专利名称：使用透视目标结构的编码表面的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及与计算机系统交互作用的方法、系统和装置，具体地说，涉及支持这种交互作用的编码表面。
同在审查过程中的申请与本发明有关的各种方法、系统和装置公开在以下的同在审查过程中的申请中，这些申请是由本发明的申请人或受让人与本发明一起同时递交的PCT/AU00/01442，PCT/AU00/01444，PCT/AU00/01446，PCT/AU00/01445，PCT/AU00/01450，PCT/AU00/01453，PCT/AU00/01448，PCT/AU00/01447，PCT/AU00/01459，PCT/AU00/01451，PCT/AU00/01454，PCT/AU00/01452，PCT/AU00/01443，PCT/AU00/01455，PCT/AU00/01456，PCT/AU00/01457，PCT/AU00/01458和PCT/AU00/01449。
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与本发明有关的各种方法、系统和装置公开在以下的同在审查过程中的申请中，这些申请是由本发明的申请人或受让人在2000年10月20日递交的PCT/AU00/01273，PCT/AU00/01279，PCT/AU00/01288，PCT/AU00/01282，PCT/AU00/01276，PCT/AU00/01280，
PCT/AU00/01274，PCT/AU00/01289，PCT/AU00/01275，PCT/AU00/01277，PCT/AU00/01286，PCT/AU00/01281，PCT/AU00/01278，PCT/AU00/01287，PCT/AU00/01285，PCT/AU00/01284和PCT/AU00/01283。
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与本发明有关的各种方法、系统和装置公开在以下的同在审查过程中的申请中，这些申请是由本发明的申请人或受让人在2000年9月15日递交的PCT/AU00/01108，PCT/AU00/01110和PCT/AU00/01111。
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与本发明有关的各种方法、系统和装置公开在以下的同在审查过程中的申请中，这些申请是由本发明的申请人或受让人在2000年6月30日递交的PCT/AU00/00762，PCT/AU00/00763，PCT/AU00/00761，PCT/AU00/00760，PCT/AU00/00759，PCT/AU00/00758，PCT/AU00/00764，PCT/AU00/00765，PCT/AU00/00766，PCT/AU00/00767，PCT/AU00/00768，PCT/AU00/00773，PCT/AU00/00774，PCT/AU00/00775，PCT/AU00/00776，PCT/AU00/00777，PCT/AU00/00770，PCT/AU00/00769，PCT/AU00/00771，PCT/AU00/00772，PCT/AU00/00754，PCT/AU00/00755，PCT/AU00/00756和PCT/AU00/00757。
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与本发明有关的各种方法、系统和装置公开在以下的同在审查过程中的申请中，这些申请是由本发明的申请人或受让人在2000年5月24日递交的PCT/AU00/00518，PCT/AU00/00519，PCT/AU00/00520，PCT/AU00/00521，PCT/AU00/00522，PCT/AU00/00523，PCT/AU00/00524，PCT/AU00/00525，PCT/AU00/00526，PCT/AU00/00527，PCT/AU00/00528，PCT/AU00/00529，PCT/AU00/00530，PCT/AU00/00531，PCT/AU00/00532，PCT/AU00/00533，PCT/AU00/00534，PCT/AU00/00535，PCT/AU00/00536，PCT/AU00/00537，PCT/AU00/00538，PCT/AU00/00539，PCT/AU00/00540，PCT/AU00/00541，PCT/AU00/00542，PCT/AU00/00543，PCT/AU00/00544，PCT/AU00/00545，PCT/AU00/00547，PCT/AU00/00546，PCT/AU00/00554，PCT/AU00/00556，PCT/AU00/00557，PCT/AU00/00558，PCT/AU00/00559，PCT/AU00/00560，PCT/AU00/00561，PCT/AU00/00562，PCT/AU00/00563，PCT/AU00/00564，PCT/AU00/00565，PCT/AU00/00566，PCT/AU00/00567，PCT/AU00/00568，PCT/AU00/00569，PCT/AU00/00570，PCT/AU00/00571，PCT/AU00/00572，PCT/AU00/00573，PCT/AU00/00574，PCT/AU00/00575，PCT/AU00/00576，PCT/AU00/00577，PCT/AU00/00578，PCT/AU00/00579，PCT/AU00/00581，PCT/AU00/00580，PCT/AU00/00582，PCT/AU00/00587，PCT/AU00/00588，PCT/AU00/00589，PCT/AU00/00583，PCT/AU00/00593，PCT/AU00/00590，PCT/AU00/00591，PCT/AU00/00592，PCT/AU00/00594，PCT/AU00/00595，PCT/AU00/00596，PCT/AU00/00597，PCT/AU00/00598，PCT/AU00/00516，PCT/AU00/00517和PCT/AU00/00511。
上述同在审查过程中的申请的内容在此引用作为参考文献。
背景技术：
在所描述的系统中，笔或输入笔之类的装置检测它们本身相对于一个表面的运动，通过检测不可见的但机器可读的编码在表面的信息，用于向计算机系统提供输入。例如，美国专利5477012、美国专利5652412和PCT申请WO99/50787。用于人类消费的可视信息也可放在表面上，尽管这通常是通过一个分离的步骤，但因此需在两类信息之间记录一种关联。编码信息不包括可视信息内容的知识，并且在用户与编码信息交互作用期间提供给用户的任何具体内容的反馈必须根据记录的关联来提供。如果记录的关联在远程或无法获得，则不可能提供及时的反馈。
发明内容
根据第一特征，本发明提供一种用于与计算机系统交互的页面，该页面包括表面；相对于所述表面限定的区域；和印刷在所述区域内的编码数据，其特征在于，所述编码数据包括多个印刷在所述表面的透视目标结构，其中，至少一些编码数据是所述区域的许多位置的指示，并且包括指示一部分区域的至少一个功能属性的第一数据，其中，第一数据的值与所述区域内的各部分的位置无关。
优选地，功能属性是指下面组中的至少一项，所述组包括超链接、超文本链接、按钮、绘图区、文本区和签名区。
一些编码数据可包括指示位置的数据、指示身份的数据或指示身份和位置的数据。
身份是指区域中的位置或者是区域的身份。
根据第二特征，本发明提供了一种产生上述页面的方法，该方法包括将编码的数据应用到所述页面的表面上的一定区域内，至少一些编码数据是所述区域的许多位置的指示并且包括多个印刷在所述表面的透视目标结构和第一数据，该第一数据至少指示一部分所述区域的功能属性，第一数据的值与所述区域内的各部分的位置无关。
优选地，功能属性指下面组中的至少一项，所述组包括超链接、超文本链接、按钮、绘图区、文本区和签名区。
根据第三特征，本发明提供了一种用于与计算机系统交互的表面的检测装置，该表面包括在其上具有编码数据的区域，至少一些编码数据是所述区域的许多位置的指示并且包括第一数据，该第一数据至少指示一部分区域的功能属性，其特征在于，所述第一数据的值与所述区域内的各部分的位置无关，所述检测装置包括用于检测所述的第一数据并对所述的第一数据作出反应的装置。
优选地，当检测装置检测到指示一部分区域功能属性的数据时，它至少为用户提供一种指示。
优选地，从包括视觉的、听觉的、触觉的、振动的和任何其它的人类感觉形式的组中选择指示。
且优选地，当检测装置检测到指示一部分区域的功能属性的数据时，检测装置将所述的检测到的数据或至少部分基于所述检测到的数据的数据传送到计算机系统。
根据第四特征，本发明提供的一种系统，包括计算机系统；以及用于与计算机系统交互的表面的检测装置，该表面包括在其上具有编码数据的区域，至少一些编码数据是所述区域的许多位置的指示并且包括第一数据，该第一数据至少指示一部分区域的功能属性，其中，第一数据的值与所述区域内的各部分的位置无关，所述的检测装置用于检测所述的第一数据，并将所述检测到的第一数据或至少部分基于所述检测到的第一数据的数据传送到计算机系统；其特征在于，计算机系统执行或者开始执行与检测到的第一数据的功能属性相关的功能。
优选地，计算机系统验证功能属性与区域各个部分预期属性的一致性。
现在参考附图，通过仅仅是非限定性的实例，描述本发明优选的和其它实施例。图中图1示出打印的网页样本和它的在线网页描述间的关系；图2为具有附加网页编码传感器附件的笔、网页打印机、网页页面服务器和网页应用服务器之间交互作用的示意图；图3是高水平结构的打印网页与它的在线网页描述的示意图；图4a是表示网页标签结构的平面图；图4b是表示图4a中一套标签和网页检测装置观察区之间的关系的平面图；图5a是表示另一个网页标签结构的平面图；图5b是表示图5a中一套标签和网页传感装置观察区之间的关系的平面图；图6a是表示在零倾转时尖端与传感装置观察区之间的标签对角线关系的示意图；图6b是表示在最大倾转时尖端与传感装置观察区之间的标签对角线关系的示意图；图6c是表示在零倾转时尖端与传感装置观察区之间的标签偏离对角线关系的示意图；图6d是表示在最大倾转时尖端与传感装置观察区之间的标签偏离对角线关系的示意图；图6e是表示在零倾转时尖端与传感装置观察区之间的标签平行关系的示意图；图6f是表示在最大倾转时尖端与传感装置观察区之间的标签平行关系的示意图；图7a是表示一套被功能区位图覆盖的标签的示意图；图7b是表示一套被功能区位图覆盖的微区的示意图。
具体实施例方式
在优选的实施例中，本发明的设计是用于联网的计算机系统的网页，下面将对其概括描述，对其详细描述参见我们的共同专利申请，特别包括申请PCT/AU00/00565、PCT/AU00/00561、PCT/AU00/00569和PCT/AU00/00578。应该理解的是，在这些专利申请中并不是每个实施例都必须体现与基本系统相关的所有的或者绝大多数具体的细节和外延。但是，以最完整的形式描述此系统有助于理解本发明优选实施例和特征在上下文中的工作。
简要地说，网页系统优选的形式使用具有位图表面的计算机界面，即，一个在计算机系统中包含表面地图坐标的物理表面。位图参考点能被适当的检测装置查询。根据特定的实施例，位图坐标可进行可视地或不可视地编码，并按以下方式定义，即，对已绘图表面的局部查询在此地图中以及在不同地图中产生明确的地图坐标。计算机系统包含关于已绘图表面特征的信息，并且根据检测装置提供的地图坐标并使用已绘图表面能提取出这些信息。这样提取的信息可以是动作的形式，即计算机系统代表操作者根据操作者对表面特征的交互作用而启动。
在优选的形式中，网页系统依赖于网页的制作和人与网页的交互作用。这些是打印在普通纸上或其它介质上的文字、图形和图像页面，但其作用与交互式网页类似。在每张页面上用墨水将信息编码，它用肉眼基本上是看不到的。但是，墨水，也就是编码的数据，能被光学图像笔检测并传送到网页系统。
在优选的形式中，用笔点击每张页面上的激活按钮和超链接，从网络中申请信息或者将优先选择发信号到网络服务商。在一个实施例中，自动识别在网页上手写的文本并转换成网页系统中的计算机文本，允许填写表格。在其它的实施例中，自动验证记录在网页上的签名，使电子商务交易被安全授权。
如图1所示，打印的网页1代表交互作用表格，用户可以用手写填写打印的页面，也可以借助笔与网页系统间的通讯进行“电子”填写。实施例中给出的“请求”表中包含姓名和地址区以及递交按钮。网页包括用可见墨水打印的图形数据2，以及用不可见墨水打印的作为标签4汇集的编码数据3。存储在网页网络中的相应页面描述5，描述了网页的各个元素。特别是，它描述了每个交互作用元素(即实施例中的文本区或按钮区)的类型和空间范围(区域)，使网页系统能通过网页正确地解释输入。例如，递交按钮6具有区域7，该区域7对应于相应图形8的空间范围。
如图2所示，网页笔101，在我们的同在审查过程中的申请PCT/AU00/00565中对其优选的形式作了描述，与网页打印机601共同工作，网页打印机601是一种与互联网连接的打印工具，应用于家庭、办公室或移动用途。笔是无线的，能与网页打印机通过短途无线通讯链接9安全通讯。
网页打印机601，在我们的同在审查过程中的申请PCT/AU00/00561和PCT/AU00/01281中对其优选的形式作了描述，能够定期地或根据需求传送个性化的报纸、杂志、目录、小册子和其它出版物，所有这些都被打印成高质量的交互作用式网页。与个人电脑不同，网页打印机，例如，可以是一种壁挂式的工具，安装在最先阅读早晨新闻区域的附近，如用户的厨房中，靠近早餐桌，或全家人每天离开的地方。它也可以是放在台面上，桌面上，便携式的和微型的。
在使用地点打印的网页将方便使用的纸与交互式介质的适时性和交互性结合在一起。
如图2所示，网页笔101与打印的网页1上的编码数据交互作用并通过短途无线通讯链接9将交互作用传送到网页打印机。打印机601将交互作用传送到相应的网页页面服务器10进行翻译。在适当的情况下，页面服务器将相应的信息传送到在网页应用服务器13上运行的应用计算机软件。随后应用服务器发送一个响应信息，在初始打印机上打印出来。
通过与基于高速微机电系统(MEMS)的喷墨打印机联合使用，网页系统非常方便，例如在我们的同在审查过程中的申请PCT/AU00/00578(摘要号IJ52)中所述。在此技术优选的形式中，用户能更加负担得起非常高速度和高质量的打印。在其优选的形式中，网页出版物具有传统新闻杂志自身的特性，例如一套信纸大小的平滑的页面，两侧以全彩色印刷，装订在一起易于携带和舒适地处理。
网页打印机使用了日益增加的宽带网接口。网页打印机也能在慢速连接下工作，但传输时间长，图像质量低。网页系统也能使用目前用户使用的喷墨和激光打印机，但系统工作速度较慢，从用户观点看较不易于被接受。在另外的实施例中，网页系统用于私人的内部网络中。在别的实施例中，网页系统用于单一的计算机或计算机驱动的设备，如打印机。
在网页网络中的网页出版服务器14能将印刷质量的出版物传送到网页打印机。定期出版物通过单点传送和多点传送互联网协议自动传送到订购的网页打印机。个性化的出版物根据各个用户的特征进行过滤和格式化。
网页打印机能支持任意数量的笔，一支笔能与任意数量的网页打印机工作。在优选的实施例中，每支网页笔有一个单独的识别器。一家人可以有一套彩色的网页笔，家庭中的每个成员拥有一支。这使每个用户在网页出版服务器或应用服务器中保持明显的特征。
网页笔也可在网页注册服务器11中注册，并连接到一个或多个付费卡帐户。利用这种网页笔使电子商务付费被安全授权。网页注册服务器将网页笔捕捉的签名与先前的注册签名进行对比，以鉴别到达电子商务服务器的用户身份。其它的生物测定学也能用于识别身份。网页笔的一个版本中包括指纹扫描，并按相似的方式被网页注册服务器鉴别。
尽管网页打印机可以在用户不干预的情况下传送期刊，例如早报，但它从不传送未被请求的垃圾邮件。在优选的实施例中，它仅传送来自订购处或其它授权处的期刊。在这一方面，网页打印机与传真机或电子邮件帐户不同，因为传真机或电子邮件帐户对于知道电话号码或电子邮件地址的任何垃圾邮件者都是可见的。
使用统一模型语言(UML)类图描述了系统中的每个目标模型。一个类图包括一系列按照关系连接的目标类，这里关心两类关系关联和衍生。关联代表目标之间，即类的实例之间的一些关系。一般与实际的类有关，可以按下面的方式理解如果一个类被认为是那个类的所有目标系，并且类A是类B的概括，那么简单地说B是A的子系。每个类画成矩形，标明类的名字。它包含一个类属性的列表，按名称用水平线隔开，以及包含一个类操作的列表，按属性列表用水平线隔开。但在后面的类图中，根本不将操作模型化。关联用线画出，连接两个类，可选择在线任一末端用关联的多样性标出。缺省的多样性是1。星号(*)表示多样性为“很多”，即0或更多。每个关联可以选择性地用其名称标出，也可选择在线任一末端用相应类的作用标出。空心的菱形表示集合关联(“是部分”)，并画在关联线的集合末端。衍生关系(“是某个”)用实线连接两个类，在后代端用箭头表示(空心三角形)。当一个类图分成多个图时，任何复制的类在除了主图外的所有图中用虚线表示，此类在主图中定义。仅在定义的位置表示出其属性。
网页是建立起网页网络的基础。它们向出版信息和交互式服务提供了基于纸的用户界面。网页包括参考在线页面描述的不可见标记的打印页面(或其它表面区域)。在线页面描述始终由网页页面服务器维护。页面描述叙述可见的页面设计和内容，包括文字、图形和图像。它也在页面上描述输入元素，包括按钮、超链接和输入区。网页允许用网页笔在其表面上作标记，以便网页系统能同时捕捉及处理。
多个网页能共享相同的页面描述。但是，为了使输入的其它相同的网页能区分开，每个网页分配一个单独的页面标识符ID。这个页面ID具有足够的精度以区分非常大量的网页。
在打印标签中对每个页面描述的参考进行编码。标签标识出它上面显示的惟一的页面，从而间接地识别页面描述。标签也标识它自己在页面上的位置。下面详细描述标签的特征。
标签用吸收红外线的墨水印在任何反射红外线的基体上，例如普通的纸张。近红外波长的光是人眼看不到的，但很容易被带有适当过滤器的实体图像传感器检测到。
用网页笔中的区域图像传感器检测标签，并将标签数据通过最近的网页打印机传送到网页系统。笔是无线的，并与网页打印机通过短途无线通信连接通讯。标签足够小并排列稠密，以使笔即使在页面上一次点击也能对至少一个标签可靠成像。B，因为交互作用是不定的，在每次与页面交互作用时笔能识别页面ID和位置。对标签予以能纠错地编码，以使它们部分允许表面的损坏。
网页页面服务器对于每个打印的网页保持一个独特的页面实例，以便与每个打印网页的页面描述的输入区中用户提供的值保持区别。
页面描述、页面实例和打印网页的关系表示在图3中。打印网页可以是打印网页文件45的一部分。页面实例与打印它的网页打印机以及申请它的网页用户有关，如果知道用户的话。
在优选的形式中，每个标签标识它出现的区域，以及它在区域中的位置。标签也可包含总体上与区域有关的标记或包含与标签有关的标记。例如，一个或多个标记位可与标签检测装置通信以提供反馈，指示与标签紧靠区域有关的功能，而检测装置不必查询此区域的描述。例如，网页笔也可在超链接区域内时点亮“激活区”LED。
在优选实施例中，每个标签包含容易识别的不变的结构，帮助初始探测，并帮助将由表面或检测过程引起的任何偏差影响减小到最小。标签优选地贴在整个页面上，并且标签足够小并排列稠密，以使笔即使在页面上一次点击也能对至少一个标签可靠成像。在每次与页面交互作用时笔能识别页面ID和位置是非常重要的，因为交互作用是不定的。
在优选的实施例中，标签所指向的区域与整个页面相符，因而编码在标签中的区域ID与标签出现的页面的页面ID是同义的。在另外的实施例中，标签所指向的区域可以是页面或其它表面的任意子区域。例如，它能与交互式元素的区域相符，在这种情况下区域ID能直接识别交互式元素。
每个标签通常包含16位的标签ID，至少90位的区域ID，以及许多的标记位。假如最大的标签密度是每平方英寸64个，一个16位标签ID支持的区域大小高达1024平方英寸。简单地通过使用邻接的区域和地图，也能连续地绘制较大的区域而不增加标签ID的精度。区域ID和标签ID的差别是主要的一个方便之处。对于大多数的用途，将两个连接起来可认为是全球惟一的标签ID。相反地，将结构引入到标签ID中也是方便的，例如，定义标签的x和y坐标。一个90位的区域ID能使290(～1027或一千万亿万亿)不同区域被惟一地识别。标签也包含类型信息，区域可用混合标签类型标记。例如，可以用一套编码x坐标的标签和另一套与第一套交错的编码y坐标的标签进行标记。
在一个实施例中，使用(15，5)Reed-Solomon编码对120位的标签数据进行了冗余的编码。这产生了360编码位，包括15个4位符号的6个编码字。(15，5)编码允许每个编码字校正高达5个符号错误，即，允许每个编码字的符号错误率高达33％。每个4位符号以空间相干的方式表示在标签中，6个编码字的符号在标签内空间上相互交错。这可保证字符组错误(一种影响多个空间相邻位的错误)破坏最少数量的所有符号和最少数量的任一编码字中的符号，这样使字符组错误能被完全校正的可能性变得最大。
任何适当校正错误的编码都能用于代替(15，5)Reed-Solomon编码，例如，具有多或少冗余位、相同或不同符号和编码字大小的Reed-Solomon编码；另外的块码；或者不同类型的编码，例如卷积码(例如，参考Stephen B.Wicker，用于数字通讯和存储的错误控制系统，Prentice-Hall 1995，这里交叉引用其中的内容)。
标签物理表示的一个实施例示于图4a，并在我们的同在审查过程中的申请PCT/AU00/00569中描述，包括固定的目标结构15、16、17和变量数据区18。固定目标结构允许检测装置如网页笔检测标签并推断它相对于传感器的三维取向。数据区包括编码标签数据各个位的表示。为了使它的尺寸最大化，用径向楔形表示每个数据位，径向楔形是由两条径向线和两条同心圆弧围成的区域。每个楔形具有最小的尺寸在1600dpi(点每英寸)下8个点，并且设计时其基线(内侧弧)至少等于这个最小尺寸。楔形在径向上的高度一直等于其最小尺寸。每个4位数据符号用2×2楔形阵列表示。6个编码字的每一个的15个4位数据符号以交错的方式位于4个同心符号环18a到18d。符号交替位于标签周围的圆周上。设计的交错放置是为了使相同编码字的任两个符号间的平均空间距离达到最大。
为了通过检测装置支持与标记区域的“单击”交互作用，无论它位于哪个区域或者位于哪个取向，检测装置必须能在它的检测范围内检测到至少一个完整的标签。因此检测装置所需的检测区域的直径是标签大小和距离的函数。假设标签是圆形的，当标签按等边三角形网格排列时，能达到的传感器最小检测直径为193，如图4b所示。
如图6所示，标签图像处理和解码由检测装置完成，例如网页笔。当图像传感器获得捕捉的图像时，图像的动态范围就确定了(在20)。接着选择此范围的中心作为图像21的二进制阈值。随后对图像取阈值并分割成连接的像素区(即形状23)(在22)。太小的而不能表示标签目标结构的形状被抛弃。并计算每个形状的大小和重心。
接着计算每个形状的二进制形状矩25(在24)，这为随后定位目标结构奠定了基础。中心形状矩本身是固定的位置，可以容易地处理成固定的大小、形状比和转动。
首先定位环形目标结构15(在26)。环形的优点在于当透视失真时有很好的表现。通过形状标准化和转动标准化每个形状矩完成匹配。一旦其二级矩标准化，即使在透视失真很明显时也能很容易识别环形。环形原始的形状和转动27一起提供了有用的透视转换估计。
其次定位轴目标结构16(在28)。通过将环形的标准化应用到每个形状矩并转动标准化得到的矩完成匹配。一旦其二级矩标准化，则轴目标容易识别。应注意的是需要1/3级矩以消除轴的两个可能取向。故意将形状歪斜到一侧以使此过程可能完成。还应注意的是仅有的可能性是在轴目标应用环形标准化后再对其进行转动标准化，因为透视失真能掩盖轴目标的轴。轴目标的原始转动提供了有用的标签转动的估计，标签转动是由于笔偏转29形成的。
最后定位的是四个透视目标结构17(在30)。根据已知的它们与环形和轴目标的空间关系、环形的形状和转动以及轴的转动计算对它们位置的良好估计。通过将环形标准化应用到每个形状矩完成匹配。一旦二级矩标准化，就容易识别圆的透视目标，并且靠近每个估计位置的目标被认为是匹配的。接着四个透视目标的原始重心被定位在标签空间内已知尺寸的方形的透视失真角31，并且根据解决公知的与四个标签空间和图像空间点对相关的方程推断出8度自由的透视转换33(在32)(参见Heckbert，P.，织构绘图和图像扭曲的基本原理，硕士论文，加利福尼亚大学伯克利分校EECS系，技术报告号UCB/CSD89/516，1989年6月，其内容在此作为参考文献)。
推断出的标签空间到图像空间的透视转换用于将标签空间内每个已知数据位的位置投影到图像空间(在36)，在图像空间真实值的位置用于将四个相对靠近的像素双线性内插(在36)在输入图像中。先前计算的图像阈值21用于对结果限制以得出最终的位值37。
一旦按这种方式得到所有360个数据位37，则对6个60位Reed-Solomon编码字中的每个进行解码(在38)，产生20个解码位39，或者总共120个解码位。应注意的是编码字符号按编码字顺序制成样本，这样在取样过程中编码字不明显地取消了相互交错。
仅在图像的子区中搜索环形目标15，它与图像的关系保证环形是完整图像的一部分，如果发现环形的话。如果没有发现完整的标签以及成功地解码，则对于当前的方框不记录笔的位置。假如有足够的处理能力和理想的非最小检测区193，则可选择的方法包括在当前图像中搜索另外的标签。
得出的标签数据指示出包含标签和标签在区域中的位置的区域身份。接着从在标签上观察到的透视转换33以及已知的笔的物理轴和笔的光学轴之间的空间关系推导(在34)笔尖在区域中的精确位置35以及笔的所有取向35。
上述标签结构的设计能同时允许平面的规则平铺和非平面的不规则平铺。规则平铺一般不可能在非平面上。在标签规则平铺可能存在的平面更普遍的情况下，即像薄的纸张之类的表面，可使用更有效的标签结构，该结构利用了平铺的规则特性。
图5a示出了另一种可选择的适于规则平铺的标签结构。标签4是方形的并具有四个透视目标17。这与Bennett等人在美国专利5051746中所描述的标签结构类似。标签表示出60个4位Reed-Solomon符号47，总共240位。标签用一个点48代表每一位，每个0位用缺少相应的点表示。透视目标设计成与邻近的标签共享，如图5b所示。图5b表示16个标签的方形平铺以及相应的最小观察区域193，该区域193必须跨越两个标签的对角线。标签，例如9个标签，可以方形平铺，其中目标落在相邻的标签之间。
使用(15，7)Reed-Solomon编码，112位标签数据冗余编码，产生240个编码位。4个编码字空间上在标签内相互交错以使字符组错误的恢复力达到最大。假设一个如前所述的16位标签ID，就能使区域ID高达92位。标签含有数据的点48，其设计不与邻近的点重叠，这样标签组不能产生类似目标的结构。这也节省了墨水。因此透视目标允许标签的检测，从而不需要其它的目标。标签图像处理如前所述，不同之处在于省去了步骤26和28。
尽管标签可以包含取向特征以使标签相对于传感器的四个可能取向消除，但也可能在标签数据中嵌入取向数据。例如，4个编码字的排列可以使每个标签取向包含一个编码字放在那个取向上，其中每个符号用它的编码字(1-4)的数字和符号在编码字(A-O)中的位置标记出来。接着，标签解码包括对每个取向上的一个编码字解码。每个编码字包含一个单独的位指示它是否是第一编码字，或者包含两位指示它是哪个编码字。后者的优点在于，如果仅需要一个编码字的数据内容，那么至多需要解码两个编码字就能得到所需的数据。这即是如果不希望区域ID在一次过程中改变并仅在一次过程的开始解码区域ID时的情况。这样在一次过程中仅需要包含标签ID的编码字。并且，由于在一次过程中检测装置的转动慢慢地、可预测地改变，因此通常每个方框仅需解码一个编码字。
将透视目标一起省去而依赖于自注册的数据表示也是可能的。在这种情况下，每个位的数值(或多个位的数值)通常表示为清楚的符号，即没有位的数值用没有符号表示。这可保证数据格子被很好地填充，这样能可靠地识别格子，检测到其透视失真并在随后数据采样过程中校正。为了检测到标签的边界，每个标签数据必须包含标记图案，这些边界必须被冗余编码以便可靠地检测。这种标记图案的消耗与清楚的透视目标的消耗相近。一种这样的方案使用的点位于相对格子最高处的各个点上，以表示不同的符号进而表示不同的多个位的数值(参见Anoto技术说明，Anoto，2000年4月)。
解码一个标签导致产生区域ID、标签ID和与标签相关的笔的转换。在标签ID和与标签相关的笔的位置被翻译成标记区域内的绝对位置之前，标签在区域内的位置必须是已知的。这是由标签图和函数给出的，函数将标记区域内的每个标签ID定位到对应的位置。标签图反映出用标签平铺表面区域的方案，这可根据表面类型的不同而变化。当多个标记区域共享相同的平铺图和相同的标签数字标记图时，它们也能共享相同的标签图。一个区域的标签图必须能通过标签ID检索。这样，给出区域ID、标签ID和笔的转换时，就能得出标签图，能将标签ID翻译成区域内的绝对标签位置，与标签相关的笔的位置能加入到标签位置中以产生笔在区域内的绝对位置。
标签ID的结构有助于通过标签图进行翻译。例如，根据标签出现的表面类型，标签ID可以解码成笛卡尔坐标或极坐标。标签ID的结构由标签图指定并且对标签图是已知的，因此与不同标签图相关的标签ID有不同的结构。
两个独特的表面编码方案值得注意，这两个方案都使用前面所述的标签结构。优选的编码方案使用前面讨论过的“位置指示”标签。另外的编码方案使用“目标指示”(或“功能指示”)标签。
位置指示标签包含标签ID，当通过与标记区域有关的标签图翻译时将产生区域内惟一的标签位置。将笔与标签相对的位置加入到这个标签位置以产生区域内笔的位置。这依次用于确定笔相对于与区域有关的页面描述中用户界面元素的位置。不但用户界面元素自身被识别，而且相对用户界面元素的位置也被识别。因此，位置指示标签一般支持捕捉特殊用户界面元素区中笔的绝对路径。
目标指示(或功能指示)标签包含标签ID，可直接识别与区域(或者等价地，功能)有关的页面描述中的用户界面元素。所有用户界面元素区内的标签识别用户界面元素，使它们都相同，因而不能区别。因此，目标指示标签不支持捕捉笔的绝对路径。但是，它们支持捕捉笔的相对路径。只要位置采样频率超过两倍的遇到标签的频率，在一次过程中从一个笔的采样位置到下一个的位移就能明确地确定下来。作为另一种选择，网页笔101包含一对运动检测加速器，这在我们的同在审查过程中的申请PCT/AU00/00565中有描述。
下面描述本发明的一个实施例，它是编码功能属性的标签形式。
标签包含与整体区域相关的或与标签相关的标记。
例如，一个或多个标记位为标签检测装置发信号提供反馈，指示与紧靠标签区域有关的函数，而检测装置不必查询区域的描述。
标签可包含一个或多个“激活区”位，指示标签附近中的特别子区在超链接区(例如图1中“递交”按钮的区域7)或其它的激活的页面元素。只要检测装置位于与特别设定位相关的子区，检测装置就提供反馈给用户，例如通过点亮“激活区”LED。当用户点击子区时检测装置提供进一步的反馈，以指示点击在“激活”子区。即使用户是离线操作，这也能为用户提供确认信息，即点击超链接成功。当捕捉到点击时，最终处理相关数字信息输入的页面服务器能知道用户接收到确认反馈，从而即使在点击和精确定义超链接区之间的击中测试失败时也能保证点击成功。页面服务器参考页面描述从数字信息位置样本中推断用户接收到了何种反馈。可选择地，每个位置样本包括实际遇到的相应“激活区”位的数值。
在“激活区”的点击或其它与“激活区”的交互作用也能向移动检测装置和/或基础站发信号以连接到网络，使点击或交互作用及时得到处理。
标签也包含一个或多个“签名区”位，指示标签附近的特殊子区是签名区。只要检测装置位于与特别设定位相关的子区，检测装置就能为用户提供反馈，例如通过点亮“签名区”LED。这能为用户提供反馈，说明系统已经捕捉到了签名。据此，用户知道反馈与真的签名区相关，从而知道不信任那个声称是签名区的区域，但不能产生恰当的反馈。没有这样的反馈，就能使用“特洛伊木马”通过一个画出区域假装是签名区偷取用户的签名。为了防止画出区域的标签中假“签名区”位的出现，位是由系统自动产生的。但是，为了防止假页面的成功使用，每个位置样本理想地包括实际遇到的相应“签名区”位的数值。如果页面服务器接收意料之外的“签名区”位，它就能报告是伪造品，并且最低限度它能将输入以真实签名对待，它的数字信息根本不作为申请，但反而用作鉴别用户身份和产生表格内容中数字签名的基础。
当然也能简单地根据页面描述在缺少标签中的功能区位的情况下产生“签名区”反馈，尽管有较大的执行时间。
通常标签的直径为几毫米。因此，在标签分辨率下定义功能区(例如激活区和签名区)是不理想的。为了克服这个问题，标签中很多标记位能用于定义特殊功能区，每个标记位对应标签附近的一个子区。一组这种标记位能定义一个位图，位图组织对应于相应子区的空间组织。子区通常完全平铺标签区，使任何标签区的子区都包括在一个功能区内。假设一个细分因子n，即一个方形标签由n×n个子区平铺成，则需要n2位的位图。
检测装置观察区的设计能保证在任何表面的位置捕捉到完整的标签，这仅在检测装置允许的平铺范围。因此观察区的中心位于完整标签的内部。而且，观察区的设计不保证一个以上的完整标签在任何特殊的位置成像。由于笔尖偏离光轴的距离至少是标签的直径，即为了防止它遮盖标签，它的位置位于成像的完整标签之外是可能的。
作为笔尖偏离观察区中心的结果，标签内的任何功能区位图实际上必须覆盖比标签区域大的区域。
如果假定笔尖的偏移为S，笔倾斜角为θ，则笔倾斜时的偏移为S′＝S/cosθ当倾斜增大时笔尖偏移也增大，当最大间距引起的倾斜为48度时，如我们的同在审查过程中的申请PCT/AU00/00569中描述的，最大笔尖偏移为S′＝3S/2如果标签直径为k，笔尖偏移S最小时等于标签直径，最大笔尖偏移为S′＝3k/2根据这个假设，观察区域(FOV)中心和笔尖跨越的最大数量的标签(或标签子区)可通过考虑各种中心到笔尖的矢量相对于方形标签阵列的排列进行分析。
在图中FOV表示为具有适当直径的圆，其中心用一个小的空心圆表示。包含FOV中心的激活标签用粗边框的方形表示。其它相关的标签用细边框的方形表示。笔尖的位置用实心圆表示。在表示零倾斜的图中，中心与笔尖的分离与标签直径相同；而在表示最大倾斜的图中，中心与笔尖的分离已在上面给出。FOV中心总是位于使跨越中心到笔尖矢量的标签数量最多的位置。笔尖所处的标签中示出了4个子区。
当中心到笔尖的矢量沿着标签对角线且笔是零倾斜时，如图6a所示，笔尖所处的标签沿对角线靠近激活标签。当笔处于最大倾斜时，如图6b所示，笔尖处于沿对角线下一个邻近的标签中。因为中心到笔尖的分离随着倾斜的增大迅速增大，而FOV的尺寸仅是缓慢增大，位于激活标签和笔尖所处标签之间的标签不能足够快地进入FOV以提供另外可供选择的激活标签。
当中心到笔尖矢量偏离标签对角线排列并且笔为零倾斜时，如图6c所示，笔尖所处的标签不在沿对角线靠近激活标签的标签上。当笔处于最大倾斜时，如图6d所示，笔尖处于相同的标签内，但在不同的子区内。
当中心到笔尖的矢量与标签平行并且笔处于零倾斜时，如图6e所示，笔尖处于超出激活标签两个标签的标签内。当笔处于最大倾斜时，如图6f所示，笔尖处于超出激活标签三个标签的标签内。但在这种情况下，靠近激活标签的标签提供了一个另外可供选择的激活标签，如图6e和6f所示。
图7a表示，当每个标签有一个子区时功能区位图的必然延伸。存储它需要25位。图7b表示当每个标签有4个子区时功能区位图的延伸。存储它需要96位。
总之，功能区位图中的一个位不必表示标签的一个子区，子区也没必要不重叠。这有时取决于功能区的意义以及它所用于控制的行为。例如，在“激活区”功能区用于指向应当联网的移动检测装置和/或基础站以使输入得到及时处理的情况中，不需要将功能区精确绘图，只要绘图在内即可。每个标签一个位能用于指示，当特殊标签激活时(即包含FOV中心)笔尖位于“激活区”是可能的。在此情况下，“子区”是半径为2S、中心位于标签上的圆，这符合前面的讨论。很明显，每个标签多于一个的位仍能用于定义多个子区。
通过将每个标签的子区数量减小到最少，功能区位图的大小明显被减小到最低程度。也可通过限制笔的允许倾斜范围将它减小到最低程度。相反地，如果笔尖偏移增大，位图的大小也能增大。
根据页面服务器通过基础站提供到笔的页面描述中的信息，笔当然也能提供基于功能区如激活区和签名区的反馈。尽管这个程序需要长的执行时间并且当笔离线时不起作用，但它的优点在于不消耗潜在的稀少的标签数据位。
参考优选的实施例和几个具体的可供选择的实施例对本发明进行了描述。但是，对于相关领域技术人员应该意识到，与这些具体描述的实施例不同的很多其它实施例也落在本发明的精神和范围内。因此，应该理解的是，本发明并不局限在本说明书中描述的具体实施例中，包括不局限在交叉引用的作为参考用的文献中。本发明的范围仪被所附的权利要求所限定。
权利要求
1.一种用于与计算机系统交互的页面，该页面包括表面；相对于所述表面限定的区域；和印刷在所述区域内的编码数据，其特征在于，所述编码数据包括多个印刷在所述表面的透视目标结构，其中，至少一些编码数据是所述区域的许多位置的指示，并且包括指示一部分区域的至少一个功能属性的第一数据，其中，第一数据的值与所述区域内的各部分的位置无关。
2.如权利要求1所述的页面，其特征在于，功能属性是指下面组中的至少一项，所述组包括超链接、超文本链接、按钮、绘图区、文本区和签名区。
3.如前述任一权利要求所述的页面，其特征在于，所述的第一数据的值对于同一个功能属性是相同的。
4.如前述任一权利要求所述的页面，其特征在于，一些编码数据也表示身份。
5.如权利要求4所述的页面，其特征在于，所述的身份表示区域中的位置。
6.如权利要求4所述的页面，其特征在于，所述的身份表示区域的身份。
7.一种产生如前面任一权利要求所述页面的方法，该方法包括将编码的数据应用到所述页面的表面上的一定区域内，至少一些编码数据是所述区域的许多位置的指示并且包括多个印刷在所述表面的透视目标结构和第一数据，该第一数据至少指示一部分所述区域的功能属性，第一数据的值与所述区域内的各部分的位置无关。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，功能属性指下面组中的至少一项，所述组包括超链接、超文本链接、按钮、绘图区、文本区和签名区。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述的第一数据的值对于同一个功能属性是相同的。
10.如权利要求7到9之一所述的方法，其特征在于，一些编码数据也表示身份。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的身份表示区域中的位置。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的身份表示区域的身份。
全文摘要
一种用于与计算机系统交互的表面，包括多个印刷在所述表面的透视目标结构，用以相对于所述表面的一定区域定位编码数据。一些编码数据是所述区域的许多位置的指示，并且包括指示一部分区域的至少一个功能属性的第一数据，其中，第一数据的值与所述区域内的各部分的位置无关。
文档编号H04N1/32GK1664768SQ20041008216
公开日2005年9月7日 申请日期2000年11月27日 优先权日1999年12月1日
发明者基亚·西尔弗布鲁克, 保罗·拉普斯顿 申请人:西尔弗布鲁克研究有限公司