號(hào)，產(chǎn)生用于觸發(fā)圖像采集單元采集用戶書寫載體上的圖像的觸發(fā)信號(hào)；根據(jù)從圖 像采集單元獲取的書寫圖像，分別對(duì)用戶落筆點(diǎn)的圖像和用戶連續(xù)書寫過(guò)程的圖像進(jìn)行處理分析，獲得落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)(X₀，Y₀)和連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量(△X_n，△Y_n)，并基于該落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)和連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量確定用戶書寫軌跡，其中，n為自然數(shù)。若在落筆后與筆移動(dòng)之前沒(méi)有計(jì)算出準(zhǔn)確的絕對(duì)坐標(biāo)，則設(shè)定X₀＝0，Y₀＝0，即當(dāng)前落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)設(shè)為(0，0)，并將該落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)作為隨后用戶連續(xù)書寫軌跡的初始點(diǎn)坐標(biāo)。本方案中，優(yōu)選地采用具有坐標(biāo)的紙張等對(duì)應(yīng)印刷坐標(biāo)圖形的介質(zhì)作為書寫載體，并獲得絕對(duì)位置坐標(biāo)；本方案也可以選擇在非坐標(biāo)介質(zhì)上書寫，并獲得相對(duì)書寫位移坐標(biāo).

本方案中，所述中央處理單元包括：觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊，基于用戶書寫的觸壓信號(hào)，產(chǎn)生用于觸發(fā)圖像采集單元采集用戶書寫載體上的圖像的觸發(fā)信號(hào)；絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊，對(duì)圖像采集單元采集的用戶落筆點(diǎn)的圖像進(jìn)行分析，獲得落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)(X₀，Y₀)；偏移量計(jì)算模塊，對(duì)圖像采集單元采集的用戶連續(xù)書寫過(guò)程的圖像進(jìn)行分析，獲得連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量(△X_n，△Y_n)；轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)用戶書寫動(dòng)作進(jìn)行絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算或偏移量計(jì)算的切換；若用戶當(dāng)前書寫動(dòng)作為落筆動(dòng)作，則進(jìn)行落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算；若用戶當(dāng)前書寫動(dòng)作為連續(xù)書寫動(dòng)作，則進(jìn)行偏移量計(jì)算；和，軌跡生成模塊，基于該落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)和連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量確定用戶書寫軌跡，即每一次的落筆點(diǎn)的軌跡為(Px₀，Py₀)為(X₀，Y₀)，用戶書寫軌跡為(Px_m＝Px_m-1+△X_m，Py_m＝Py_m-1+△Y_m)，其中，m為正整數(shù)。其中，所述絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算模塊可以采用圖像絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算芯片；所述偏移量計(jì)算模塊可以采用圖像偏移量計(jì)算芯片。本方案中可以采用光學(xué)撲捉器件2對(duì)用戶實(shí)際書寫的軌跡進(jìn)行圖像捕捉。

該數(shù)碼筆本體進(jìn)一步包括：通過(guò)電連接的方式固定在筆芯4和觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊之間的壓力傳感器，當(dāng)用戶書寫時(shí)，將筆芯4按壓書寫載體的壓力轉(zhuǎn)換為觸壓信號(hào)，并發(fā)送至觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊。

該數(shù)碼筆本體進(jìn)一步包括：用于以無(wú)線和/或有線通信的方式與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的通信單元。所述有線通信為通用異步收發(fā)傳輸器Uart、串行外設(shè)接口SPI、總線I2C、串行通訊或USB接口；所述無(wú)線通信為藍(lán)牙、wifi或2.4G射頻通信模塊。本方案采用的技術(shù)方案是，在數(shù)碼筆本體1上設(shè)置有迷你USB接口，用于直接與外部設(shè)備對(duì)接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信及充電管理，同時(shí)，在數(shù)碼筆本體上設(shè)置有無(wú)線發(fā)送模塊6。

該數(shù)碼筆本體進(jìn)一步包括：用于為數(shù)碼筆內(nèi)功能模塊供電和外部充電管理的供電管理單元，所述供電管理單元包括：儲(chǔ)能模塊和用于基于中央處理單元或外部充電信號(hào)對(duì)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行充放電的充放電控制模塊。為了配合控制按鍵對(duì)數(shù)碼筆內(nèi)部功能模塊的使用，在數(shù)碼筆上進(jìn)一步設(shè)置有控制按鍵，用戶可通過(guò)控制按鍵向中央處理單元發(fā)送控制指令，并利用中央處理單元對(duì)數(shù)碼筆中的各功能模塊進(jìn)行控制或進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算。為了配合控制按鍵對(duì)數(shù)碼筆電源進(jìn)行控制，所述中央處理單元進(jìn)一步包括：電源管理模塊，用于基于控制按鍵的控制信號(hào)，向供電模塊發(fā)出供電或斷電信號(hào)。

下面通過(guò)一組實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明：

本方案采用位移偏移技術(shù)，利用光學(xué)撲捉器件2拍攝用戶的實(shí)際書寫軌跡圖像通過(guò)將解碼還原絕對(duì)位置坐標(biāo)和圖像矢量偏移技術(shù)相結(jié)合，使處理器的實(shí)際計(jì)算量大大減小，同時(shí)可以提高處理器的計(jì)算速度和精度。

具體的，當(dāng)用戶開(kāi)始使用數(shù)碼筆時(shí)，單擊控制按鍵，控制按鍵向中央處理單元發(fā)送開(kāi)啟數(shù)碼筆的控制信號(hào)，中央處理單元中的電源管理模塊控制供電模塊向數(shù)碼筆本體1內(nèi)各功能模塊供電。當(dāng)用戶落筆時(shí)壓力傳感器將筆芯4與書寫載體的壓力轉(zhuǎn)換為觸壓信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生模塊基于該觸壓信號(hào)，產(chǎn)生用于觸發(fā)圖像采集單元采集用戶書寫紙張上的圖像的觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)觸發(fā)信號(hào)控制光學(xué)撲捉器件2對(duì)用戶實(shí)際書寫軌跡的圖像進(jìn)行采集。中央處理單元中按照預(yù)設(shè)頻率，從圖像采集單元中提取圖像信息，此時(shí)，絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算芯片對(duì)獲得的用戶落筆時(shí)的落筆點(diǎn)的圖像進(jìn)行分析，獲得落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)(X₀，Y₀)，落筆點(diǎn)坐標(biāo)確定后，此時(shí)用戶若是繼續(xù)連續(xù)書寫，則中央處理單元中的轉(zhuǎn)換模塊將立即轉(zhuǎn)換為偏移量計(jì)算芯片對(duì)提取到的連續(xù)書寫的圖像進(jìn)行分析，獲得連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量(△X_n，△Y_n)，直到用戶提筆，偏移量計(jì)算芯片對(duì)圖像分析結(jié)束；若此時(shí)，用戶提筆，停止書寫，則轉(zhuǎn)換模塊不做轉(zhuǎn)換，繼續(xù)等待下一次用戶落筆，確定新一次落筆的落筆點(diǎn)坐標(biāo)，并執(zhí)行用戶繼續(xù)連續(xù)書寫的圖像處理方式或等待下一次用戶落筆的圖像處理方式。待用戶書寫完畢，中央處理單元中的軌跡生成模塊基于該落筆點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)和連續(xù)書寫過(guò)程的偏移量確定用戶書寫軌跡，即每一次的落筆點(diǎn)的軌跡為(Px₀，Py₀)為(X₀，Y₀)，用戶書寫軌跡為(Px_m＝Px_m-1+△X_m，Py_m＝Py_m-1+△Y_m)，其中，n為自然數(shù)，m為正整數(shù)。

第一個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)的坐標(biāo)就是(Px₁，Py₁)其中Px₁＝X₀+△X₁，Py₁＝Y(jié)0+△Y₁，第二個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)的坐標(biāo)就是(Px₂，Py₂)Px₂＝PX₁+△X₂，Py₂＝Py₁+△Y₂)，這樣的不同時(shí)間的采樣都會(huì)獲得對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，當(dāng)筆抬起是結(jié)束偏移坐標(biāo)獲取。

如圖2所示，本方案中，大部分功能模塊均設(shè)置在PCB板上，經(jīng)過(guò)SMT上件，再經(jīng)過(guò)DIP插件的整個(gè)制程，形成PCBA結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型所述技術(shù)方案由于采用了位移偏移技術(shù)會(huì)使整個(gè)運(yùn)算的處理器的運(yùn)算量會(huì)大大減小，從而能夠用較低成本的處理器完成，大大降低了數(shù)碼筆的成本；通過(guò)采用位移偏移技術(shù)使數(shù)碼筆的圖像解析速度加快和準(zhǔn)確度，從而能夠更快、更準(zhǔn)確的生成用戶的書寫軌跡。

顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。