CN111583349A - 一种原笔迹还原编码信息的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原笔迹还原编码信息的方法及***，该方法包含步骤1、对图片进行预处理；步骤2、对完成预处理的图片进行编码参数初始化；步骤3、根据参数对图片范围进行码区划分，并对单个码区分别进行编码；步骤4、对码区编码进行加密；步骤5，将编码后的码区进行铺码，输出打印在纸张上；步骤6，对纸张上书写的笔迹进行采集和解码还原。本发明还提供了通过该方法进行原笔迹还原编码信息的***。本发明提供的原笔迹还原编码信息的方法及***，能实现误码自校验，海量的编码资源，解决纸笔教学中原笔迹数据采集存在编码信息不足的问题。

Description

一种原笔迹还原编码信息的方法及***
技术领域
本发明涉及一种原笔迹还原技术，具体地，涉及一种原笔迹还原编码信息的方法及***。
背景技术
由于手写原笔迹技术在电子产品应用很广泛，主要是采用电磁板技术和电容屏技术，电磁板技术通过电磁场的变化来获取笔迹轨迹，电容屏通过电容的变化获取笔迹轨迹。这些技术在普通纸张应用，尤其是教学应用出现了难以克服的缺陷，常规教学主要基于纸、笔，且纸笔的规格型号很多，电磁板受限于书写板的尺寸不能适应各种规格的纸张，电容屏依耐与平板、手机等终端设备，存在价格高昂不能普及，且因为影响学生视力被***定为受限使用。
总之，基于以下背景：一是***基于学生视力保护的原则，提倡基于纸笔互动教学，带来了纸笔互动技术的飞速发展；二是在线教育的蓬勃发展，有强烈的师生远程互动教学的需求。以及基于手写原笔迹还原技术长期使用电磁板或者电容笔技术，在纸笔教学中因为硬件限制或者技术本身的限制不能得到广泛的应用。国外也有一些类似的技术，但一般都是采用电磁板或者电容触摸屏实现手写原笔迹数据采集，通过相对坐标的方式采集手写原笔迹的原始点坐标数据，这样就必须有配套的平板或者手机显示纸张背景信息，这样对于普及性有很大的影响，而且也不符合***保护学生视力，限制手机、平板在学校使用的要求。
因此，基于纯粹纸笔教学互动且完全不用其他终端设备的原笔迹采集方案的开发迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种在普通纸张上实现手写笔迹还原的铺码技术及其实现方法和***，能实现误码自校验，海量的编码资源，解决纸笔教学中原笔迹数据采集存在编码信息不足的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的方法包含：步骤1、对图片进行预处理；步骤2、对完成预处理的图片进行编码参数初始化；步骤3、根据参数对图片范围进行码区划分，并对单个码区分别进行编码；步骤4、对码区编码进行加密；步骤5，将编码后的码区进行铺码，输出打印在纸张上；步骤6，对纸张上书写的笔迹进行采集和解码还原。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的步骤1中，根据待书写的纸张设置图片，通过对图片进行缩放和裁剪处理，使输入的图片像素规格和尺寸与待编码区域一致，保证输入图片和铺码区域的长宽比相同。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的步骤2中，初始化的参数包含铺码尺寸参数、要打印的DPI参数、码区的尺寸参数、初始页码数、初始的X、Y坐标，并将参数通过进制转换全部转为二进制，准备开始编码。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的步骤3中，以待铺码图片的最左上角为坐标原点，宽为X轴，长为Y轴，根据初始化的参数将图片划分为若干码区，并按照每个区域开始编码信息。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的编码，在每个码区内设置36个信息编码位，分为定位点和数据点两种；定位点是在一条水平线上均匀排列的若干码点；在多个码区同时存在时，通过定位点区分出每个码区的范围；数据点是一个码区内除去定位点以外的其他码点，数据点均携带编码信息，编码信息包含编码后的页码，以及X、Y坐标。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的定位点在每个码区内设置6个，位于所在码区的最上端，相邻的定位点之间的横向距离相同，以每个定位点的中心做定位垂线，6个定位点标定了每个码点的Y坐标轴，X坐标轴通过计算码区的平均间距而得到X坐标轴的位置；再通过计算码点位置位于X、Y坐标系的象限，用每个码点表示二进制数据。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的码区内，码点位置位于X、Y坐标系的第一象限时表示0b00，位于X、Y坐标系的第二象限时表示0b01，位于X、Y坐标系的第三象限时表示0b10，位于X、Y坐标系的第四象限时表示0b11；每个码点表示0b00、0b01、0b10、0b11四个二进制数据，共计2bit信息；每个码区内总计36个码点，包含定位点6个和数据点30个，总计编码60bits信息。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的步骤4中，通过加密算法打乱60bits信息的排列顺序，总计编码69bit阶乘的总信息。
上述的原笔迹还原编码信息的方法，其中，所述的步骤6中，在铺码后印有编码的码点的纸张上进行书写，然后将带有书写笔迹的纸张通过扫描或拍摄进行图像信息采集，再通过解码进行还原。
本发明还提供了通过上述的方法进行原笔迹还原编码信息的***，其中，所述的***包含图片预处理模块、参数生成模块、码区划分模块、码区编码模块、信息加密模块、打印输出模块、采集识别模块；图片预处理模块根据纸张设定的要求，将图片的像素规格和尺寸自动调整为与待编码区域一致；参数生成模块根据实际需要，设定编码参数初始值；码区划分模块将图片划分为多个码区；码区编码模块分别对每个码区内的36个码点进行设置和编码；信息加密模块将编码后的信息进行加密；打印输出模块将编码后的码区进行铺码，打印输出在待书写的纸张上；采集识别模块对印有编码的码点并有书写笔迹的纸张进行扫描或拍摄，并对采集到的信息进行解码还原。
本发明提供的原笔迹还原编码信息的方法及***具有以下优点：
本发明采用绝对坐标编码的方法，可实现在普通纸张编码坐标信息，并实现纸张背景题目信息和学生手写答案的绑定，解决了相对坐标无法绑定学生作业信息的问题，也同时解决了学生视力保护与学生作业信息数字化采集的难题。
本发明采用绝对编码的方案，至少可以支持60bits的信息编码，以A4纸张编码为例，码区尺寸2.032mm，可编码78880016亿页A4纸，地球表面积为5.1亿平方公里，本发明可用编码资源折算对应A4纸面积可以覆盖1e+16个地球，堪称海量，彻底解决编码信息不足的问题。
本发明还可适用于任意尺寸的纸张进行信息编码，不受电磁板或者电容笔屏幕面积的限制。
附图说明
图1为本发明的原笔迹还原编码信息的方法的流程示意图。
图2为本发明的原笔迹还原编码信息的方法的码区分布示意图。
图3为本发明的原笔迹还原编码信息的方法的码点分布示意图。
图4为本发明的原笔迹还原编码信息的方法的码点编码示意图。
图5A～图5D为本发明的原笔迹还原编码信息的方法的码点编码信息示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供了一种原笔迹还原编码信息的方法，该方法包含：步骤1、对图片进行预处理；步骤2、对完成预处理的图片进行编码参数初始化；步骤3、根据参数对图片范围进行码区划分，并对单个码区分别进行编码；步骤4、对码区编码进行加密；步骤5，将编码后的码区进行铺码，输出打印在纸张上；步骤6，对纸张上书写的笔迹进行采集和解码还原。参见图1所示。
步骤1中根据待书写的纸张设置图片，通过对图片进行缩放和裁剪处理，使输入的图片像素规格和尺寸与待编码区域一致，保证输入图片和铺码区域的长宽比相同。
步骤2中初始化的参数包含铺码尺寸参数、要打印的DPI参数、码区的尺寸参数、初始页码数、初始的X、Y坐标，并将参数通过进制转换全部转为二进制，准备开始编码。
步骤3中以待铺码图片的最左上角为坐标原点，宽为X轴，长为Y轴，根据初始化的参数将图片划分为若干码区，并按照每个区域开始编码信息。
在每个码区内设置36个信息编码位，分为定位点和数据点两种；定位点是在一条水平线上均匀排列的若干码点；在多个码区同时存在时，通过定位点区分出每个码区的范围；数据点是一个码区内除去定位点以外的其他码点，数据点均携带编码信息，编码信息包含编码后的页码，以及X、Y坐标。
定位点在每个码区内设置6个，位于所在码区的最上端，相邻的定位点之间的横向距离相同，以每个定位点的中心做定位垂线，6个定位点标定了每个码点的Y坐标轴，X坐标轴通过计算码区的平均间距而得到X坐标轴的位置；再通过计算码点位置位于X、Y坐标系的象限，用每个码点表示二进制数据。
码点位置位于X、Y坐标系的第一象限时表示0b00，位于X、Y坐标系的第二象限时表示0b01，位于X、Y坐标系的第三象限时表示0b10，位于X、Y坐标系的第四象限时表示0b11。
每个码点可以表示0b00、0b01、0b10、0b11四个二进制数据，共计2bit信息；每个码区内总计36个码点，包含定位点6个和数据点30个，总计编码60bits信息。
步骤4中通过加密算法打乱60bits信息的排列顺序，总计编码69bit阶乘的总信息。
步骤6中，在铺码后印有编码的码点的纸张上进行书写，然后将带有书写笔迹的纸张通过扫描或拍摄进行图像信息采集，再通过解码进行还原。
本发明还提供了通过该方法进行原笔迹还原编码信息的***，该***包含图片预处理模块、参数生成模块、码区划分模块、码区编码模块、信息加密模块、打印输出模块、采集识别模块；图片预处理模块根据纸张设定的要求，将图片的像素规格和尺寸自动调整为与待编码区域一致；参数生成模块根据实际需要，设定编码参数初始值；码区划分模块将图片划分为多个码区；码区编码模块分别对每个码区内的36个码点进行设置和编码；信息加密模块将编码后的信息进行加密；打印输出模块将编码后的码区进行铺码，打印输出在待书写的纸张上；采集识别模块对印有编码的码点并有书写笔迹的纸张进行扫描或拍摄，并对采集到的信息进行解码还原。
下面结合实施例对本发明提供的原笔迹还原编码信息的方法及***做更进一步描述。
实施例1
一种原笔迹还原编码信息的方法，该方法包含：
步骤1(S1)、对图片进行预处理。
根据待书写的纸张设置图片，首先需要将图片预处理，输入的图片可能存在像素规格和尺寸与待编码区域的尺寸不一样，将图片缩放和裁剪处理，保证输入图片和铺码区域的长宽比一致，然后进入下一步操作。
步骤2(S2)、对完成预处理的图片进行编码参数初始化。
在将图片预处理完成后，根据实际需要，进行参数初始化。初始化的参数包含铺码尺寸参数、要打印的DPI参数(和打印机相关)、码区的尺寸参数、初始页码数、初始的X、Y坐标(可默认从零开始)，并将参数通过进制转换全部转为二进制，准备开始编码。
步骤3(S3)、根据参数对图片范围进行码区划分，并对单个码区分别进行编码。
按照设定的要求，以待铺码图片的最左上角为坐标原点，宽为X轴，长为Y轴，根据初始化的参数将图片划分为若干码区，并按照每个区域开始编码信息。码区分布参见图2所示，以包含第一码区1，第二码区2，第三码区3，第四码区4的情况为例。
在每个码区内设置36个信息编码位，分为定位点和数据点两种；定位点是在一条水平线上均匀排列的若干码点；其作用是在多个码区同时存在时，可以通过定位点区分出每个码区的范围；数据点是一个码区内除去定位点以外的其他码点，数据点均携带编码信息，编码信息包含编码后的页码(pageID)，以及X、Y坐标等。每个码区内部码点的分布情况参见图3所示。
优选地，定位点在每个码区内设置6个，依次分别为第一定位点5、第二定位点6、第三定位点7、第四定位点8、第五定位点9、第六定位点10，位于所在码区的最上端，相邻的定位点之间的横向距离相同。定位点在多个码区同时存在时能够区分每个码区的范围，便于后续的解码操作。数据点11以及其他的码点均为携带编码信息的码点，每个码点携带的信息如何编码见下文。
以每个定位点的中心做定位垂线，6个定位点标定了每个码点的Y坐标轴12，X坐标轴14的确定是可以通过计算码区的平均间距而得到X坐标轴的位置的；再通过计算数据点的码点位置13位于X、Y坐标系的象限，用每个码点表示二进制数据。码点编码参见图4。
码点位置位于X、Y坐标系的第一象限时表示0b00，位于X、Y坐标系的第二象限时表示0b01，位于X、Y坐标系的第三象限时表示0b10，位于X、Y坐标系的第四象限时表示0b11。参见图5A～图5D所示。
每个码点可以表示0b00、0b01、0b10、0b11四个二进制数据，共计2bit信息；每个码区内总计36个码点，包含定位点6个和数据点30个，总计编码60bits信息。
步骤4(S4)、对码区编码进行加密。
通过加密算法打乱60bits信息的排列顺序，总计编码69bit阶乘的总信息。加密算法可以采用现有的加密算法。通过给与不同学校分配b0bits编码资源，则可给分配给60bit阶乘所学校，点码资源利用率得到最高的利用，可以显示海量的点码资源，足以给全球70亿人每个人分配数以亿计的点码资源。
步骤5(S5)，将编码后的码区进行铺码，输出打印在纸张上。
铺码打印采用较淡的颜色，不影响纸张书写。
步骤6(S6)，对纸张上书写的笔迹进行图像信息采集和解码还原。
在铺码后印有编码的码点的纸张上进行书写，然后将带有书写笔迹的纸张通过扫描或拍摄进行图像信息采集，再通过解码进行还原。
本实施例还提供了通过该方法进行原笔迹还原编码信息的***，该***包含图片预处理模块、参数生成模块、码区划分模块、码区编码模块、信息加密模块、打印输出模块、采集识别模块。
图片预处理模块根据纸张设定的要求，将图片的像素规格和尺寸自动调整为与待编码区域一致；参数生成模块根据实际需要，设定编码参数初始值；码区划分模块将图片划分为多个码区；码区编码模块分别对每个码区内的36个码点进行设置和编码；信息加密模块将编码后的信息进行加密；打印输出模块将编码后的码区进行铺码，打印输出在待书写的纸张上；采集识别模块对印有编码的码点并有书写笔迹的纸张进行扫描或拍摄，并对采集到的信息进行解码还原。
优选地，该***采用的硬件设备可包含服务器或已安装软件的计算机，以及打印机、扫描仪等。也可以在书写的笔上设置摄像头和处理器，对书写的笔迹进行拍摄并输入服务器中，进行解码还原。
本发明提供的原笔迹还原编码信息的方法及***，提供一种原笔迹还原信息编码方法，能实现误码自校验，海量的编码资源，解决纸笔教学中原笔迹数据采集存在编码信息不足的问题。以普通纸张为原笔迹书写的编码媒介，不需要配合手机、平板终端，就能实现任意尺寸纸张的原笔迹书写还原，同时具有编码信息自校验，编码资源可高达足以给全球每个人分配1亿张A4纸，可圆满而彻底解决目前编码资源不足的问题。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的方法包含：步骤1、对图片进行预处理；步骤2、对完成预处理的图片进行编码参数初始化；步骤3、根据参数对图片范围进行码区划分，并对单个码区分别进行编码；步骤4、对码区编码进行加密；步骤5，将编码后的码区进行铺码，输出打印在纸张上；步骤6，对纸张上书写的笔迹进行采集和解码还原。
2.如权利要求1所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的步骤1中，根据待书写的纸张设置图片，通过对图片进行缩放和裁剪处理，使输入的图片像素规格和尺寸与待编码区域一致，保证输入图片和铺码区域的长宽比相同。
3.如权利要求1所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的步骤2中，初始化的参数包含铺码尺寸参数、要打印的DPI参数、码区的尺寸参数、初始页码数、初始的X、Y坐标，并将参数通过进制转换全部转为二进制，准备开始编码。
4.如权利要求1所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的步骤3中，以待铺码图片的最左上角为坐标原点，宽为X轴，长为Y轴，根据初始化的参数将图片划分为若干码区，并按照每个区域开始编码信息。
5.如权利要求4所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的编码，在每个码区内设置36个信息编码位，分为定位点和数据点两种；定位点是在一条水平线上均匀排列的若干码点；在多个码区同时存在时，通过定位点区分出每个码区的范围；数据点是一个码区内除去定位点以外的其他码点，数据点均携带编码信息，编码信息包含编码后的页码，以及X、Y坐标。
6.如权利要求5所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的定位点在每个码区内设置6个，位于所在码区的最上端，相邻的定位点之间的横向距离相同，以每个定位点的中心做定位垂线，6个定位点标定了每个码点的Y坐标轴，X坐标轴通过计算码区的平均间距而得到X坐标轴的位置；再通过计算码点位置位于X、Y坐标系的象限，用每个码点表示二进制数据。
7.如权利要求6所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的码区内，码点位置位于X、Y坐标系的第一象限时表示0b00，位于X、Y坐标系的第二象限时表示0b01，位于X、Y坐标系的第三象限时表示0b10，位于X、Y坐标系的第四象限时表示0b11；每个码点表示0b00、0b01、0b10、0b11四个二进制数据，共计2bit信息；每个码区内总计36个码点，包含定位点6个和数据点30个，总计编码60bits信息。
8.如权利要求1所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的步骤4中，通过加密算法打乱60bits信息的排列顺序，总计编码69bit阶乘的总信息。
9.如权利要求1所述的原笔迹还原编码信息的方法，其特征在于，所述的步骤6中，在铺码后印有编码的码点的纸张上进行书写，然后将带有书写笔迹的纸张通过扫描或拍摄进行图像信息采集，再通过解码进行还原。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法进行原笔迹还原编码信息的***，其特征在于，所述的***包含图片预处理模块、参数生成模块、码区划分模块、码区编码模块、信息加密模块、打印输出模块、采集识别模块；
图片预处理模块根据纸张设定的要求，将图片的像素规格和尺寸自动调整为与待编码区域一致；
参数生成模块根据实际需要，设定编码参数初始值；
码区划分模块将图片划分为多个码区；
码区编码模块分别对每个码区内的36个码点进行设置和编码；
信息加密模块将编码后的信息进行加密；
打印输出模块将编码后的码区进行铺码，打印输出在待书写的纸张上；
采集识别模块对印有编码的码点并有书写笔迹的纸张进行扫描或拍摄，并对采集到的信息进行解码还原。
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