一種在書寫時掃描書寫內容的筆的製作方法

2023-04-25 04:09:31 3

本實用新型涉及一種電子掃描技術，具體涉及一種在書寫時掃描書寫內容的筆。

背景技術：

多媒體教學是指運用多媒體計算機並藉助於預先製作的多媒體教學軟體來開展的教學活動過程，又可以稱為計算機輔助教學(computer assisted instruction，即CAI)。這種教學方式可以提高授課內容的生動性和豐富性，可以加強教與學的互動交流，提高授課效率。但這種教學方式是藉助於預先製作的教學軟體來進行，一旦授課者在講解過程中遇到需要補充某些內容或者需要現場演示某道習題的解題過程等突發情況時，一般都是通過黑板、電子白板等進行手寫演示。但如果現場沒有配套的設備，可能會對教學活動造成影響，也可能會影響教學效果。同樣的情形也可能會發生在現場會議中，例如，發言者在講解某頁PPT或回答與會者提出的疑問時，希望結合手寫內容來講解和說明，如果會議室沒有提供配套的書寫設備，則可能會對會議的進展和效果造成影響。

目前手機等具有拍照和信息傳遞功能的設備越來越普及，功能也越來越強大，因此有的授課者或者發言者在面對上述情形時，會將需要補充或者需要演示的內容在紙上手寫完成後，用手機拍成圖片上傳給計算機或者播放設備進行圖片展示。這種方式需要手寫、手寫完成後手動拍照、拍照後將照片手動上傳、將上傳的照片手動發送顯示設備顯示等多個操作，動作的繁瑣程度可想而知。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提出了一種在書寫時掃描書寫內容的筆，採用的技術方案如下。

一種在書寫時掃描書寫內容的筆，包括筆本體、固定部和掃描模塊；

其中，筆本體用來書寫內容；

掃描模塊包括殼體、通信模塊、處理器、圖像採集裝置和電源，其中，電源在電源開關閉合時為整個掃描模塊供電，在電源開關斷開時停止供電；殼體用來安置通信模塊、處理器、圖像採集裝置和電源；圖像採集裝置、通信模塊均與處理器連接；處理器對圖像採集裝置採集的圖像進行處理後發送給通信模塊，由通信模塊將處理後的圖像發送給外部設備；

固定部用來將掃描模塊固定安裝在筆本體上，或將掃描模塊從筆本體上拆卸下來。

進一步地，所述圖像採集裝置設置在殼體內部，圖像採集裝置通過殼體上開設的通孔進行圖像採集。

進一步地，所述圖像採集裝置為攝像頭。

進一步地，所述攝像頭的鏡頭光軸與筆本體的軸線平行，或者所述攝像頭的鏡頭光軸指向筆尖方向並與書寫面保持垂直。

進一步地，還包括加速度傳感器，所述加速度傳感器與處理器連接，處理器根據加速度傳感器獲取的筆本體的傾斜角度對圖像採集裝置獲取的圖像進行校正。

進一步地，所述固定部包括夾持部和掃描模塊安裝部，夾持部具有彈性；掃描模塊安裝部用於安裝掃描模塊。

進一步地，所述掃描模塊安裝部為直杆或曲杆。

進一步地，所述直杆或曲杆上設置有多個限位點。

進一步地，所述固定部具有多個夾持位置。

進一步地，所述固定部為筆夾或筆帽。

本實用新型的有益效果：

與現有技術相比，本實用新型提出的技術方案操作方便快捷，可以廣泛應用在會議、教學等強互動場景中。

本實用新型通過在普通的筆上安裝掃描模塊，自動對使用者通過筆書寫出來的內容進行掃描、處理和拼接後，能夠直接將書寫的內容以圖片的形式自動通過顯示設備進行顯示，從而方便觀看者看到書寫內容，也方便使用者對其書寫的內容進行講解。

附圖說明

圖1是本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆的示意圖；

圖2是本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆包括的掃描模塊的結構示意圖；

圖3a是本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆包括的筆夾的優選實施例的結構示意圖(俯視圖)；

圖3b是本實用新型提出的筆夾包括的掃描模塊安裝部的優選實施例的結構示意圖(主視圖)；

圖3c是本實用新型提出的筆夾包括的掃描模塊安裝部的另一優選實施例的結構示意圖(主視圖)；

圖4是本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆的工作流程圖；

圖5是本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆在豎直狀態時的拍攝情形示意圖；

圖6是本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆在傾斜狀態時的拍攝情形示意圖；

圖7是本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆在傾斜狀態時拍攝到的梯形畫面示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。但本領域技術人員知曉，本實用新型並不局限於附圖和以下實施例。

實施例1：

本實用新型提出的一種在書寫時掃描書寫內容的筆，如圖1所示，包括筆本體1、固定部和掃描模塊2。在本實施例中，固定部以筆夾3為例進行說明。在其他實現方式中，固定部還可以採用其他形式，例如實施例2採用的筆帽的形式。

其中，筆本體1用來書寫內容，例如可以為鋼筆、原子筆、油性筆等可以在紙面或白板等書寫面A上進行書寫的筆。

掃描模塊2包括殼體21、藍牙模塊22、處理器23、攝像頭24、加速度傳感器25和電源26，攝像頭24、加速度傳感器25、藍牙模塊22均與處理器23連接，如圖2所示。電源26在電源開關閉合時為整個掃描模塊2供電，在電源開關斷開時停止供電，電源26可以為電池或者其他供電設備；藍牙模塊22、處理器23、攝像頭24、加速度傳感器25和電源26放置在殼體21內，或者放置在殼體21表面；攝像頭24的鏡頭通過殼體21上開設的通孔進行拍攝。優選地，攝像頭24的鏡頭光軸與筆本體1的軸線平行，如圖4所示；或者攝像頭24的鏡頭光軸指向筆尖方向並與書寫面A保持垂直。並且，攝像頭24的鏡頭光軸與筆本體1軸線之間的距離應保證攝像頭24的拍攝範圍27不會被握筆的手指遮擋。需要說明的是，這裡的藍牙模塊可以為其他有線或無線通信模塊，例如GSM模塊等。

掃描模塊2通過筆夾3可拆卸地安裝在筆本體1上。筆夾3與掃描模塊2的殼體21為一體成型結構，或與掃描模塊2的殼體21活動安裝在一起。一般來說，筆夾3可以夾在筆本體1的任何位置，例如，筆本體1的遠離筆尖的一端、筆本體1的中部，甚至可以夾在手指握筆的位置下方，只要掃描模塊2的攝像頭24能夠清晰拍攝到當前的書寫內容即可。攝像頭24離筆尖越遠，拍攝的範圍越大；離筆尖越近，拍攝的範圍越小。

在本實用新型的優選實施例中，筆夾3為掃描模塊2提供多個安裝位置，如圖3a，筆夾3包括夾持部31和掃描模塊安裝部32，夾持部31具有彈性，從而使得夾持部31可以牢固地夾在筆本體1上，圖3a中示出了夾持部31為一端開口的環狀結構，該環狀結構的中心尺寸小於筆本體1的中心尺寸，夾持部31通過該開口卡扣在筆本體1上；掃描模塊安裝部32用於安裝掃描模塊2。掃描模塊2能夠沿著掃描模塊安裝部32左右滑動，並可以固定安裝在掃描模塊安裝部32的任意位置，從而調節掃描模塊2與筆本體1之間的間距。圖3b中所示的掃描模塊安裝部32為與夾持部31的中心軸線垂直的直杆，當掃描模塊2固定安裝在掃描模塊安裝部32上時，掃描模塊2的攝像頭24的鏡頭光軸與筆本體1軸線平行。圖3c中所示的掃描模塊安裝部32為一側端部朝向筆尖方向彎曲的曲杆，掃描模塊2能夠在該曲杆上滑動，同時使得掃描模塊2的攝像頭24的鏡頭光軸指向筆尖方向並與書寫面A保持垂直。在上述實施例中，直杆或曲杆上可以設置有多個限位點33，掃描模塊2可以停留在任意限位點33上。為了更好地獲取圖像，掃描模塊2優選安裝在曲杆或直杆上，以便於對攝像角度進行調整。

在優選實施例中，筆夾3可以提供多個夾持位置(未圖示)，在每個夾持位置，筆夾3均可以牢固地夾在筆本體1上；不同的夾持位置，掃描模塊2的攝像頭24的鏡頭光軸與筆本體1的軸線之間的距離不同，即當筆本體1被筆夾3夾住的位置不變時，對應於筆夾3的不同夾持位置，掃描模塊2的攝像頭24的鏡頭光軸與筆本體1軸線之間的距離不同，這樣設計的好處是，即使書寫者書寫時筆本體1傾斜角度很大，只要使得掃描模塊2的攝像頭24的鏡頭光軸與筆本體1軸線之間的距離足夠大，攝像頭24的拍攝範圍27就不會被握筆的手指遮擋。

使用時可根據現場的實際情況，例如筆尖的粗細、書寫者的字體大小、書寫者的握筆習慣等，調整筆夾3夾在筆本體1上的位置，和/或調整掃描模塊2在掃描模塊安裝部32上的位置和攝像角度，只要保證攝像頭24的拍攝範圍27覆蓋筆本體1的筆尖，並且不被握筆的手指遮擋。

本實用新型提出的在書寫時掃描書寫內容的筆的工作過程如圖4所示，包括如下步驟：

步驟S41、採集圖像和筆本體的傾斜角度：書寫時，電源開關閉合，攝像頭24對筆本體1在書寫面A上書寫的內容進行拍攝，從而採集通過筆本體1書寫的圖像，並將圖像傳輸給處理器23；加速度傳感器25採集書寫時筆本體1的傾斜角度θ的大小和方向；

步驟S42、對採集的圖像進行校正：由於書寫過程中筆本體1的傾斜，導致安裝在筆本體1上的攝像頭2拍攝的畫面也將是有斜方向的透視關係，如圖5和圖6所示，因此處理器23接收到攝像頭24傳輸的圖像後，根據從加速度傳感器25讀取的筆本體1的傾斜角度θ，對接收到的圖像進行梯形校正，得到水平的圖像，如圖7所示；

步驟S43、對校正後的圖像進行二值化處理：對該水平圖像進行二值化處理，得到二值化處理後的圖像，由於書寫筆跡與書寫面A的對比度高，因此二值化處理後容易獲得清晰的書寫筆跡；

步驟S44、對處理後的圖像進行拼接縫合，直到書寫完成：隨著書寫過程中筆本體1的移動，新的圖像不斷由攝像頭24獲得，並經過處理器23校正和二值化處理，不斷得到新的二值化處理後的圖像；對於新的二值化處理後的圖像，處理器23通過比對新的二值化處理後的圖像與之前的二值化處理後的圖像的相似處，進行圖像的拼接縫合，以記錄當前所有的書寫內容，直到書寫完成；其中，書寫是否完成可以通過以下方式進行判斷：處理器23通過比較當前圖像與前一次的圖像是否有變化來判斷書寫者是否完成書寫，通常，為了保證判斷準確，可進行多次拍攝、多次比較來提高判斷的準確性；

步驟S45、顯示書寫內容：處理器23將拼接縫合後的圖像以圖片格式通過藍牙模塊22傳輸給手機、計算機等外部設備，並最終通過顯示設備進行顯示。

實施例2：

本實施例與實施例1的不同之處在於，本實施例中固定部為筆帽(未圖示)，通過筆帽套設在筆本體1遠離筆尖的端部，將掃描模塊2固定安裝在筆本體1上，或者通過將筆帽從筆本體1上取下，從而將掃描模塊2從筆本體1上拆卸下來。筆帽與掃描模塊2的殼體21為一體結構，或與掃描模塊2的殼體21固定在一起。

以上，對本實用新型的實施方式進行了說明。但是，本實用新型不限定於上述實施方式。凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。