專利名稱：一種便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子學(xué)習(xí)裝置，具體是一種便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置。
技術(shù)背景目前，公認的學(xué)習(xí)裝置都存在一個共同的瓶頸問題只能依賴鍵盤或手寫筆 來輸入信息。由于信息只能按字母的排列順序或筆劃的先后順序輸入，導(dǎo)致人機 接口過程復(fù)雜，大量的學(xué)習(xí)材料無法被快捷有效地利用，學(xué)習(xí)裝置所完成的學(xué)習(xí) 功能也就顯得非常單調(diào)和有限。而現(xiàn)在市場上銷售的掃描筆主要有兩種類型第一種是以條碼作為掃描對 象，通過對條碼的識別來辨別所代表的物品類型，主要用在倉庫、超市和物流等 領(lǐng)域，若用在學(xué)習(xí)領(lǐng)域則需要使用特制的包含隱型條碼的書籍，成本較高且推廣 困難。第二種掃描筆的掃描裝置由光學(xué)系統(tǒng)、線陣CCD傳感器和滾輪構(gòu)成，在掃 描過程中通過滾輪的不斷旋轉(zhuǎn)，將一維的掃描數(shù)據(jù)生成二維的圖像數(shù)據(jù)，雖然可 以實現(xiàn)對印刷文字的掃描，但產(chǎn)生的圖像質(zhì)量不高，掃描速度也受到限制，并且 由于滾輪與紙面有機械接觸，使用過程中容易磨損，產(chǎn)品的使用壽命較短。 實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型旨在一種便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，將掃 描筆和學(xué)習(xí)機構(gòu)成一便攜式掃描學(xué)習(xí)系統(tǒng)，真正達到人機互動的學(xué)習(xí)效果。為達到上述目的，本實用新型提供一種便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，由掃描筆和學(xué) 習(xí)機構(gòu)成，所述學(xué)習(xí)機包括顯示屏和學(xué)習(xí)機外殼，所述學(xué)習(xí)機外殼內(nèi)安裝有微處 理器、學(xué)習(xí)機存儲器、音頻放大器、電源電路和學(xué)習(xí)機接口電路，所述掃描筆包 括筆帽、掃描筆外殼和掃描筆外殼內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器和控制電路，其中 控制電路包括微處理器、掃描筆存儲器和掃描筆接口電路,輸入端與光學(xué)系統(tǒng)輸 出端連接的圖像傳感器的輸出端接入微處理器的信號輸入端，掃描筆存儲器與掃 描筆接口電路均與微處理器雙向連接，同時掃描筆通過掃描筆接口電路提供的接 口輸出端與學(xué)習(xí)機輸入端連接；且其中掃描筆中圖像傳感器采用的是面陣CMOS 圖像傳感器。上述微處理器采用ARM微處理器，且接口電路提供的接口為USB接口。其中 顯示屏為觸摸屏；所述學(xué)習(xí)機存儲器包括可擦寫存儲器nandflash 704、 SD存儲 器和型號為HYNIX652A的RAM存儲器；且所述掃描筆存儲器為AT49BV040B存儲腿 器。本實用新型的工作原理如下所述 '所述便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置中包括掃描筆和學(xué)習(xí)機，其中掃描筆外殼內(nèi)有光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器、微處理器、存儲器和接口電路，其中圖像傳感器釆用了面陣CMOS圖像傳感器，其掃描過程包括圖像采集、圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸三個步驟1) 圖像采集采用光學(xué)系統(tǒng)、面陣CMOS圖像傳感器直接獲取印刷文字的二維 圖像；2) 圖像處理利用動態(tài)降噪技術(shù)完成掃描圖像的預(yù)處理，利用圖像數(shù)據(jù)接口的ARM微處理器的自適應(yīng)閾值分割技術(shù)對掃描圖像進行二值化，再對掃描圖像進行快 速壓縮；通過接口電路將壓縮后數(shù)據(jù)暫存到存儲器內(nèi)，同時通過對幀間圖像數(shù)據(jù)的 相關(guān)性分析，實現(xiàn)掃描速度和掃描方向的自動識別。3) 數(shù)據(jù) 傳輸將處理后數(shù)據(jù)經(jīng)過USB接口輸出到學(xué)習(xí)機進行輸出，且與學(xué)習(xí)機 構(gòu)成一個數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出的完整的系統(tǒng)過程，完成圖像掃描到即讀
即譯即釋的過程。上述掃描筆具有結(jié)構(gòu)簡單、無磨損、掃描速度快、體積小巧、操作簡便的優(yōu)點， 無須借助滾輪和條碼等任何輔助工具，普通印刷材料只要輕輕一掃，信息就會立刻存儲起來。掃描筆接口電路提供USB接口與學(xué)習(xí)機連接，可直接與學(xué)習(xí)機進行通訊，學(xué) 習(xí)機外殼內(nèi)通過電源電路給其余構(gòu)件供電，且其內(nèi)部的音頻放大器能夠通過微處理器 控制輸出音頻。學(xué)習(xí)機中通過學(xué)習(xí)機接口電路快速獲取掃描筆傳輸過來的圖像數(shù)據(jù)； 采用相關(guān)分析和行程編碼技術(shù)實現(xiàn)序列掃描圖像的幀間壓縮和自動重構(gòu)，使圖像數(shù)據(jù) 量不受掃描速度的影響；采用結(jié)構(gòu)分析技術(shù)實現(xiàn)掃描圖像的自動除行處理，自動保留 靠近掃描圖像中央的一行字符作為有效輸出，而將掃描圖像中的其余字符自動消除； 采用高準確度的光學(xué)字符識別(OCR)軟件實現(xiàn)圖文轉(zhuǎn)換；在單詞學(xué)習(xí)功能中，采用 智能詞匯匹配技術(shù)實現(xiàn)掃描、識別、翻譯、發(fā)音一體化；在課文學(xué)習(xí)功能中，采用分 級匹配、智能糾錯、自動分割、模糊識別等技術(shù)實現(xiàn)了掃描信息與預(yù)先儲存的課文信 息的快速精確匹配。另外，采用智能詞匯提取技術(shù)，利用掃描迅速從一段文字中任意 摘取一個單詞，采用智能詞匯匹配技術(shù)實現(xiàn)掃描、識別、翻譯、發(fā)音同步，快速獲取讀音和詞義。本實用新型的有益效果是，提供的便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置除了具有電子詞典、課 程學(xué)習(xí)、數(shù)碼錄音、播放MP3/MP4、手寫輸入等現(xiàn)有的學(xué)習(xí)機常規(guī)功能外，還由于 其中包括采用了面陣CMOS圖像傳感器的掃描筆，從而具有獨一無二的掃描錄入和 掃描學(xué)習(xí)功能，使信息的輸入速度與打字相比，提高了 10倍以上，且具有獨特的 即掃、即讀、即譯、即釋的功能，掃描筆掃到哪里就學(xué)到哪里。

圖l是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖2是本實用新型的原理流程圖； 圖3是本實用新型中掃描筆示意圖； 圖4是本實用新型中學(xué)習(xí)機外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖5是本實用新型中學(xué)習(xí)機示意圖； 圖6是本實用新型中掃描筆電路原理框圖； 圖7是本實用新型中學(xué)習(xí)機電路原理框圖。 在附圖中
2-掃描筆外殼 6-微處理器
io-掃描筆
14-顯示屏
1-筆帽
5-圖像傳感器 9-USB接口 13 —電源電路
3-控制電路 4-光學(xué)系統(tǒng)
7-掃描筆存儲器8-掃描筆接口電路 11-學(xué)習(xí)機 12-學(xué)習(xí)機接口電路 15-觸摸屏 16—音頻放大器 19一學(xué)習(xí)機外殼
17-學(xué)習(xí)機存儲器18-ARM微處理器具體實施方式
所述便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置由掃描筆10和學(xué)習(xí)機11構(gòu)成，其中學(xué)習(xí)機11包括 觸摸屏15、彩色液晶顯示屏14和學(xué)習(xí)機外殼19組成，其中學(xué)習(xí)機外殼19內(nèi)有型 號為ARM2410的微處理器18、學(xué)習(xí)機存儲器17、型號為DDA1341TS的音頻放大器 16、電源電路13和學(xué)習(xí)機接口電路12，其中學(xué)習(xí)機存儲器17包括可擦寫存儲器 Nandflash 704和SD卡存儲器。所述掃描筆包括筆帽1、掃描筆外殼2、和掃描筆 外殼2內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)4、面陣CM0S圖像傳感器5和控制電路3，其中控制電路3包 括具有圖像數(shù)據(jù)接口的ARM微處理器6、掃描筆存儲器7和掃描筆接口電路8，所述 光學(xué)系統(tǒng)4的信號輸出端接入面陣CMOS圖像傳感器5的輸入端，面陣CMOS圖像傳 感器5輸出端接入微處理器6的信號輸入端，掃描筆存儲器7與掃描筆接口電路8
均與微處理器6雙向連接，其中圖像傳感器5采用的是面陣CMOS圖像傳感器5。所 述光學(xué)系統(tǒng)4采用型號為D401的市售光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)品。
本實施例的操作過程為摘掉筆帽1將掃描筆垂直接觸于紙面，從左至右或從 右至左作直線運動掃描印刷材料中的英語單詞，掃描頭離開紙面則停止掃描，進行 圖像處理，并將掃描數(shù)據(jù)通過USB接口 9傳輸?shù)綄W(xué)習(xí)機11。其工作原理具體是 首先利用掃描筆的光學(xué)系統(tǒng)中的光源產(chǎn)生的光通過光學(xué)系統(tǒng)4中透鏡聚焦于材料 表面，由材料表面發(fā)出的漫反射光的一部分返回光學(xué)系統(tǒng)4,被面陣CMOS圖像傳 感器5接收，所述面陣CMOS圖像傳感器5和型號CA60025T的ARM9系列微處理器 6直接獲取印刷文字的二維圖像后；再利用動態(tài)降噪技術(shù)完成掃描圖像的預(yù)處理， 利用自適應(yīng)閾值分割技術(shù)對掃描圖像進行二值化，再對掃描圖像進行快速壓縮。
學(xué)習(xí)機11中通過學(xué)習(xí)機接口電路12快速獲取掃描筆接口電路8傳輸過來的圖 像數(shù)據(jù)；采用相關(guān)分析和行程編碼技術(shù)實現(xiàn)序列掃描圖像的幀間壓縮和自動重構(gòu)， 使圖像數(shù)據(jù)量不受掃描速度的影響；采用結(jié)構(gòu)分析技術(shù)實現(xiàn)掃描圖像的自動除行處 理，自動保留靠近掃描圖像中央的一行字符作為有效輸出，而將掃描圖像中的其余 字符自動消除；采用高準確度的光學(xué)字符識別(OCR)軟件實現(xiàn)圖文轉(zhuǎn)換。學(xué)習(xí)機 外殼19內(nèi)通過電源電路13給其余構(gòu)件供電，且其內(nèi)部的音頻放大器16能夠通過 ARM2410微處理器18控制輸出音頻。在單詞學(xué)習(xí)功能中，采用智能詞匯匹配技術(shù) 實現(xiàn)掃描、識別、翻譯、發(fā)音一體化；在課文學(xué)習(xí)功能中，采用分級匹配、智能糾 錯、自動分割、模糊識別等技術(shù)實現(xiàn)了掃描信息與預(yù)先儲存的課文信息的快速精確 匹配。另外，采用智能詞匯提取技術(shù)，利用掃描迅速從一段文字中任意摘取一個單 詞，采用智能詞匯匹配技術(shù)實現(xiàn)掃描、識別、翻譯、發(fā)音同步，快速獲取讀音和詞 義。
權(quán)利要求1、一種便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，由掃描筆和學(xué)習(xí)機構(gòu)成，所述學(xué)習(xí)機包括顯示屏和學(xué)習(xí)機外殼，所述學(xué)習(xí)機外殼內(nèi)安裝有微處理器、學(xué)習(xí)機存儲器、音頻放大器、電源電路和學(xué)習(xí)機接口電路，所述掃描筆包括筆帽、掃描筆外殼和掃描筆外殼內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器和控制電路，其中控制電路包括微處理器、掃描筆存儲器和掃描筆接口電路，其特征在于，輸入端與光學(xué)系統(tǒng)輸出端連接的圖像傳感器的輸出端接入微處理器的信號輸入端，掃描筆存儲器與掃描筆接口電路均與微處理器雙向連接，同時掃描筆通過掃描筆接口電路提供的接口輸出端與學(xué)習(xí)機輸入端連接；且其中掃描筆中圖像傳感器采用的是面陣CMOS圖像傳感器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，其特征在于，所述微處理器 采用ARM微處理器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，其特征在于，所述掃描筆和 學(xué)習(xí)機接口電路提供的接口均為USB接口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，其特征在于，所述學(xué)習(xí)機存 儲器包括可擦寫存儲器nandf lash 704、 SD存儲器和型號為HYNIX652A的RAM存 儲器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，其特征在于，所述掃描筆存 儲器為AT49BV040B存儲器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，其特征在于，所述顯示屏為 觸摸屏。
專利摘要本實用新型提供了一種便攜式掃描學(xué)習(xí)裝置，由掃描筆和學(xué)習(xí)機構(gòu)成，所述掃描筆包括筆帽、掃描筆外殼和掃描筆外殼內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器和控制電路，控制電路包括微處理器、掃描筆存儲器和掃描筆接口電路，輸入端與光學(xué)系統(tǒng)輸出端連接的圖像傳感器的輸出端接入微處理器的信號輸入端，掃描筆存儲器與掃描筆接口電路均與微處理器雙向連接，同時掃描筆通過掃描筆接口電路提供的接口輸出端與學(xué)習(xí)機輸入端連接；且掃描筆中圖像傳感器采用的是面陣CMOS圖像傳感器。本實用新型由于其中包括采用了面陣CMOS圖像傳感器的掃描筆，從而具有獨一無二的掃描錄入和掃描學(xué)習(xí)功能，使信息的輸入速度大大提高，并具有獨特的即掃、即讀、即譯、即釋的功能。
文檔編號G06K9/22GK201051266SQ20072006375
公開日2008年4月23日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者勇 祁 申請人:湖南優(yōu)立達數(shù)碼科技有限公司