手写智能输入笔的制作方法

本发明涉及一种笔，特别涉及一种手写智能输入笔。

背景技术：

由于电脑的普及和使用电脑的低龄化，越来越多的中国人人忽视了优秀的传统文化——书法，甚至出现了只会键盘打字而不会手写的尴尬情况。

信息化社会的到来，对于老年人来说存在难于逾越的困难——键盘输入。由于时代的原因，对老年人来说无论是五笔输入，还是拼音输入都是难于逾越的鸿沟。

对上肢存在缺陷的人来说，使用电脑同样存在键盘输困难的问题。

因此，为了保护优秀的传统文化——书法以及方便特殊人群使用电脑，研究发明新的手写输入笔具有十分重要的意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种手写智能输入笔。

本发明提供的技术方案为：手写智能输入笔，笔杆顶部设有USB接口，笔杆内至上而下依次安置有无线通讯模块、电源管理单元、中央处理器、识别转换器、电池、加速度传感器、激光灯、摄像头和LED灯，笔杆内中心设置有笔芯放置槽，笔芯放置槽安装有笔芯，中央处理器分别接摄像头、激光灯、加速度传感器、识别转换器、无线通讯模块和USB接口，中央处理器中设有存储单元，电源管理单元与电池连接，电源管理单元还分别连接中央处理器、摄像头、激光灯、加速度传感器、识别转换器、无线通讯模块、USB接口、LED灯；开始书写时，通过开启电源管理单元，启动中央处理器控制加速度传感器、激光灯、摄像头和LED灯进行数据采集；结束书写时，关闭中央处理器控制加速度传感器、激光灯、摄像头和LED灯停止数据采集；摄像头用于获取在纸面上书写的图片数据，激光灯的焦点在纸面上的位置以及加速度传感器的参数：加速度传感器相对纸面的偏航角、俯仰角，滚转角；激光灯和LED灯用于在低照度条件下帮助摄像头定位及清晰拍摄纸张上的标记；加速度传感器用于测量笔尖的运动参数：加速度，角速度；无线通讯模块上方设有麦克风，可用于录音，麦克风连接中央处理器；中央处理器用来综合加速度传感器、摄像头的书写数据进行处理，存放在存储单元中，通过识别转换器进行文字的处理识别，中央处理器还要处理、记录录音数据；并可将录音数据通过USB接口或无线通讯模块传输到其它计算设备上；电源管理单元用于给各功能电路供电，并且进行充电管理；外部可通过USB接口给电池充电。特别地，所述笔杆中部与笔芯放置槽对应处通过螺纹活性连接，方便人们更换笔芯，给人们的使用带来便捷。

所述手写智能输入笔在不使用笔芯隔空书写的情况下，以激光灯的焦点作为参照，通过加速度传感器和摄像头记录焦点的运动轨迹，记录书写笔迹。

所述识别转换器包括 ：

OCR 算法模块，与所述中央处理器相连接，用于将图像信号识别为源语言文字字符码 ；

字典数据库，与所述中央处理器相连接，用于根据 OCR 算法模块识别的源语言文字字符查询目标语言解释 ；

控制器，与所述中央处理器相连接，用于产生控制信号，从而控制图像的采集 ；

显示屏，与所述中央处理器相连接，用于显示目标语言解释和操作提示。

本发明的识别转换器截取第一个单词，通过 OCR 转换和字典查找，将目标语言解释显示在显示屏上。完成一个取词-识别-翻译-显示的过程，实现了能够灵活的采集大和小的文字图像，并且实现了快速的采集，能够非常方便的将采集到的图像识别为源语言单词，快捷的转换为目标语言解释。

所述手写智能输入笔还包括无线充电模块，无线充电模块与电源管理单元连接，所述电池是充电电池，可通过电源管理单元和无线充电模块对电池进行充电，无线充电模块通过接收电磁波并将电磁波转换为电能给所述充电电池充电。

所述手写智能输入笔的笔杆于笔尖所处的端面为倾斜的弧面，位于所述弧面下端设有第一通孔，位于第一通孔左右两侧对称设置有第二通孔和第三通孔，所述第一通孔上方设有第四通孔。

所述第一通孔穿设连接有笔芯，第二通孔和第三通孔穿设连接LED灯，第四通孔连接摄像头和激光灯。

所述手写智能输入笔的笔杆依次设有按键开关、显示屏、指示灯和天线信号形状的防滑纹。

所述电池的电压信号点亮、熄灭、改变色彩或闪烁所述电量指示灯。

本发明提供的手写智能输入笔，可通过手写、扫描、编译、无线传输达到智能输入的目的。本发明与传统的笔一样具有笔芯，用于在纸上书写；笔端具有摄像头，用于对书写的文字进行扫描采集；手写智能输入笔内置识别转换器能够对文字进行即时识别，经处理的文字及采集的图片数据可通过中央处理器转换成信号经无线通讯模块或USB接口发送到电脑，并通过计算机识别采集的图像，从而实现智能识别和实现智能输入；具有一个开关控制按键，长按3秒为电源管理模块的开启和关闭，轻触即为中央处理器的开启和关闭用以开启和关闭智能输入功能，连续轻触两次实现输入模式的转换；在电脑端有一个信号接收器，接插在电脑的USB端口，用于接收智能笔发射出来的信号；内置锂电池，在笔端具有USB端口，用于给锂电池充电，或通过无线充电模块进行充电。

本发明通过手写的方式实现了键盘输入的功能，对传承优秀传统文化，对键盘输入存在障碍的人士具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图中：1- USB接口，2-无线通讯模块，3-电池，4-电源管理单元，41-无线充电模块，5-中央处理器，51-存储单元，6-识别转换器，61-显示屏，7-加速度传感器，8-激光灯，9-摄像头，91-第四通孔10-笔芯放置槽，101-第一通孔，11-麦克风，12-LED灯，121-第二通孔，122-第三通孔，13-按键开关，14-指示灯，15-防滑纹。

具体实施方式

如图1-3所示，本实施例提供手写智能输入笔，笔杆顶部设有USB接口1，笔杆内至上而下依次安置有无线通讯模块2、电源管理单元4、中央处理器5、识别转换器6、电池3、加速度传感器7、激光灯8、摄像头9和LED灯12，笔杆内中心设置有笔芯放置槽10，笔芯放置槽10安装有笔芯，中央处理器5分别接摄像头9、激光灯8、加速度传感器7、识别转换器6、无线通讯模块2和USB接口1，中央处理器5中设有存储单元51，电源管理单元4与电池3连接，电源管理单元4还分别连接中央处理器5、摄像头9、激光灯8、加速度传感器7、识别转换器6、无线通讯模块2、USB接口1、LED灯12；开始书写时，通过开启电源管理单元4，启动中央处理器5控制加速度传感器7、激光灯8、摄像头9和LED灯12进行数据采集；结束书写时，关闭中央处理器5控制加速度传感器7、激光灯8、摄像头9和LED灯12停止数据采集；摄像头9用于获取在纸面上书写的图片数据，激光灯8的焦点在纸面上的位置以及加速度传感器7的参数：加速度传感器7相对纸面的偏航角、俯仰角，滚转角；激光灯8和LED灯12用于在低照度条件下帮助摄像头9定位及清晰拍摄纸张上的标记；加速度传感器7用于测量笔尖的运动参数：加速度，角速度；无线通讯模块2上方设有麦克风11，可用于录音，麦克风11连接中央处理器5；中央处理器5用来综合加速度传感器7、摄像头9的书写数据进行处理，存放在存储单元51中，通过识别转换器6进行文字的处理识别，中央处理器5还要处理、记录录音数据；并可将录音数据通过USB接口1或无线通讯模块2传输到其它计算设备上；电源管理单元4用于给各功能电路供电，并且进行充电管理；外部可通过USB接口1给电池3充电。特别地，所述笔杆中部与笔芯放置槽10对应处通过螺纹活性连接，方便人们更换笔芯，给人们的使用带来便捷。

所述手写智能输入笔在不使用笔芯隔空书写的情况下，以激光灯8的焦点作为参照，通过加速度传感器7和摄像头9记录焦点的运动轨迹，记录书写笔迹。

所述识别转换器6包括 ：

OCR 算法模块，与所述中央处理器5相连接，用于将图像信号识别为源语言文字字符码 ；

字典数据库，与所述中央处理器5相连接，用于根据 OCR 算法模块识别的源语言文字字符查询目标语言解释 ；

控制器，与所述中央处理器5相连接，用于产生控制信号，从而控制图像的采集 ；

显示屏61，与所述中央处理器5相连接，用于显示目标语言解释和操作提示。

本发明的识别转换器6截取第一个单词，通过 OCR 转换和字典查找，将目标语言解释显示在显示屏61上。完成一个取词-识别-翻译-显示的过程，实现了能够灵活的采集大和小的文字图像，并且实现了快速的采集，能够非常方便的将采集到的图像识别为源语言单词，快捷的转换为目标语言解释。

所述手写智能输入笔还包括无线充电模块41，无线充电模块41与电源管理单元4连接，所述电池3是充电电池3，可通过电源管理单元4和无线充电模块41对电池3进行充电，无线充电模块41通过接收电磁波并将电磁波转换为电能给所述充电电池3充电。

所述手写智能输入笔的笔杆于笔尖所处的端面为倾斜的弧面，位于所述弧面下端设有第一通孔101，位于第一通孔101左右两侧对称设置有第二通孔121和第三通孔122，所述第一通孔101上方设有第四通孔91。

所述第一通孔101穿设连接有笔芯，第二通孔121和第三通孔122穿设连接LED灯12，第四通孔91连接摄像头9和激光灯8。

所述手写智能输入笔的笔杆依次设有按键开关13、显示屏61、指示灯14和天线信号形状的防滑纹15。

所述电池3的电压信号点亮、熄灭、改变色彩或闪烁所述电量指示灯14。

本实施的手写智能输入笔的大致工作流程如下：

开启智能输入笔，可根据设定应用程序可以切换以下 3个模式，分别送信各自的值，多值感应模式 ：通过连续轻触按键开关13两次切替手写文字识别、隔空书写以及语音输入三种模式；

在手写文字识别模式下，开始写字时，通过笔芯在纸张上书写形成文字或图像，通过开启中央处理器5，控制加速度传感器7、摄像头9、激光灯8，通过摄像头9对数据进行采集，其中加速度传感器7以及激光灯8辅助摄像头9进行定位对焦，LED灯12辅助照明；书写完毕后，关闭中央处理器5，控制加速度传感器7、激光灯8、摄像头9和LED灯12停止数据采集。摄像头9获取的数据，通过识别转换器6截取词汇，通过 OCR 转换和字典查找，将目标语言解释显示在显示屏61上，完成一个取词-识别-翻译-显示的过程。

在隔空书写模式下，开始写字时，通过开启中央处理器5，控制加速度传感器7、摄像头9、激光灯8，通过摄像头9对激光灯8的激光焦点的运动轨迹进行采集，其中加速度传感器7辅助摄像头9进行定位对焦，LED灯12辅助照明；书写完毕后，关闭中央处理器5，控制加速度传感器7、激光灯8、摄像头9和LED灯12停止数据采集。在采集的过程中，中央处理器5对加速度传感器7的加速度数据进行卡尔曼滤波，校正加速度传感器7本身的零偏和重力加速度的影响，得到真实的线加速度数据；利用摄像头9获取的数据，求解出加速度传感器7的航向角，滚转角，俯仰角；最后，处理器根据航向角，滚转角，俯仰角等数据计算出笔尖相对于纸面的加速度数据，并对加速度进行二次积分，求出笔尖在纸面上的运动轨迹，最后以帧为单位传输到识别转换器6中完成识别-翻译-显示的过程。

在语音输入模式下，中央处理器5打开麦克风11，进行声音数据的采集和处理，处理后的声音数据按时间轴独立存放在存储单元51中。在完成书写后，用户可根据需要，通过USB接口1将音频数据传输到计算机设备中进行语音识别。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本发明中所有未详尽描述的技术细节均可通过任一现有技术实现。