本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学数码笔。
背景技术：
随着信息技术的飞速发展，人们日益普遍地使用计算机来生产、处理、交换和传播各种形式的信息。信息技术逐渐改变着人们传统的生活习惯。传统的利用纸张和笔进行书写的方式无法进行信息化处理，因此无法满足人们的需要。
现有技术中一般通过数码笔实现书写笔迹的数字化存储和识别。然而，现有技术中的数码笔由于用户使用时倾斜角度不同以及光照条件不同等,容易出现获取到的位置编码图案不符合识别要求,从而导致识别精度下降的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种光学数码笔，以解决现有技术中的数码笔识别精度低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种光学数码笔，所述光学数码笔包括：多个光学模块、判断模块、处理模块和控制模块；
所述光学模块包括图像传感器和光源；
所述图像传感器用于，捕获所述光学数码笔笔尖经过的位置编码图案的图像；
所述光源用于，当所述图像传感器捕获所述光学数码笔笔尖经过的位置编码图案的图像时，照亮成像区域；
所述判断模块用于，判断所述图像传感器捕获的位置编码图案的图像质量，生成图像质量参考值，当所述图像质量参考值低于预设质量阈值时，生成第一判断参数发送给所述控制模块；
所述判断模块还用于，当所述图像质量参考值高于预设质量阈值时，生成第二判断参数发送给所述处理模块；
所述控制模块用于，根据所述第一判断参数控制一个或多个光学模块开启或关闭；
所述处理模块用于，根据所述第二判断参数对所述位置编码图案进行解码，从而得到所述光学数码笔笔尖经过的位置信息，根据所述位置信息生成运动轨迹图像。
进一步的,所述判断模块具体用于，将所述图像划分成多个单位图像，生成每个单位图像的单位图像质量参考值，将所述单位图像质量参考值组合生成所述图像质量参考值。
进一步的,所述控制模块还用于接收用户输入的操作指令，根据所述操作指令执行相应的动作。
进一步的,所述光学数码笔还包括图像预处理模块，用于对所述图像传感器捕获的图像进行去噪处理，并将处理后的图像发送给所述判断模块。
进一步的,所述光学数码笔还包括通信模块，用于将所述处理模块生成的运动轨迹图像发送到外部设备进行显示。
进一步的,所述光学数码笔还包括音频输出模块，用于调用所述处理模块生成的运动轨迹对应的音频文件并播放。
进一步的，所述光学数码笔还包括存储模块，用于存储所述处理模块生成的运动轨迹图像。
进一步的,所述光学数码笔还包括电源模块，用于为所述光学模块、判断模块、处理模块和控制模块供电。
本发明实施例提供的光学数码笔，能够对获取到的位置编码图像的图像质量进行判断，当图像质量不符合识别要求时，转换不同的光学模块获取图像，从而提高了位置识别的准确度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光学数码笔的结构示意图；
图2a为本发明实施例提供的光学数码笔中的光学模块排布示意图；
图2b为本发明实施例提供的光学数码笔中的光学模块排布示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例提供的光学数码笔的结构示意图。如图1所示，包括：光学模块1、光学模块2、判断模块3、处理模块4和控制模块5。
光学模块1包括图像传感器11和光源12；光学模块2包括图像传感器21和光源22；图像传感器11捕获光学数码笔笔尖经过的位置编码图案的图像；当图像传感器11捕获光学数码笔笔尖经过的位置编码图案的图像时，光源12照亮成像区域。
在一个具体的实施例中，数码笔具有彼此以一定距离设置的图像传感器以及以一定距离设置的两个光源。光源和传感器可以呈现不同的几何排布方式。其中，光源的设置方式可以有多种。只要它们能够照亮表面上的希望的区域并且只要它们彼此以一定距离被设置以提供照明特性的空间改变，就可以在任意配置中放置它们。每个光学模块中的光源和图像传感器的数量介意根据具体需要进行设置。图2a为本发明实施例提供的光学数码笔中的光学模块排布示意图；如图所示，201、202为光源，203为图像传感器。图2b为本发明实施例提供的光学数码笔中的光学模块排布示意图；如图所示，204、206为光源，205为图像传感器。
判断模块3判断图像传感器11捕获的位置编码图案的图像质量，生成图像质量参考值，当图像质量参考值低于预设质量阈值时，生成第一判断参数发送给控制模块；当图像质量参考值高于预设质量阈值时，生成第二判断参数发送给处理模块。
具体的，判断模块3将图像传感器11捕获的位置编码图案的图像划分成多个单位图像，生成每个单位图像的单位图像质量参考值，将单位图像质量参考值组合生成图像质量参考值。当图像质量参考值低于预设质量阈值时，生成第一判断参数发送给控制模块；当图像质量参考值高于预设质量阈值时，生成第二判断参数发送给处理模块。
在一个具体的实施例中，判断模块3对图像传感器11捕获的位置编码图案的图像的质量进行判断时，可将图像分成较小的部分或单元，并且对于每个单元确定最大强度值或平均强度。然后可使用单元的组合的结果以确定图像传感器或其一部分是否由于镜面反射光致盲使得要实施向另一图像捕获状态的切换。组合的结果可以例如为最大强度值等于最高可能的强度值的单元的数量。然后，为了评定是否应实施切换，可将该组合的结果与预定的阈值相比较。可以基于来自图像的不同部分的强度值在数码笔中执行曝光控制。基于强度值确定图像质量的过程可利用在曝光控制过程中计算的中间结果，或者，作为单独的过程被实施。
在另一实施例中，在用于解码的图像的捕获之间，以低强度短暂地接通笔的光源。然后，读取传感器的2x2像素的一个或更多个小的部分，并且，基于读取的部分的像素的强度值，评定镜面反射光是否到达传感器，这又导致是否切换图像捕获状态的决定。由于只需要从传感器读取少许的像素，因此可以在非常短的时间内实现，从而降低了光源的功耗。
其中，第一判断参数表明图像传感器11获取到的图像质量不符合准确解码的要求，因此需要向控制模块5发送第一判断参数。控制模块5根据第一判断参数生成控制信号，根据控制信号关闭光学模块1和/或开启光学模块2采集图像。
第二判断参数表明图像传感器11获取到的图像质量符合准确解码的要求，判断模块3将第二判断参数发送给处理模块4,处理模块4根据第二判断参数对位置编码图案进行解码，得到光学数码笔笔尖经过的位置信息，根据位置信息生成运动轨迹图像,从而实现了手写笔迹的数字化显示。
在一个具体的实施例中，由于尖端仅是笔和书写表面之间的接触点，因此，在笔的使用过程中，笔的取向会明显改变。笔的取向可由倾角和斜角限定。当来自光源的光到达书写表面时，光的一部分将被镜面反射，即以与入射光的角度相同的角度被反射，并且，一部分将穿入书写表面并且散射回去。相对量依赖于表面的特性，但是，光亮表面会导致较高量的镜面反射光。一些类型的调色剂和印刷墨也会具有相同的效果。由于光沿所有的方向被散射回，因此，与入射到表面上的光的量相比，沿任意给定的方向辐射的光的量相对较低。
对于笔的某些倾斜角度，图像传感器的光轴可与来自书写表面的镜面反射光的方向一致。由于与书写表面的光的散射相关的损失，因此，镜面反射光的亮度远高于到达图像传感器的散射光的亮度。图像因此由明亮的镜面反射光支配，这使得难以或者甚至不可能辨别设置于表面上的任何图案，从而导致图像传感器获取到的图像的质量无法满足解码的要求。此时，判断模块3将向控制模块5发送第一判断参数。控制模块5根据第一判断参数生成控制信号，根据控制信号关闭光学模块1和/或开启光学模块2采集图像。
通过提供具有可在至少两种图像捕获状态之间调整的光学模块的光学数码笔可以避免或至少减少镜面反射光的效果，在至少两种图像捕获状态中通过不同的几何布置的图像传感器和光源来捕获图像。由于对于在不同的图像捕获状态中的笔的不同取向出现镜面反射光的问题，因此，可通过选择性地使用图像捕获状态来避免问题。
需要说明的是，本发明实施例以两个光学模块为例，在两个光学模块之间进行切换，光学模块中光源和图像传感器的具体排布方式本领域技术人员可以根据需要进行设置，在两个以上光学模块之间进行切换的技术方案不脱离本发明的思想，均认为属于本发明技术方案范围之内。
控制模块5还用于接收用户输入的操作指令，根据操作指令执行相应的动作。例如，根据用户输入的开启指令，启动光学数码笔的各个部分开始工作；根据用户输入的关闭指令，关闭光学数码笔的各个部分。
另外，光学数码笔还包括图像预处理模块，预处理模块接收图像传感器发送的图像，对该图像进行去噪处理，并将处理后的图像发送给判断模块3。
光学数码笔还包括通信模块，用于将处理模块生成的运动轨迹图像发送到外部设备进行显示。
在一个具体的实施例中，光学数码笔可以通过有线或者无线通讯方式(例如蓝牙、wifi等)将生成的笔迹的电子化图像发送到移动电话或者计算机等外部设备进行显示和存储。
此外，光学数码笔还包括音频输出模块，用于调用处理模块生成的运动轨迹对应的音频文件并播放。当光学数码笔处于“点读”模式时，可以根据书写笔迹读取对应音频文件并进行播放。
光学数码笔还包括存储模块和电源模块，存储模块存储处理模块生成的运动轨迹图像；电源模块为光学模块、判断模块、处理模块和控制模块供电。
在一个具体的实施例中，数码笔可以是独立式器件或意图在于向外部设备传送记录的数据的器件。在后一种情况下，数码笔还可包含用于向诸如计算机、移动电话、pda、网络服务器等的附近的或远程的装置传送数据的通信接口。通信接口可由此一般通过计算机、电话或卫星通信网络提供用于有线或无线短程通信(例如usb,rs232、无线电传送、红外传送、超声传送、电感祸合等)的部件和/或用于有线或无线远程通信的部件。
笔还可包含用于用户反馈的可被笔控制系统选择性激活的mni(人机接口)。mni可包含显示器、指示灯、振动器、扬声器等。
另外，数码笔可被配置为大约实时地向外部设备传送记录的信息，或者，存储信息，直到被用户触发以传送信息。在一个实施例中，笔的功能可限于捕获图像并将图像信息传送到外部设备。在另一实施例中，数码笔可将来自图像的位置信息进行解码并且响应解码的位置执行一定的操作。
在另一实施例中，数码笔可被配置为被用于白色书写板上，以数字记录白色书写板上的笔划。在本实施例中，接触传感器可以是设置在外壳的上端的机械开关，使得当在白色书写板上使用数码笔时白色书写板笔压在开关上。数码笔可以在白色书写板笔上留下或不留下痕迹。
数码笔不需要是绝对定位的笔，作为替代，为了数字记录笔划，可被配置为通过匹配连续捕获的图像的内容来确定其相对位置。笔还可考虑到绝对和相对定位的组合。
在又一实施例中，数码笔是所谓的点击笔，该点击笔不被用于记录笔划，而仅仅为了基于图像的内容启动操作或得到某种反馈而指向图案化表面。如果在绝对位置编码图案上使用点击笔，那么从成像的图案部分解码的绝对位置可代表使数码笔启动特定的操作或给予特定类型的反馈的指令。
需要说明的是，可以在表面上使用不同的图案以使得数码笔能够确定表面上的相对或绝对位置。图案可由或多或少复杂的符号构成，并且，一个或更多个符号可限定位置。在一种类型的图案中，具有给定的尺寸的图案的每个部分可能是唯一的，并由此限定唯一的绝对位置。可选择地，表面可铺有分别限定位置的图案部分。根据期望的用途，图案部分可如希望的那样被重复。图案不需要是位置编码图案。它可替代性地为数码笔用于通过匹配连续捕获的图像确定其相对的位置的非位置编码图案，例如，随机化的图案。
本发明实施例提供的光学数码笔，能够对获取到的位置编码图像的图像质量进行判断，当图像质量不符合识别要求时，转换不同的光学模块获取图像，从而提高了位置识别的准确度。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。