一种便携式扫描学习装置

　　对该装置的硬件电路和软件工作流程进行了介绍,并重点阐述了系统中采用的关键技术。该装置中的扫描笔采用了CMOS面阵图像传感器和具有图像数据接口的专用微处理器,能够完成扫描图像的高速采集。在光学字符识别的基础上,学习机采用了智能词汇提取和智能文本匹配技术,实现了单词快查和课文解读功能。

　　0　引言

　　目前的学习装置大多只能依赖键盘或手写笔输入信息。使用这种装置时,由于只能按字母的排列顺序或笔划的先后输入信息,往往导致人机交互过程变得复杂,使大量的学习材料无法被快捷有效地得到利用,使得学习装置所能完成的功能显得十分单调和有限。传统的扫描仪虽然能够将印刷文字的图像通过扫描输入到计算机中去,然后再使用光学字符识别OCR(optical charcter recognition)软件将其转换成文字,但由于受到排版格式等因素的影响,识别的准确度非常有限。而且扫描仪的体积较大,不方便随身携带使用。

　　目前市场上销售的扫描笔主要有两种类型:第一种是以条码作为扫描对象,通过对条码的识别来辨别所代表的物品类型,主要用在仓库、超市和物流等领域[1],若用在学习领域则需要使用特制的包含隐型条码的书籍,成本较高且推广困难;第二种扫描笔的扫描装置由光学系统、线阵图像传感器和滚轮构成,在扫描过程中通过滚轮的不断旋转,将一维的扫描数据生成二维的图像数据,虽然可以实现对印刷文字的扫描,但产生的图像质量不高,扫描速度也受到限制,并且由于滚轮与纸面存在机械接触,使用过程中容易磨损,产品的使用寿命较短[2-3]。

　　1　硬件电路设计

　　1.1　电路总体结构

　　所设计的便携式扫描学习装置由扫描笔和学习机两部分组成。其中扫描笔由光学系统、面阵图像传感器、带图像数据接口的专用微处理器、存储器和USB接口电路构成。学习机由高速ARM微处理器、大容量存储器、音频放大器、电源电路、LCD接口电路、触摸屏接口电路、液晶显示屏、触摸屏、键盘、喇叭和USB接口电路构成。扫描笔和学习机通过USB接口连接,系统结构如图1所示。

　　无论是扫描笔还是学习机,都采用了以ARM微处理器和嵌入式操作系统为核心的体系结构。在扫描笔中,采用了带有图像数据接口的专用ARM微处理器,它可以直接接收CMOS面阵图像传感器输出的信号,并完成一系列图像处理功能。由于省去了复杂的图像采集和处理电路,扫描笔的结构变得非常轻巧和紧凑,使用更为方便。在学习机中,采用了时钟频率高达200MHz的高速ARM 9微处理器S3C2410和大容量存储器(由SDRAM、NAND Flash和SD卡三部分构成),有效地保证了系统的运行速度,并为用户提供了充足的存储空间。由于系统工作在WindowsCE嵌入式操作系统平台上,具有非常良好的用户界面和操作稳定性。