T-CI 319-2024 點(diǎn)陣數(shù)碼筆筆跡采集與數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范

CCSL90/94SpecificationforStrokeCollectionandDataTransmissionofDotMatrixDigitalPens2024-03-28發(fā)布2024-03-28實(shí)施1 2 32規(guī)范性引用文件 33術(shù)語和定義 34點(diǎn)陣密度規(guī)范與技術(shù)要求 55采集性能與安全標(biāo)準(zhǔn) 66手寫識(shí)別率 77數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范 72T/CI319-2024本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由湖州師范學(xué)院提出。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。本文件起草單位：湖州師范學(xué)院、廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院、北京奇祿管理咨詢有限公司、貝發(fā)集團(tuán)股份有限公司、華南理工大學(xué)、北京大學(xué)、廣州云蝶科技有限公司、深圳市凝趣科技有限公司、北京漢儀創(chuàng)新科技股份有限公司、北京碧云數(shù)創(chuàng)科技有限公司、深圳市智寫云筆科技有限公司、嘉興市超米信息科技有限公司、湖州尋漢繪晟信息科技有限公司、北京朗從科技有限公司、北京唐風(fēng)漢語教育科技有限公司、廣州優(yōu)谷信息技術(shù)有限公司、杭州哈兔網(wǎng)絡(luò)科技有限公司、青島羅博數(shù)碼科技有限公司、上海驛創(chuàng)信息技術(shù)有限公司。本文件主要起草人：祁亨年、張凱、唐琦哲、田雪松、邱智銘、金連文、薛洋、吳曉平、郎青、連宙輝、陳天、易紅元、鄭智展、黃俊生、張紅中、楊浩、王釗江、王凌軒、李勁松、呂全、潘璐平、殷述軍、魏江力、胡達(dá)勝。本文件為首次發(fā)布。3T/CI319-2024點(diǎn)陣數(shù)碼筆筆跡采集與數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范本文件規(guī)定了點(diǎn)陣數(shù)碼筆的術(shù)語、定義、要求、測(cè)試方法等內(nèi)容。本文件適用于采用數(shù)字技術(shù)對(duì)手寫輸入進(jìn)行采集、處理，并與移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)連接的點(diǎn)陣數(shù)碼筆。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件的必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB21027學(xué)生用品的安全通用要求GB/T35273信息安全技術(shù)個(gè)人信息安全規(guī)范GB/T38648信息安全技術(shù)藍(lán)牙安全指南GB/T39023書寫和記號(hào)工具降低窒息風(fēng)險(xiǎn)的筆套規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1位點(diǎn)dot位點(diǎn)是構(gòu)建點(diǎn)陣圖形的基礎(chǔ)組成元素，其表現(xiàn)為直徑不大于0.1mm的微觀小點(diǎn)。在點(diǎn)陣數(shù)據(jù)單元中，一系列位點(diǎn)依據(jù)特定數(shù)學(xué)邏輯排列，該單元通常呈現(xiàn)為m行乘以m列的正方形矩陣結(jié)構(gòu)（其中整數(shù)m≥5）。通過不同位點(diǎn)的不同排列方式，能夠在二維平面上創(chuàng)建出一個(gè)龐大且具有唯一性的坐標(biāo)空間，從而確保點(diǎn)陣圖案具有高分辨率和辨識(shí)度。3.2點(diǎn)陣dotmatrix點(diǎn)陣是一種二維數(shù)組結(jié)構(gòu)，它由一系列離散且有序分布的微小點(diǎn)按照特定幾何布局形成。每一個(gè)點(diǎn)具有明確的坐標(biāo)和頁碼信息，在數(shù)字化手寫識(shí)別應(yīng)用場(chǎng)景中，預(yù)印在紙張上的點(diǎn)陣圖案作為隱性定位標(biāo)記存在。通過精確識(shí)別和解碼點(diǎn)陣中的各個(gè)點(diǎn)位置，點(diǎn)陣數(shù)碼筆能實(shí)時(shí)追蹤和數(shù)字化記錄書寫工具在紙面上的運(yùn)動(dòng)軌跡，將傳統(tǒng)的物理書寫行為有效地轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)、處理和再現(xiàn)的數(shù)字信息。4T/CI319-20243.3點(diǎn)陣密度dotmatrixdensity點(diǎn)陣密度是在點(diǎn)陣數(shù)碼筆適用的書寫區(qū)域內(nèi)，指構(gòu)成數(shù)字化筆跡的所有信息碼位點(diǎn)和定位碼位點(diǎn)的總數(shù)量，通常以其單位長(zhǎng)度或單位面積內(nèi)的點(diǎn)陣數(shù)量來衡量。點(diǎn)陣密度不僅包括捕捉坐標(biāo)信息及其他相關(guān)信息的信息碼位點(diǎn)，還包括用于保證信息碼精確定位的定位碼位點(diǎn)的數(shù)量，以此反映點(diǎn)陣圖案的信息容量和解析度。3.4數(shù)字手寫筆digitalpen數(shù)字手寫筆是一種專門為模擬真實(shí)書寫行為并精準(zhǔn)捕獲、數(shù)字化書寫運(yùn)動(dòng)信息而設(shè)計(jì)的手持電子設(shè)備。其內(nèi)部集成有筆芯、電子組件（含電路板）、高精度傳感器以及能源供應(yīng)系統(tǒng)等核心部件，使得用戶能夠如同使用傳統(tǒng)筆一樣在各種電子媒介上實(shí)現(xiàn)書寫輸入功能，將實(shí)際的書寫動(dòng)作轉(zhuǎn)化為可以存儲(chǔ)、處理和再現(xiàn)的數(shù)字信息。3.5點(diǎn)陣數(shù)碼筆dotmatrixdigitalpen點(diǎn)陣數(shù)碼筆是一種高級(jí)數(shù)字化輸入工具，其特性在于能夠通過內(nèi)置攝像頭識(shí)別普通紙張表面上印制的隱形點(diǎn)陣編碼。在用戶書寫時(shí)，數(shù)碼筆能夠?qū)崟r(shí)捕獲并無線傳輸包括書寫軌跡、筆尖壓力、時(shí)間戳等在內(nèi)的多種書寫參數(shù)信息至計(jì)算機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備以供后續(xù)處理和顯示。相比普通的電磁筆需依賴電磁感應(yīng)技術(shù)和特定感應(yīng)介質(zhì)，點(diǎn)陣數(shù)碼筆能夠在普通紙張上實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)字化記錄。3.6手寫輸入handwritinginput手寫輸入是指通過使用點(diǎn)陣數(shù)碼筆在承載點(diǎn)陣編碼的紙張表面上進(jìn)行書寫活動(dòng)的過程，這一過程中產(chǎn)生的筆跡運(yùn)動(dòng)軌跡、壓力變化等參數(shù)被數(shù)碼筆實(shí)時(shí)精確感知并轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號(hào)。這些數(shù)字化信息隨后被無線傳輸至無線接收與處理終端進(jìn)行存儲(chǔ)、處理及展示。手寫輸入實(shí)現(xiàn)了將傳統(tǒng)的物理書寫行為轉(zhuǎn)換為可編輯、存儲(chǔ)和分析的數(shù)字化信息，確保了書寫體驗(yàn)的真實(shí)性和數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性。3.7無線接收與處理終端wirelessreceivingandprocessingdevice無線接收與處理終端是指一類便攜性強(qiáng)、具備高效計(jì)算能力和支持無線通信技術(shù)的電子裝置，例如智能手機(jī)、平板電腦或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的接收器等。這類設(shè)備能夠與點(diǎn)陣數(shù)碼筆建立實(shí)5T/CI319-2024時(shí)無線連接，接收并即時(shí)處理由點(diǎn)陣數(shù)碼筆生成的手寫輸入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能包括書寫軌跡、筆壓變化以及其他相關(guān)的參數(shù)信息。此外，無線接收與處理終端還負(fù)責(zé)對(duì)手寫輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地展示，并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)管理和深度應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)手寫數(shù)字化信息的充分利用和管理。3.8書寫數(shù)字化digitizationofhandwriting書寫數(shù)字化是一種將手寫文字、圖形及動(dòng)態(tài)書寫過程轉(zhuǎn)化為可被計(jì)算機(jī)識(shí)別和處理的數(shù)字形式的過程。它涵蓋了從模擬手寫信號(hào)采集、預(yù)處理、特征提取到最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼的一系列技術(shù)操作。通過諸如點(diǎn)陣數(shù)碼筆、觸摸屏等輸入設(shè)備捕獲手寫運(yùn)動(dòng)軌跡，然后使用特定算法對(duì)這些軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解碼，使得原始的手寫信息能夠以數(shù)字化的形式存儲(chǔ)、編輯、檢索和再現(xiàn)。書寫數(shù)字化不僅有利于文檔的長(zhǎng)期保存和傳輸，還在個(gè)性化簽名驗(yàn)證、在線教育、筆記記錄、手寫識(shí)別系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。。4點(diǎn)陣密度規(guī)范與技術(shù)要求4.1點(diǎn)陣密度均勻性要求點(diǎn)陣紙張上各點(diǎn)陣位點(diǎn)的實(shí)際間距應(yīng)與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)間距保持一致，其最大允許偏差范圍為±0.2mm，確保書寫區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)陣密度均勻分布，從而有效避免因間距不均導(dǎo)致的數(shù)據(jù)點(diǎn)丟失或過度集中現(xiàn)象。4.2技術(shù)性能要求4.2.1點(diǎn)陣數(shù)據(jù)格式及兼容性點(diǎn)陣數(shù)碼筆在輸出點(diǎn)陣數(shù)據(jù)過程中，須符合行業(yè)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)格式，并確保與多種第三方應(yīng)用軟件具備高水平的兼容性，以促進(jìn)數(shù)據(jù)交換過程的順暢便捷。4.2.2點(diǎn)陣坐標(biāo)分辨率與圖像分辨率點(diǎn)陣坐標(biāo)定位系統(tǒng)應(yīng)具有亞毫米級(jí)別的分辨率精度，建議不低于0.2毫米，以保證書寫坐標(biāo)點(diǎn)的精確識(shí)別。同時(shí)，點(diǎn)陣圖像的分辨率應(yīng)設(shè)定為不低于500DPI，以實(shí)現(xiàn)在手寫及繪圖過程中呈現(xiàn)高精度、高清晰度的效果。4.2.3點(diǎn)陣采樣頻率與追蹤精度點(diǎn)陣數(shù)碼筆的最低采樣頻率不可低于50Hz。此規(guī)格旨在確保對(duì)書寫動(dòng)作實(shí)施實(shí)時(shí)、精細(xì)地捕捉，從而提供卓越的用戶使用體驗(yàn)。4.3規(guī)格要求4.3.1點(diǎn)陣數(shù)碼筆的筆頭設(shè)計(jì)應(yīng)確保能夠精確識(shí)別和追蹤紙面上預(yù)印的點(diǎn)陣圖案，點(diǎn)陣圖案的密度應(yīng)適配筆頭的識(shí)別能力。點(diǎn)陣紙張上的點(diǎn)陣密度范圍設(shè)定為每平方厘米500至1000點(diǎn)之間，以達(dá)到高效且精確的書寫識(shí)別目的。筆頭尖端的設(shè)計(jì)和材料選擇需兼顧與點(diǎn)陣圖案6T/CI319-2024的精確契合以及良好的耐用性與敏感度，同時(shí)配備高精度的壓力感應(yīng)裝置，確保在不同書寫力度下都能準(zhǔn)確地捕捉和記錄書寫動(dòng)作細(xì)節(jié)。4.3.2手寫筆物理特性要求手寫筆的整體物理設(shè)計(jì)應(yīng)平衡硬度與舒適度，確保點(diǎn)陣數(shù)據(jù)采集過程的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。同時(shí)，應(yīng)確保整個(gè)書寫區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)陣密度保持均勻一致，以利于書寫數(shù)據(jù)的完整與精確捕捉。4.4點(diǎn)陣采樣率評(píng)價(jià)點(diǎn)陣采樣率作為衡量點(diǎn)陣密度的核心參數(shù)，用于反映單位時(shí)間點(diǎn)陣數(shù)據(jù)獲取的效率情況。4.4.1采樣區(qū)域點(diǎn)陣密度測(cè)定在點(diǎn)陣數(shù)碼筆指定的有效采集區(qū)域，如5mm×5mm的空間尺寸內(nèi)，規(guī)定應(yīng)確保存在不少于30個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)陣單元，旨在體現(xiàn)點(diǎn)陣密度的充分覆蓋程度及對(duì)書寫動(dòng)作細(xì)微特征的精確記錄能力。4.4.2其他評(píng)價(jià)指標(biāo)除了點(diǎn)陣采樣率和局部點(diǎn)陣密度這些基本性能指標(biāo)之外，點(diǎn)陣密度的全面評(píng)估還涵蓋但不限于點(diǎn)陣分辨率、點(diǎn)陣數(shù)據(jù)輸出格式的兼容性、系統(tǒng)擴(kuò)展性等方面。所有的評(píng)估步驟均依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程和測(cè)試方法嚴(yán)格執(zhí)行。5采集性能與安全標(biāo)準(zhǔn)5.1采集性能標(biāo)準(zhǔn)5.1.1點(diǎn)陣密度與精度要求點(diǎn)陣采集設(shè)備的坐標(biāo)采集精度應(yīng)滿足行業(yè)公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，確保在書寫距離1cm上至少采集50個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，單點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量誤差應(yīng)控制在±0.2mm以內(nèi)。5.1.2采集速率設(shè)備的數(shù)據(jù)采集速率應(yīng)設(shè)定為至少50Hz，確保在各種書寫速度下，軌跡信息能夠?qū)崟r(shí)、完整地記錄。當(dāng)設(shè)備搭載藍(lán)牙功能時(shí)，應(yīng)遵循GB/T38648《信息安全技術(shù)藍(lán)牙安全指南》，確保無線傳輸過程中的數(shù)據(jù)安全及速率穩(wěn)定。5.2設(shè)備要求5.2.1筆頭設(shè)計(jì)點(diǎn)陣筆頭設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB21027《學(xué)生用品的安全通用要求》中對(duì)安全性和人體工效學(xué)的相關(guān)規(guī)定，確保點(diǎn)陣信息采集的精確性和用戶使用安全。5.2.2筆桿質(zhì)量與手感點(diǎn)陣數(shù)碼筆的筆桿材質(zhì)選擇和質(zhì)量配置應(yīng)滿足GB21027《學(xué)生用品的安全通用要求》中關(guān)于材料安全無害、易握持的要求，確保書寫時(shí)的舒適度和反饋感覺。5.3安全要求5.3.1個(gè)人信息安全在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和傳輸過程中，點(diǎn)陣數(shù)碼筆應(yīng)嚴(yán)格遵循GB/T35273《信息安全技術(shù)個(gè)人信息安全規(guī)范》，確保用戶個(gè)人信息得到妥善保護(hù)。5.3.2筆頭與筆桿安全點(diǎn)陣數(shù)碼筆的筆頭部分應(yīng)符合GB21027《學(xué)生用品的安全通用要求》，筆桿材質(zhì)應(yīng)無毒無害、無銳邊，并具有足夠的抗斷裂性能。7T/CI319-20245.3.3筆套安全點(diǎn)陣數(shù)碼筆的筆套應(yīng)遵循GB/T39023-2020《書寫和記號(hào)工具降低窒息風(fēng)險(xiǎn)的筆套規(guī)范》。6手寫識(shí)別率6.1基本要求6.1.1書寫軌跡采集與數(shù)字化轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確性在進(jìn)行手寫軌跡采集與數(shù)字化轉(zhuǎn)換的過程中，對(duì)于常規(guī)書寫方式，包括正常書寫、快速書寫以及輕微連筆書寫，系統(tǒng)應(yīng)確保其準(zhǔn)確率不低于95%，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類書寫樣式的有效且精準(zhǔn)識(shí)別。6.1.2系統(tǒng)穩(wěn)定性與識(shí)別誤差控制書寫識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)具備高度的運(yùn)行穩(wěn)定性，在連續(xù)使用過程中，識(shí)別誤差發(fā)生率應(yīng)低于5%，并能真實(shí)細(xì)致地重現(xiàn)用戶的書寫行為特征。6.2技術(shù)要求6.2.1高速數(shù)據(jù)采集模塊手寫筆應(yīng)配備高速數(shù)據(jù)采集模塊，確保在書寫過程中，每秒鐘至少能捕獲和處理50個(gè)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)書寫軌跡的實(shí)時(shí)、連續(xù)記錄，無延遲現(xiàn)象。6.2.2精細(xì)化點(diǎn)陣識(shí)別能力系統(tǒng)應(yīng)具備強(qiáng)大的精細(xì)化點(diǎn)陣識(shí)別能力，能夠在各種實(shí)際書寫條件下，尤其是面對(duì)不同書寫力度和速度所形成的點(diǎn)陣信息時(shí)，做到精確識(shí)別與記錄。6.2.3數(shù)據(jù)丟筆率控制在實(shí)際使用中，手寫筆由于信號(hào)丟失或其他原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)丟筆率應(yīng)嚴(yán)格控制在千分之五（0.5%）以內(nèi)，確保書寫軌跡的連續(xù)性得到良好保持。6.2.4多角度識(shí)別性能手寫筆在±15°范圍內(nèi)的任意傾角下，應(yīng)能保持穩(wěn)定的識(shí)別效果，識(shí)別率下降幅度不超過5%。6.3筆尖攝像頭6.3.1圖像分辨率筆尖內(nèi)置攝像頭采集圖像的分辨率應(yīng)設(shè)置在至少500DPI（每英寸點(diǎn)數(shù)）及以上，確保書寫軌跡的高精度識(shí)別。6.3.2采樣頻率攝像頭應(yīng)具備至少60FPS（每秒幀數(shù)）的采樣速率，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、不間斷的書寫軌跡記錄。6.3.3視野范圍攝像頭視野需完整覆蓋筆尖與書寫表面接觸的有效區(qū)域，確保軌跡無遺漏。6.3.4抗干擾性能攝像頭應(yīng)通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，增強(qiáng)其抗震、抗電磁干擾能力，確保在各種環(huán)境下穩(wěn)定、準(zhǔn)確地采集書寫軌跡信息。7數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范7.1數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)與邊界識(shí)別表7.1展示了數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)組成和邊界識(shí)別方法，通過對(duì)包頭、包體長(zhǎng)度、包體內(nèi)容和包尾等元素的說明，保證了數(shù)據(jù)包在傳輸時(shí)的準(zhǔn)確性和完整性，表中還包括了包體長(zhǎng)度上限8T/CI319-2024以及心跳包管理的重要信息。表7.1數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)表1234222取值范圍0-65535，指示包體最大長(zhǎng)度，空包表示心跳包，需500ms內(nèi)1.數(shù)據(jù)包邊界通過包頭和包尾固定值進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。2.包體長(zhǎng)度上限為65535字節(jié)，適應(yīng)多樣化的數(shù)據(jù)傳輸需求。3.心跳包管理：包體長(zhǎng)度為0的包為心跳包，接收方需在接收后500ms內(nèi)回復(fù)確認(rèn)包。7.2點(diǎn)數(shù)據(jù)格式表7.2列舉了點(diǎn)數(shù)據(jù)的格式及其各項(xiàng)參數(shù)配置，涵蓋了點(diǎn)在二維空間定位所需的X坐標(biāo)與Y坐標(biāo)，具備毫秒級(jí)時(shí)間精度的時(shí)間戳記錄功能，以及反映點(diǎn)陣數(shù)碼筆觸控力度的壓力值指標(biāo)。為了便于未來的功能擴(kuò)展與升級(jí)，設(shè)計(jì)了1至4個(gè)字節(jié)的保留位。表7.2點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1222344257.3數(shù)據(jù)包確認(rèn)與