专利名称：多功能数码笔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及手持式点读笔产品，更具体地说，涉及一种具有点笔、扫描翻译等功能的多功能数码笔。
背景技术：
目前，点读笔的典型应用是对有声图书进行“点读”。点读笔“点读”有声图书的不同位置时，能发出针对所点读位置的解说声音，使普通图书 变成有声图书，对语言学习非常有用。点读笔需要和专门印刷的图书配套使用，其点读原理可参阅中国专利ZL200920129247. 8(名称为基于光学识别的点读学习机)，具体包括以下步骤(I)对图书进行分色印刷时加印一层肉眼几乎看不见的炭黑色“底码”。(2)底码由具有不同“图式”的小图块均匀排布形成。对不同发声部位，小图块的“图式”不同，每种“图式”都具有唯一的“编号”。(3)点读笔“点读”不同位置时，由笔内的显微摄像头拍摄所点读部位的图像，借助红外滤色技术将红、绿、蓝杂色去掉，使拍摄的图像中只剩下碳黑色的底码“图式”。(4)对拍到的炭黑色“图式”进行识别，得到拍摄到的“图式”的“编号”。(5)以得到的“编号”检索预先存储在点读笔内的复合电子文件，找到该“编号”对应的声音数据播放出来。以专业术语讲，上面所说的“底码”实际是一种“二维隐形码”;所谓小图块的“图式”是二维码中的“码字”;而“图式”的“编号”则是码字的“码值”。因此，点读笔实际上是结合了光学显微摄像技术、二维隐形码技术、分色印刷技术、红外滤色技术和多媒体音视频技术的复合技术产品。目前，彩色印刷均采用分色印刷技术，加印一层“底码”几乎不增加印刷成本。因此，掌握了二维隐形码技术、显微摄像技术和二维码解码技术，就能设计出能让普通图书开口说话的点读笔。深入一步，点读的图书千千万万，每本图书都有几百、上千甚至数万个不同点读位置，要对这些位置进行标识，二维码的“码值”总量必须很多。“码值”总量在二维码里称为“码量”，对于一种设计好的二维码来说，其“码量”大小是一项重要指标。另一方面，碳黑色的“底码”对精美印刷的主题画面毕竟是一种干扰，为使肉眼难于察觉到“底码”的存在，又要求二维码的“码字”越简单越好。这是一对矛盾，需要在二维码设计时精心研讨。在申请号为201010230910.0(名称为隐形二维码的编码方法、印刷品、及识读方法)的实用新型专利申请中，公开了一种适合本实用新型应用的二维码技术方案。然而，现有的点读笔产品仅具有点读功能，所以主要用于与低幼读物配合，例如与学龄前儿童图书配合使用。其功能太单一，无法作更多推广应用
实用新型内容
[0013]本实用新型要解决现有点读笔功能过于单一的问题，提供一种具有更多功能的多功能数码笔。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种多功能数码笔，包括笔杆，所述笔杆的前端装有第一拍摄镜头，所述笔杆表面装有电源开关键，所述笔杆内装有隐形码识别模块、点读存储模块、点读处理模块、语音输出模块、以及供电电池；其中，所述笔杆表面还装有显示模块 以及用于实现功能切换/控制的控制按键；所述笔杆内还装有与所述第一拍摄镜头连接、用于从拍摄图像中识别出文字信息的文字识别模块，用于存储翻译所需字典/词典数据的翻译存储模块，以及用于根据所述文字识别模块输出的信息从所述翻译存储模块中查出对应的字典/词典信息并输出至所述语音输出模块和/或显示模块的翻译处理模块。本实用新型所述的多功能数码笔中，所述笔杆的前端还可装有用于书写的书写笔芯；所述笔杆内还可装有与所述第一拍摄镜头连接、用于从拍摄图像中识别出隐形码信息及书写笔迹信息的书写识别模块，用于保存所述书写识别模块所输出的隐形码信息及书写笔迹信息数据的书写存储模块，以及用于根据所述书写识别模块输出的信息控制完成相应的存储、读取功能的书写控制处理模块。本实用新型所述的多功能数码笔中，所述笔杆内还装有麦克风，与所述麦克风连接的录音处理模块，以及用于存储录音数据的录音存储模块。所述笔杆内还装有用于实现普通拍摄功能的第二拍摄镜头，与所述第二拍摄镜头连接的摄录处理模块，以及用于存储摄录所得视频数据的摄录存储模块。本实用新型所述的多功能数码笔中，所述书写笔芯为可伸缩结构；或者，可在所述笔杆的前端还装一个套在所述笔芯外围的可伸缩滑块，其伸出时略长于所述笔芯的伸出长度；所述笔杆表面还装有用于实现充电及USB通讯一体结构的插座；还可在所述笔杆表面设一个箍状结构、可移动而盖住或露出所述一体插座的滑动盖。从上述技术方案可以看出，本实用新型的多功能点读笔中，共用同一个第一拍摄镜头，可实现点读、扫描翻译等功能，并可进一步实现书写记录、录音摄像等功能，从而成为名符其实的多功能点读笔。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图I是本实用新型一个优选实施例中多功能数码笔的整体结构示意图；图2是图I所示多功能数码笔的笔头结构示意图；图3是同步与录时识别笔尖坐标的不意图；图4是翻译文字识别时的扫描拼图示意图；图5(a)、图5(b)是扫描拼图时笔尖定位板滑入、滑出的示意图；图6是本实用新型一个优选实施例中多功能数码笔的原理框图。
具体实施方式
本实用新型的多功能数码笔，是在传统的点读笔基础上升级扩展形成的多媒体电子产品，其功能已不限于点读，应用范围更不限于幼儿，几乎可以面向全社会。[0027]本实用新型一个优选实施例中，多功能数码笔的原理如图6所示，其中，左上部的第一拍摄镜头、隐形码识别模块、点读处理模块、主控处理模块依次连接，再配合点读存储模块、语音输出模块、供电电池等，即可实现传统点读笔的基本功能。其中的语音输出模块包括语音处理模块、喇叭、以及耳机接口。从图6中可以看出，除传统电源开关按键外，其中还包括显示模块以及用于实现功能切换/控制的控制按键；参见图6的左下部，第一拍摄镜头还连接到文字识别模块，后者用于从拍摄图像中识别出文字信息、再传送给翻译处理模块，图中的翻译存储模块用于存储翻译所需字典/词典数据，翻译处理模块可根据文字识别模块输出的信息、从翻译存储模块中查出对应的字典/词典信息，并输出至语音输出模块作语音提示，和/或输出至显示模块进行显示。本实施例中，笔杆的前端还装有用于书写的书写笔芯，相应地，参见图6的左中部，在笔杆内还装有书写识别模块、书写存储模块和书写控制处理模块书写识别模块用于 从拍摄图像中识别出隐形码信息及书写笔迹信息，书写存储模块用于保存所述书写识别模块所输出的隐形码信息及书写笔迹信息数据，书写控制处理模块则用于根据所述书写识别模块输出的信息控制完成相应的存储、读取功能的。从图6中可以看出，其中还包括麦克风，与麦克风连接的录音处理模块，以及用于存储录音数据的录音存储模块；另外还包括用于实现普通拍摄功能的第二拍摄镜头，与第二拍摄镜头连接的摄录处理模块，以及用于存储摄录所得视频数据的摄录存储模块。本实施例中，录音存储模块与摄录存储模块合并为录音/摄录存储模块。具体实施时，图6中所示的点读存储模块、书写存储模块、翻译存储模块可合并为同一个存储器；所述的隐形码识别及点读处理模块、书写识别及书写控制处理模块、文字识别及翻译处理模块、录音处理模块、普通摄录处理模块、语音处理模块等都可以集成到主控处理器里，以一片SoC多媒体处理器取代。图6中所示多功能点读笔的主要功能包括(I)图书点读这是普通点读笔的功能，可以对专门印刷的有声读物进行点读。与目前点读笔采用幼儿教材相比不同的是采用的有声读物有所扩展，使之适于多种用户群体。比如，阿拉伯国家的穆斯林可以点读古兰经等。(2)书写记录、同步写录由于多功能数码笔前端装有普通笔芯，可以象普通笔一样在纸上随意书写。不同的是本实用新型中采用的“纸”是印有二维隐形码的专用纸装订的笔记本。书写过程中可以点击纸上印刷的“图标”随时对现场进行录音、录像，所录的内容与书写的笔迹同步。想播放时，用多功能数码笔点击不同书写部位则自动播放该部位对应的声音或视频，不必在录制的大堆文件里艰难查找。特别是，书写的笔迹可以和录制的音视频文件一起原样不变地传入电脑，在电脑上重现。一则便于保存归档；二则方便随意“点播”，即在电脑上对重现的笔记本各页用鼠标点击不同位置，可播放对应的声音或视频文件。这样，多功能数码笔使得单一的手写笔录变成了立体的场景摄录，使得课堂笔记、商务谈判中简单的文字记录变成音视频融合的全方位收录。(3)扫描翻译[0038]看书时，遇到不认识的汉字或单词，可以用多功能数码笔对其以轻轻“划”过的方式进行扫描，得到该汉字或单词的图片，再调用识别软件和词典软件进行翻译，然后在屏幕上显示。这种功能不仅对于学生有用，对成人同样有用。国人经常遇到不认识的汉字，甚至退休的老头老太，看国学读物时也会遇到不认识的文言文字，这时用多功能数码笔轻轻一划，就能得到解释，非常方便。本实用新型一个优选实施例中，多功能数码笔的整体结构如图I所示，其主体为笔杆101，在笔杆101表面设有多个按键102、显示屏103、麦克风孔104 (内装有麦克风)、第二拍摄镜头105 (用于实现普通拍摄功能)、喇叭106、耳机与USB —体插座(图中隐藏未示出)、滑动盖107，在笔杆101的前端设有笔头108、以及书写笔芯202。其中，麦克风孔104下的麦克风用来实现录音，普通摄像头105则可进行现场拍照或摄像。本实施例中，将耳机接口与USB接口合二为一，成为一体插座(图中未示出)，并被箍状结构的滑动盖107所盖住，使用时可将滑动盖107向下滑动以露出插座；该一体插座 用于与电脑通讯，以便笔迹数据、音频数据、视频数据等可在多功能数码笔与电脑间进行传输。语音输出方面，平时由喇叭106发音，想欣赏高质量音乐时可插入耳机聆听。具体实施时，也可取消上述滑动盖107结构,此时一体插座会暴露于外部。图I中所示笔头108的内部如图2所示，从图中可以看出，该笔头部分包括外壳201、笔芯202、防尘及红外滤光镜片203、以及第一拍摄镜头(用于实现识别拍摄功能)，该第一拍摄镜头具体包括镜头204、镜筒205、图像传感器206、传感器电路板207、主电路板208、柔性连接电路209及红外发光二极管210。纸面上W区域的图画经镜头204在图像传感器206上成像，经传感器电路板207及柔性连接电路209传输到主电路板208，由主电路板208上的电路进行处理，实现上面所述的功能。摄像的光源由红外放光二极管210提供，与防尘及红外滤光镜片203配合将炭黑色之外的杂光滤掉，使拍摄的图像只剩下炭黑色的二维隐形码。本实施例中，应选用比较柔软的书写笔芯，使之能够适当弯曲地装置于笔芯安装腔内；从图中可以看出，其中笔芯的尖部会露出笔头201之外、且不影响拍摄效果。具体的结构设计时，应使得书写时镜头204正好可以拍到笔尖处的二维码。由于笔尖和镜头位置固定，所以拍到的图像中笔尖的相对位置是固定不变的，这是计算笔尖与识别到的码字的基准码元之间的距离偏差的依据。镜头204的拍摄面积应设计得足够大，以便扫描翻译时图中的宽度W能覆盖要翻译的文字。具体实施时，还可设置特别的笔芯结构，以便在点读或扫描翻译时，将笔芯109缩回以免染污纸面。也可以采用如图5(a)、图5(b)所示的围绕笔芯的滑块501，书写时滑块501位于图5(a)所示的位置502，不影响书写；点读或扫描时推动该滑块向下滑出定位到图5(b)所示的位置503，与笔尖平齐或稍长于笔尖，使笔尖不能与纸面接触，且使滑块501的下端部可用作扫描的标尺或定位板。为实现书写记录及同步写录，印刷笔记本时在笔记本的每张页面上按行列矩阵式均匀排布二维隐形码，排布的二维码的码值逐列逐行增加，使得每个不同码值的二维隐形码的码字在纸面上的x、y坐标位置都是预先知道的。这样，书写的同时多功能数码笔的摄像头对着书写部位的纸面不断拍照，连续识别笔尖部位的二维隐形码的码值和笔尖与码字的相对位移，换算出笔尖在纸面上移动的一系列坐标值，将书写的笔迹变换成一串串坐标值队列。书写时录制的音视频数据与坐标值混杂一起，按预定格式组织，使得点击书写部位时能够检索到对应的音视频数据。笔迹和音视频数据传入电脑后，以专门设计的软件处理这些数据，即可在电脑上再现书写的笔迹，并能按照相互的顺序找到对应的音视频数据播放出来。同步写录时使用的笔记本是专门印刷的，每一页都按行列以矩阵式均匀布满二维隐形码。以32开笔记本为例，130X 183m m2的幅面，以申请号为201010230910. 0的实用新型专利提出的二维隐形码的码字尺寸为例，每页需(96X136 = ) 13056个码字，100页需要1305600个码字。通常一个人会用到多达20本笔记本，对不同笔记本如果每一页排布不同码值的码字，要求二维隐形码的码量不小于1305600X20 = 26112000。还要考虑到，面向社会推广时，用到的笔记本肯定不止20本，且会有不同规格的需求，这就要求二维隐形码的码量远大于26112000。目前现有的二维隐形码中，申请号为201010230910.0(名称为隐形二维码的编码方法、印刷品、及识读方法)的专利申请中所公开的技术方案可满足这种要求。如图3所示，使用本实用新型的多功能数码笔在专用纸上书写时，连续对笔尖位置的二维码进行识别，根据得到的码值可换算该码字的基准码元在纸上的X、I坐标。再根据笔尖在拍摄图像的位置与基准码元位置的偏差可进一步算出更精细的笔尖位置。比如，图3中301是专用纸面上当前书写位置的局部区域，302是多功能数码笔在某一位置时拍摄的图像，笔尖固定在拍摄图像的上边缘中央303处。这时识别到的是如图中所示的码字304，其基准码元305距笔尖位置303的偏差是(dxl，dyl)像素。稍后多功能数码笔移到下一位置又拍下一幅图像如306，这时笔尖移到新图的上边缘中央307处。这幅图像里，识别到的码字如308所示，此码字308的基准码元309与新的笔尖位置307的偏差是(dx2，dy2)。印刷书写纸时已经知道两个码字的基准码元305、309的坐标分别是(x，y)和(u，v)，那么图3中两个笔尖位置303和307的坐标应分别是(x+dxl, y+dyl)和(u+dx2, v+dy2)。由于码字坐标和笔尖偏差坐标都是以像素为单位的，故书写坐标的理论分辨率是摄像头的像素分辨率，可见定位笔尖的分辨率是非常高的。只要拍摄的速度足够快(以现有技术很容易实现)，就能完美再现非常精细的笔迹。扫描翻译的技术关键是将连续拍摄的一串图像“拼接”成一幅包含要翻译的文字的图像，接下来的识别和翻译都已经是成熟的技术。要说明的只是“拼接”技术。在扫描翻译时，如果要扫描的文字如图4a。多功能数码笔对其扫描后将拍到一连串图像，假若如图4b所示(实际扫描时拍摄的图像会更为密集)，其中每幅图像都和前后的图像有一块相同的局部区域。比如，图4b中第一幅图和第二幅图的灰线框内部分是相同的，于是可把两幅图按这两部分重合叠放在一起(如图4c)，两幅图就拼接起来了。以同样方法对其他各幅图进行处理，就可把一连串小图像拼接成包含完整文字的大图像。然后，调用识别程序和词典程序即可对其进行翻译。当然，拼接过程中还需要对文字进行首尾截断、消噪、校正等处理，这些均属成熟技术，此处不再赘述。针对图I所示的多功能数码数，其一体化的结构目前可做到直径15mm，对男性来说是可以接受的笔杆直径，但对于小孩和女性则显得有点粗。为解决这一问题，还可以加入无线模块，将大量数据处理工作转由配套的外置机完成。外置机可放在桌面上，外出时可放在口袋里，不必手握，这样笔杆就可做得与普通笔一样 粗细。
权利要求1.一种多功能数码笔，包括笔杆，所述笔杆的前端装有第一拍摄镜头，所述笔杆表面装有电源开关键，所述笔杆内装有隐形码识别模块、点读存储模块、点读处理模块、语音输出模块、以及供电电池；其特征在于， 所述笔杆表面还装有显示模块，以及用于实现功能切换/控制的控制按键； 所述笔杆内还装有用于存储翻译所需字典/词典数据的翻译存储模块； 所述笔杆的前端还装有用于书写的书写笔芯； 所述笔杆内还装有麦克风，以及用于存储录音数据的录音存储模块。
2.根据权利要求I所述的多功能数码笔，其特征在于，所述笔杆内还装有用于实现普通拍摄功能的第二拍摄镜头，以及用于存储摄录所得视频数据的摄录存储模块。
3.根据权利要求I所述的多功能数码笔，其特征在于，所述书写笔芯为可伸缩结构。
4.根据权利要求I所述的多功能数码笔，其特征在于，在所述笔杆的前端还装有一个套在所述笔芯外围的可伸缩滑块，其伸出时略长于所述笔芯的伸出长度。
5.根据权利要求I所述的多功能数码笔，其特征在于，所述笔杆表面还装有用于实现充电及USB —体结构的一体插座。
6.根据权利要求5所述的多功能数码笔，其特征在于，所述笔杆表面还设有一个箍状结构、可移动而盖住或露出所述一体插座的滑动盖。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能数码笔，为解决现有点读笔功能过于单一的问题，本实用新型的多功能数码笔中除包含传统点读笔所需电路外，还装有显示模块、控制按键，并装有用于实现扫描翻译功能的文字识别模块、翻译存储模块、以及翻译处理模块；还可进一步装设用于实现书写记录功能的书写识别模块、书写存储模块、以及书写控制处理模块。可见，本实用新型的多功能点读笔中共用同一个第一拍摄镜头，可实现点读、扫描翻译等功能，并可进一步实现书写记录、录音摄像等功能，从而成为名符其实的多功能点读笔。
文档编号B43K29/20GK202472687SQ20112043293
公开日2012年10月3日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者刘建生 申请人:刘建生