T-CI 319-2024 点阵数码笔笔迹采集与数据传输规范

CCSL90/94SpecificationforStrokeCollectionandDataTransmissionofDotMatrixDigitalPens2024-03-28发布2024-03-28实施1 2 32规范性引用文件 33术语和定义 34点阵密度规范与技术要求 55采集性能与安全标准 66手写识别率 77数据传输规范 72T/CI319-2024本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖州师范学院提出。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位：湖州师范学院、广东交通职业技术学院、北京奇禄管理咨询有限公司、贝发集团股份有限公司、华南理工大学、北京大学、广州云蝶科技有限公司、深圳市凝趣科技有限公司、北京汉仪创新科技股份有限公司、北京碧云数创科技有限公司、深圳市智写云笔科技有限公司、嘉兴市超米信息科技有限公司、湖州寻汉绘晟信息科技有限公司、北京朗从科技有限公司、北京唐风汉语教育科技有限公司、广州优谷信息技术有限公司、杭州哈兔网络科技有限公司、青岛罗博数码科技有限公司、上海驿创信息技术有限公司。本文件主要起草人：祁亨年、张凯、唐琦哲、田雪松、邱智铭、金连文、薛洋、吴晓平、郎青、连宙辉、陈天、易红元、郑智展、黄俊生、张红中、杨浩、王钊江、王凌轩、李劲松、吕全、潘璐平、殷述军、魏江力、胡达胜。本文件为首次发布。3T/CI319-2024点阵数码笔笔迹采集与数据传输规范本文件规定了点阵数码笔的术语、定义、要求、测试方法等内容。本文件适用于采用数字技术对手写输入进行采集、处理，并与移动终端实现连接的点阵数码笔。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件的必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB21027学生用品的安全通用要求GB/T35273信息安全技术个人信息安全规范GB/T38648信息安全技术蓝牙安全指南GB/T39023书写和记号工具降低窒息风险的笔套规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1位点dot位点是构建点阵图形的基础组成元素，其表现为直径不大于0.1mm的微观小点。在点阵数据单元中，一系列位点依据特定数学逻辑排列，该单元通常呈现为m行乘以m列的正方形矩阵结构（其中整数m≥5）。通过不同位点的不同排列方式，能够在二维平面上创建出一个庞大且具有唯一性的坐标空间，从而确保点阵图案具有高分辨率和辨识度。3.2点阵dotmatrix点阵是一种二维数组结构，它由一系列离散且有序分布的微小点按照特定几何布局形成。每一个点具有明确的坐标和页码信息，在数字化手写识别应用场景中，预印在纸张上的点阵图案作为隐性定位标记存在。通过精确识别和解码点阵中的各个点位置，点阵数码笔能实时追踪和数字化记录书写工具在纸面上的运动轨迹，将传统的物理书写行为有效地转化为可存储、处理和再现的数字信息。4T/CI319-20243.3点阵密度dotmatrixdensity点阵密度是在点阵数码笔适用的书写区域内，指构成数字化笔迹的所有信息码位点和定位码位点的总数量，通常以其单位长度或单位面积内的点阵数量来衡量。点阵密度不仅包括捕捉坐标信息及其他相关信息的信息码位点，还包括用于保证信息码精确定位的定位码位点的数量，以此反映点阵图案的信息容量和解析度。3.4数字手写笔digitalpen数字手写笔是一种专门为模拟真实书写行为并精准捕获、数字化书写运动信息而设计的手持电子设备。其内部集成有笔芯、电子组件（含电路板）、高精度传感器以及能源供应系统等核心部件，使得用户能够如同使用传统笔一样在各种电子媒介上实现书写输入功能，将实际的书写动作转化为可以存储、处理和再现的数字信息。3.5点阵数码笔dotmatrixdigitalpen点阵数码笔是一种高级数字化输入工具，其特性在于能够通过内置摄像头识别普通纸张表面上印制的隐形点阵编码。在用户书写时，数码笔能够实时捕获并无线传输包括书写轨迹、笔尖压力、时间戳等在内的多种书写参数信息至计算机或其他移动设备以供后续处理和显示。相比普通的电磁笔需依赖电磁感应技术和特定感应介质，点阵数码笔能够在普通纸张上实现高精度的数字化记录。3.6手写输入handwritinginput手写输入是指通过使用点阵数码笔在承载点阵编码的纸张表面上进行书写活动的过程，这一过程中产生的笔迹运动轨迹、压力变化等参数被数码笔实时精确感知并转化为数字化信号。这些数字化信息随后被无线传输至无线接收与处理终端进行存储、处理及展示。手写输入实现了将传统的物理书写行为转换为可编辑、存储和分析的数字化信息，确保了书写体验的真实性和数据记录的准确性。3.7无线接收与处理终端wirelessreceivingandprocessingdevice无线接收与处理终端是指一类便携性强、具备高效计算能力和支持无线通信技术的电子装置，例如智能手机、平板电脑或专门设计的接收器等。这类设备能够与点阵数码笔建立实5T/CI319-2024时无线连接，接收并即时处理由点阵数码笔生成的手写输入数据，这些数据可能包括书写轨迹、笔压变化以及其他相关的参数信息。此外，无线接收与处理终端还负责对手写输入数据进行有效地展示，并对其进行存储管理和深度应用，以实现对手写数字化信息的充分利用和管理。3.8书写数字化digitizationofhandwriting书写数字化是一种将手写文字、图形及动态书写过程转化为可被计算机识别和处理的数字形式的过程。它涵盖了从模拟手写信号采集、预处理、特征提取到最终转换为数字编码的一系列技术操作。通过诸如点阵数码笔、触摸屏等输入设备捕获手写运动轨迹，然后使用特定算法对这些轨迹数据进行分析和解码，使得原始的手写信息能够以数字化的形式存储、编辑、检索和再现。书写数字化不仅有利于文档的长期保存和传输，还在个性化签名验证、在线教育、笔记记录、手写识别系统等领域有着广泛的应用价值。。4点阵密度规范与技术要求4.1点阵密度均匀性要求点阵纸张上各点阵位点的实际间距应与预设的标准间距保持一致，其最大允许偏差范围为±0.2mm，确保书写区域内的点阵密度均匀分布，从而有效避免因间距不均导致的数据点丢失或过度集中现象。4.2技术性能要求4.2.1点阵数据格式及兼容性点阵数码笔在输出点阵数据过程中，须符合行业规定标准格式，并确保与多种第三方应用软件具备高水平的兼容性，以促进数据交换过程的顺畅便捷。4.2.2点阵坐标分辨率与图像分辨率点阵坐标定位系统应具有亚毫米级别的分辨率精度，建议不低于0.2毫米，以保证书写坐标点的精确识别。同时，点阵图像的分辨率应设定为不低于500DPI，以实现在手写及绘图过程中呈现高精度、高清晰度的效果。4.2.3点阵采样频率与追踪精度点阵数码笔的最低采样频率不可低于50Hz。此规格旨在确保对书写动作实施实时、精细地捕捉，从而提供卓越的用户使用体验。4.3规格要求4.3.1点阵数码笔的笔头设计应确保能够精确识别和追踪纸面上预印的点阵图案，点阵图案的密度应适配笔头的识别能力。点阵纸张上的点阵密度范围设定为每平方厘米500至1000点之间，以达到高效且精确的书写识别目的。笔头尖端的设计和材料选择需兼顾与点阵图案6T/CI319-2024的精确契合以及良好的耐用性与敏感度，同时配备高精度的压力感应装置，确保在不同书写力度下都能准确地捕捉和记录书写动作细节。4.3.2手写笔物理特性要求手写笔的整体物理设计应平衡硬度与舒适度，确保点阵数据采集过程的稳定性与准确性。同时，应确保整个书写区域内的点阵密度保持均匀一致，以利于书写数据的完整与精确捕捉。4.4点阵采样率评价点阵采样率作为衡量点阵密度的核心参数，用于反映单位时间点阵数据获取的效率情况。4.4.1采样区域点阵密度测定在点阵数码笔指定的有效采集区域，如5mm×5mm的空间尺寸内，规定应确保存在不少于30个独立的点阵单元，旨在体现点阵密度的充分覆盖程度及对书写动作细微特征的精确记录能力。4.4.2其他评价指标除了点阵采样率和局部点阵密度这些基本性能指标之外，点阵密度的全面评估还涵盖但不限于点阵分辨率、点阵数据输出格式的兼容性、系统扩展性等方面。所有的评估步骤均依据国家相关标准的操作规程和测试方法严格执行。5采集性能与安全标准5.1采集性能标准5.1.1点阵密度与精度要求点阵采集设备的坐标采集精度应满足行业公认标准，确保在书写距离1cm上至少采集50个坐标点，单点坐标测量误差应控制在±0.2mm以内。5.1.2采集速率设备的数据采集速率应设定为至少50Hz，确保在各种书写速度下，轨迹信息能够实时、完整地记录。当设备搭载蓝牙功能时，应遵循GB/T38648《信息安全技术蓝牙安全指南》，确保无线传输过程中的数据安全及速率稳定。5.2设备要求5.2.1笔头设计点阵笔头设计应符合GB21027《学生用品的安全通用要求》中对安全性和人体工效学的相关规定，确保点阵信息采集的精确性和用户使用安全。5.2.2笔杆质量与手感点阵数码笔的笔杆材质选择和质量配置应满足GB21027《学生用品的安全通用要求》中关于材料安全无害、易握持的要求，确保书写时的舒适度和反馈感觉。5.3安全要求5.3.1个人信息安全在数据采集、存储和传输过程中，点阵数码笔应严格遵循GB/T35273《信息安全技术个人信息安全规范》，确保用户个人信息得到妥善保护。5.3.2笔头与笔杆安全点阵数码笔的笔头部分应符合GB21027《学生用品的安全通用要求》，笔杆材质应无毒无害、无锐边，并具有足够的抗断裂性能。7T/CI319-20245.3.3笔套安全点阵数码笔的笔套应遵循GB/T39023-2020《书写和记号工具降低窒息风险的笔套规范》。6手写识别率6.1基本要求6.1.1书写轨迹采集与数字化转换准确性在进行手写轨迹采集与数字化转换的过程中，对于常规书写方式，包括正常书写、快速书写以及轻微连笔书写，系统应确保其准确率不低于95%，以实现对各类书写样式的有效且精准识别。6.1.2系统稳定性与识别误差控制书写识别系统应具备高度的运行稳定性，在连续使用过程中，识别误差发生率应低于5%，并能真实细致地重现用户的书写行为特征。6.2技术要求6.2.1高速数据采集模块手写笔应配备高速数据采集模块，确保在书写过程中，每秒钟至少能捕获和处理50个点阵数据点，实现书写轨迹的实时、连续记录，无延迟现象。6.2.2精细化点阵识别能力系统应具备强大的精细化点阵识别能力，能够在各种实际书写条件下，尤其是面对不同书写力度和速度所形成的点阵信息时，做到精确识别与记录。6.2.3数据丢笔率控制在实际使用中，手写笔由于信号丢失或其他原因导致的数据丢笔率应严格控制在千分之五（0.5%）以内，确保书写轨迹的连续性得到良好保持。6.2.4多角度识别性能手写笔在±15°范围内的任意倾角下，应能保持稳定的识别效果，识别率下降幅度不超过5%。6.3笔尖摄像头6.3.1图像分辨率笔尖内置摄像头采集图像的分辨率应设置在至少500DPI（每英寸点数）及以上，确保书写轨迹的高精度识别。6.3.2采样频率摄像头应具备至少60FPS（每秒帧数）的采样速率，以实现实时、不间断的书写轨迹记录。6.3.3视野范围摄像头视野需完整覆盖笔尖与书写表面接触的有效区域，确保轨迹无遗漏。6.3.4抗干扰性能摄像头应通过合理的结构设计和材料选择，增强其抗震、抗电磁干扰能力，确保在各种环境下稳定、准确地采集书写轨迹信息。7数据传输规范7.1数据包结构与边界识别表7.1展示了数据包的结构组成和边界识别方法，通过对包头、包体长度、包体内容和包尾等元素的说明，保证了数据包在传输时的准确性和完整性，表中还包括了包体长度上限8T/CI319-2024以及心跳包管理的重要信息。表7.1数据包结构表1234222取值范围0-65535，指示包体最大长度，空包表示心跳包，需500ms内1.数据包边界通过包头和包尾固定值进行准确识别。2.包体长度上限为65535字节，适应多样化的数据传输需求。3.心跳包管理：包体长度为0的包为心跳包，接收方需在接收后500ms内回复确认包。7.2点数据格式表7.2列举了点数据的格式及其各项参数配置，涵盖了点在二维空间定位所需的X坐标与Y坐标，具备毫秒级时间精度的时间戳记录功能，以及反映点阵数码笔触控力度的压力值指标。为了便于未来的功能扩展与升级，设计了1至4个字节的保留位。表7.2点数据结构1222344257.3数据包确认与