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

背景技術：

隨著數(shù)碼筆的進步和普及，其應用領域越來越廣泛。目前，對于數(shù)碼筆書寫軌跡的獲取多數(shù)采用的是光學撲捉設備拍攝的紙張上的坐標點陣圖案，解碼還原成x y的坐標來形成的絕對的位置坐標軌跡。這種方法對于處理器本身的運算能力要求很高，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確定，這樣無疑增加了數(shù)碼筆的成本，使本能夠給用戶帶來便利的日常工具，變?yōu)橐环N價格很高的產(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算精度和速度，又能降低制造成本的新型數(shù)碼筆。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的第一個技術問題是提供一種數(shù)碼筆，以解決由于現(xiàn)有技術中圖像解析的數(shù)量大，采用絕對坐標進行圖像解析時運算量過大導致的圖像解析慢和準確性低的問題；

本實用新型要解決的第二個技術問題是提供一種數(shù)碼筆，以解決的由于需要對大量圖像數(shù)據(jù)進行解析，而導致的對處理器運算能要求高，使數(shù)碼筆選用處理器成本過高的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用下述技術方案：

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，對用戶書寫載體上的圖像進行采集；

中央處理單元，基于用戶書寫動作的觸壓信號，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；根據(jù)從圖像采集單元獲取的書寫載體上的圖像，分別對用戶落筆點的圖像和用戶連續(xù)書寫過程的圖像進行處理分析，獲得落筆點的絕對坐標(X₀，Y₀)和連續(xù)書寫過程的偏移量(△X_n，△ Y_n)，并基于該落筆點的絕對坐標和連續(xù)書寫過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的書寫紙。

優(yōu)選的，所述中央處理單元包括：

觸發(fā)信號產(chǎn)生模塊，基于用戶書寫的觸壓信號，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；

絕對坐標計算模塊，對圖像采集單元采集的用戶落筆點的書寫載體上圖像進行分析運算，獲得落筆點的絕對坐標(X₀，Y₀)；

偏移量計算模塊，對圖像采集單元采集的用戶連續(xù)書寫過程的撲捉的圖像進行分析運算，獲得連續(xù)書寫過程的偏移量(△X_n，△Y_n)；

轉換模塊，用于根據(jù)用戶書寫動作進行絕對坐標計算或偏移量計算的切換；若用戶當前書寫動作為落筆動作，則進行落筆點的絕對坐標計算；若用戶當前書寫動作為連續(xù)書寫動作，則進行偏移量計算；

軌跡生成模塊，基于該落筆點的絕對坐標和連續(xù)書寫過程的偏移量確定用戶書寫軌跡，即每一次的落筆點的軌跡為(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，用于將用戶書寫過程中的筆芯的壓力轉換為觸壓信號，并發(fā)送至觸發(fā)信號產(chǎn)生模塊。

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

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

優(yōu)選的，該數(shù)碼筆本體進一步包括：用于以無線和/或有線通信的方式與外部設備進行數(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設頻率，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：儲能模塊和用于基于中央處理單元或外部充電信號對儲能模塊進行充放電的充放電控制模塊。

優(yōu)選的，該數(shù)碼筆本體進一步包括：

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

所述中央處理單元進一步包括：電源管理模塊，用于基于控制按鍵的控制信號，向供電管理單元發(fā)出供電或斷電信號；

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

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型所述技術方案由于采用了位移偏移技術會使整個運算的處理器的運算量會大大減小，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；通過采用位移偏移技術使數(shù)碼筆的圖像解析速度加快和準確度，從而能夠更快、更準確的生成用戶的書寫軌跡。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明；

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

圖2示出本實用新型所述一種數(shù)碼筆的示意圖。

附圖標號

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

具體實施方式

為了更清楚地說明本實用新型，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本實用新型做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本實用新型的保護范圍。

如圖1和圖2所示，本實用新型公開了一種數(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，對用戶書寫載體上的圖像進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，基于用戶書寫動作的觸壓信號，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；根據(jù)從圖 像采集單元獲取的書寫圖像，分別對用戶落筆點的圖像和用戶連續(xù)書寫過程的圖像進行處理分析，獲得落筆點的絕對坐標(X₀，Y₀)和連續(xù)書寫過程的偏移量(△X_n，△Y_n)，并基于該落筆點的絕對坐標和連續(xù)書寫過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之前沒有計算出準確的絕對坐標，則設定X₀＝0，Y₀＝0，即當前落筆點的絕對坐標設為(0，0)，并將該落筆點的絕對坐標作為隨后用戶連續(xù)書寫軌跡的初始點坐標。本方案中，優(yōu)選地采用具有坐標的紙張等對應印刷坐標圖形的介質作為書寫載體，并獲得絕對位置坐標；本方案也可以選擇在非坐標介質上書寫，并獲得相對書寫位移坐標.

本方案中，所述中央處理單元包括：觸發(fā)信號產(chǎn)生模塊，基于用戶書寫的觸壓信號，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；絕對坐標計算模塊，對圖像采集單元采集的用戶落筆點的圖像進行分析，獲得落筆點的絕對坐標(X₀，Y₀)；偏移量計算模塊，對圖像采集單元采集的用戶連續(xù)書寫過程的圖像進行分析，獲得連續(xù)書寫過程的偏移量(△X_n，△Y_n)；轉換模塊，用于根據(jù)用戶書寫動作進行絕對坐標計算或偏移量計算的切換；若用戶當前書寫動作為落筆動作，則進行落筆點的絕對坐標計算；若用戶當前書寫動作為連續(xù)書寫動作，則進行偏移量計算；和，軌跡生成模塊，基于該落筆點的絕對坐標和連續(xù)書寫過程的偏移量確定用戶書寫軌跡，即每一次的落筆點的軌跡為(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，所述絕對坐標計算模塊可以采用圖像絕對坐標計算芯片；所述偏移量計算模塊可以采用圖像偏移量計算芯片。本方案中可以采用光學撲捉器件2對用戶實際書寫的軌跡進行圖像捕捉。

該數(shù)碼筆本體進一步包括：通過電連接的方式固定在筆芯4和觸發(fā)信號產(chǎn)生模塊之間的壓力傳感器，當用戶書寫時，將筆芯4按壓書寫載體的壓力轉換為觸壓信號，并發(fā)送至觸發(fā)信號產(chǎn)生模塊。

該數(shù)碼筆本體進一步包括：用于以無線和/或有線通信的方式與外部設備進行數(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、串行外設接口SPI、總線I2C、串行通訊或USB接口；所述無線通信為藍牙、wifi或2.4G射頻通信模塊。本方案采用的技術方案是，在數(shù)碼筆本體1上設置有迷你USB接口，用于直接與外部設備對接進行數(shù)據(jù)通信及充電管理，同時，在數(shù)碼筆本體上設置有無線發(fā)送模塊6。

該數(shù)碼筆本體進一步包括：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：儲能模塊和用于基于中央處理單元或外部充電信號對儲能模塊進行充放電的充放電控制模塊。為了配合控制按鍵對數(shù)碼筆內(nèi)部功能模塊的使用，在數(shù)碼筆上進一步設置有控制按鍵，用戶可通過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數(shù)碼筆中的各功能模塊進行控制或進行數(shù)據(jù)分析計算。為了配合控制按鍵對數(shù)碼筆電源進行控制，所述中央處理單元進一步包括：電源管理模塊，用于基于控制按鍵的控制信號，向供電模塊發(fā)出供電或斷電信號。

下面通過一組實施例對本實用新型做進一步說明：

本方案采用位移偏移技術，利用光學撲捉器件2拍攝用戶的實際書寫軌跡圖像通過將解碼還原絕對位置坐標和圖像矢量偏移技術相結合，使處理器的實際計算量大大減小，同時可以提高處理器的計算速度和精度。

具體的，當用戶開始使用數(shù)碼筆時，單擊控制按鍵，控制按鍵向中央處理單元發(fā)送開啟數(shù)碼筆的控制信號，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。當用戶落筆時壓力傳感器將筆芯4與書寫載體的壓力轉換為觸壓信號，觸發(fā)信號產(chǎn)生模塊基于該觸壓信號，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，通過觸發(fā)信號控制光學撲捉器件2對用戶實際書寫軌跡的圖像進行采集。中央處理單元中按照預設頻率，從圖像采集單元中提取圖像信息，此時，絕對坐標計算芯片對獲得的用戶落筆時的落筆點的圖像進行分析，獲得落筆點的絕對坐標(X₀，Y₀)，落筆點坐標確定后，此時用戶若是繼續(xù)連續(xù)書寫，則中央處理單元中的轉換模塊將立即轉換為偏移量計算芯片對提取到的連續(xù)書寫的圖像進行分析，獲得連續(xù)書寫過程的偏移量(△X_n，△Y_n)，直到用戶提筆，偏移量計算芯片對圖像分析結束；若此時，用戶提筆，停止書寫，則轉換模塊不做轉換，繼續(xù)等待下一次用戶落筆，確定新一次落筆的落筆點坐標，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的絕對坐標和連續(xù)書寫過程的偏移量確定用戶書寫軌跡，即每一次的落筆點的軌跡為(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)。

第一個采樣時間點的坐標就是(Px₁，Py₁)其中Px₁＝X₀+△X₁，Py₁＝Y0+△Y₁，第二個采樣時間點的坐標就是(Px₂，Py₂)Px₂＝PX₁+△X₂，Py₂＝Py₁+△Y₂)，這樣的不同時間的采樣都會獲得對應的坐標，當筆抬起是結束偏移坐標獲取。

如圖2所示，本方案中，大部分功能模塊均設置在PCB板上，經(jīng)過SMT上件，再經(jīng)過DIP插件的整個制程，形成PCBA結構。

本實用新型所述技術方案由于采用了位移偏移技術會使整個運算的處理器的運算量會大大減小，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；通過采用位移偏移技術使數(shù)碼筆的圖像解析速度加快和準確度，從而能夠更快、更準確的生成用戶的書寫軌跡。

顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本實用新型的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。