2计算机输入技术与设备

12计算机输入技术与设备�2.1计算机输入设备简史�2.2手写输入技术�2.3扫描仪�2.4数码照相机22.1计算机输入设备简史�每当我们按着鼠标敲打着键盘，坐在显示器前操作个人电脑时——您有没有想过在鼠标发明之前，人们如何操作电脑？下面就让我们先看一看计算机输入设备简史吧！�开关�早期计算机有两层楼那么高，输入设备十分落后，根本没有现在的键盘和鼠标。人们只能通过扳动计算机庞大的面板上无数的开关来向计算机输入信息。那时的计算机根本无法处理象现在这样各种各样的信息，它实际上只能进行数字运算，通过信号灯反馈结果。3续�纸带与穿孔卡片�随着时代的发展，人们发明了纸带机。�纸带机的工作原理是这样的：纸带的每一行都标明了26个字母、10个数字和一些运算符号,如果这行的字母A上面打了一个孔，说明这里要输入的是字母A，同理，下一行可能是字母H，再下一行可能是数字1。这样一个长长的纸带就可以代替很多信息,人们把这个纸带放进纸带机，纸带机把纸带上的信息翻译给计算机。这个进步在很大程度上促进了计算机的发展。日本最古老个人微机HITAC10上部照片，可见它使用的早期的打孔纸带存储设备4续�键盘�键盘非常悠久，早在1714年，就开始相继有英、美、法、意等国发明了各种形式的打字机，最早的键盘就用在技术还不成熟的打字机上的。�直到1868年，“打字机之父”——美国人克里斯托夫·拉森·肖尔斯获打字机模型专利并取得经营权经营，又于几年后设计出现代打字机的实用形式和首次规范了键盘，即现在的“QWERTY”键盘。1873年使用此布局的第一台商用打字机成功投放市场。�1983年，IBM发布PCXT机。这一时代的键盘主要以83键为主，一直延续到了1995年。�WINDOWS95的流行使得101键和104键键盘占据市场的主流地位。�紧接着出现了104键的多媒体键盘。它在传统的键盘基础上又增加了不少常用快捷键或音量调节装置，使PC操作进一步简化。5续�鼠标�1964年，美国科学家道格拉斯·恩格巴特发明了鼠标器。鼠标器的发明被国际电器工程师协会评为计算机诞生50年来世界计算机业界最重大的事件之一。�1967年6月21日，恩格巴特将该发明用“X-Y定位器”的名称申请了专利，并于1970年获得了专利。�1972年，施乐公司帕洛阿托研究中心(PARC)将鼠标器配置在其研制的具有图形界面的Alto微电脑。�1983年，苹果电脑公司把经改进的鼠标器安装在Lisa微电脑上。随后苹果推出MAC电脑和MACOS操作系统，使鼠标器真正成为与键盘一样的必备的输入装置。�1984年，罗技公司发明第一个光机鼠标。�1996年，微软发明了鼠标滚轮。�1999年，微软与安捷伦公司合作发明了光学成像鼠标.6续大名鼎鼎的微软IE4.0，所有游戏发烧友的最爱最早的机械鼠标第一代鼠标和其发明人道格.尔格尔巴特7续�手写输入�中文手写输入技术的研究起源于20世纪50年代；�60年代是一个持续发展时期；�70年代步入低谷；�80年代，随着PC的普及，需求驱动手写输入技术迅速走向实用化。�1985年，中科院自动化所刘迎建研制成功汉字手写板；随后，手写输入技术得到迅速发展。�1993年下半年开始，先后进入市场的手写笔多达几十种。�进入21世纪，手写笔（板）市场开始萎缩，但手写输入技术却成为掌上设备、手机等小型设备的新宠。8续�扫描仪�作为一种光机电一体化的电脑外设产品，扫描仪是继鼠标和键盘之后的第三大计算机输入设备。�1984年第一台扫描仪问世以来，扫描仪经历了从黑白扫描、彩色三次扫描过渡到现在的彩色一次扫描仪。�20世纪80年代末，扫描仪价格昂贵只用于印刷工业等专业领域；�90年代初，各扫描仪厂商纷纷致力于开发新技术、降低成本，扫描仪开始普及；�90年代中后期，随着成本的进一步降低和PC的迅速普及，扫描仪也得到迅速普及。9续�数码摄像技术�1995年7月，索尼发布第一台DV摄像机DCR-VX1000发布；�2000年8月,日立公司推出第一台DVD摄像机DZ-MV100；�2004年9月，JVC推出第一批1英寸微型硬盘摄像机MC200和MC100；�2003年9月，索尼、佳能、夏普和JVC四巨头联合制定高清摄像标准HDV。10续�数码照相技术�数码照相技术源于20世纪60年代，当时在“阿波罗”登月飞船登上月球的过程中，美国宇航局首次接收到的数字图像如水晶般清晰。�数码照相技术的快速发展于20世纪90年代末：�1997年9月,索尼公司发布了MVCFD7数码相机,这是世界上第一款使用常规3.5英寸软盘的数码相机。�1999年3月，奥林巴斯发布C-2500L数码相机，这是第一款配备了250万像素CCD的数码相机。�1999年7月，柯达DCS330成为首先推出的300万像素的相机机种。�2000年2月，海鸥发布中国第一代国产数码相机DSC-1100。11续�2000年5月，佳能（Canon）公司推出高档数码相机EOS-D30，它使用CMOS代替CCD。�2000年8月，奥林巴斯发布第一款实际像素400万的数码相机CAMDEIAE-10。�2000年9月，徕卡推出430万像素数码相机Digilux4.3�2000年9月，在德国PhotoKina展览会上，柯达正式对外公布了高达1600万实际像素的CCD，这被称为是CCD制造技术上的一个里程碑。�2001年3月，奥林巴斯美国公司宣布推出CAMEDIAC-700UltraZoom数码相机，这是目前世界上最小的10倍光学变焦数码相机。122.2手写输入技术�2.2.1手写输入技术的基本原理�2.2.2手写输入设备的性能指标�2.2.3手写板与手写笔�2.2.4手写汉字识别技术�2.2.5书写时的注意事项与日常保养132.2.1手写输入技术的基本原理�计算机手写输入是指计算机对人们利用特定数字化点定位设备（数字化仪、鼠标、手写笔等）在写字板上书写的汉字的笔迹的信息进行采集并转换为数字信息，然后与事先储存好的大量汉字特征信息相比较，从而判断出写的是什么汉字，并以相应码制的计算机内码送给应用软件系统或中文平台，实现中文字符的计算机输入。�手写输入系统一般由硬件和软件两部分构成�硬件部分主要包括手写笔和写字板。其作用是用手写笔在写字板上书写汉字，写字板中内置的高精密的电子信号采集系统，对汉字笔迹的信息进行采集并转换为数字信息。�软件部分是手写汉字识别系统。其作用是将硬件部分传送来的汉字信息与事先储存好的大量汉字特征信息进行比较，以判断出写的是什么汉字。14续�大多数手写输入设备还具备鼠标的部分功能。它利用手写笔的按钮和写字板中内置的高精密的电子信号采集系统，对书写者是否下笔、提笔等开关状态，以及单击、双击按钮等信息进行采集和处理。�手写输入系统依据其配置的应用软件不同，可以具备不同功能�与手写汉字识别软件配合，可完成手写汉字输入�与绘图软件配合，可完成图形输入�与签名软件配合，可完成签名输入152.2.2手写输入设备的性能指标�压感级数�电磁式感应板分为“有压感”和“无压感”两种，其中有压感的输入板可以感应到手写笔在手写板上的力度，可以实现更多的功能，例如使用手写板绘画等。�压感级数是评价手写板性能的一个很重要的指标，比如手写板标称压感级数512级，也就是说利用手写笔笔尖从接触手写板到下压100克力，在约5mm之间的微细电磁变化中区分512个级数，手写笔将这些信息反馈给计算机，从而形成粗细不同的笔触效果。压感级数越高越好。�书写面积�手写板一个很直观的指标，手写板区域越大，书写的回旋余地越大，运笔也更加灵活方便，输入速度也会更快。�书写面板的尺寸大体有：76mm×114mm、76mm×51mm、10mm×13mm和11mm×15mm。16续�精度精度又称分辨率，指的是单位长度上所分布的感应点数，精度越高对手写的反映越灵敏，对手写板的要求也越高。�手写识别率�手写识别率是指手写输入设备正确识别出手写字的比率。它是手写输入设备的最重要性能指标。�手写识别率类型�首选识别率指识别出的候选字中第一个字即为正确字的比率�十选识别率指识别出的前十个候选字中包括了正确字的比率�×23一级字识别率＋二级字识别率加权识别率＝172.2.3手写板与手写笔嵌入式手写输入(手机、PDA、学习机、电子词典)连接式手写输入按连接性分按原理分电阻压力式电磁压感板电容触控式18续�电阻压力式�结构：电阻式手写板是由一层可变形的电阻薄膜和一层固定的电阻薄膜构成，中间由空气相隔离。�工作原理:当用笔或手指接触手写板时，上层电阻受压变形并与下层电阻接触，下层电阻薄膜就能感应出笔或手指的位置。  �特点�优点：原理简单、工艺不复杂、成本较低、价格也比较便宜。�缺点：⑴由于通过感应材料的变形来判断位置，感应材料易疲劳，使用寿命较短；⑵感触不是很灵敏，使用时压力不够则没有感应，压力太大时又易损伤感应板。19续�电磁压感式�工作原理：电磁式手写板是通过在手写板下方的布线电路通电后，在一定空间范围内形成电磁场，来感应带有线圈的笔尖的位置进行工作。�这种技术由于其良好的性能，目前被广泛使用。�特点�优点：可进行流畅的书写，手感很好，方便绘图。�缺点：⑴对电压要求高，如果使用电压达不到要求，就会出现工作不稳定或不能使用的情况。⑵抗电磁干扰较差，易与其他电磁设备发生干扰。⑶手写笔笔尖是活动部件，使用寿命短(一般为一年左右)。⑷必须用手写笔才能工作，不能用手指直接操作。20续�电容触控式�工作原理：通过人体的电容来感知手指的位置，即当使用者的手指接触到触控板的瞬间，就在板的表面产生了一个电容。在触控板表面附着有一种传感矩阵，这种传感矩阵与一块特殊芯片一起，持续不断地跟踪着使用者手指电容的“轨迹”，经过内部一系列的处理，从而能够每时每刻精确定位手指的位置(X、Y坐标)，同时测量由于手指与板间距离(压力大小)形成的电容值的变化，确定Z坐标，最终完成X、Y、Z坐标值的确定。�特点：电容式触控板所用的手写笔无需电源供给，特别适合于便携式产品。电容式触控板是在图形板方式下工作的，其X、Y坐标的精度可高达每毫米40点(即1000点/英寸)。21续�与电阻式压力板和电磁式感应板相比，电容式触控板表现出了更加良好的性能。�由于它轻触即能感应，用手指和笔都能操作，使用方便。而且手指和笔与触控板的接触几乎没有磨损，性能稳定，经机械测试使用寿命长达30年。�整个产品主要由一块只有一个高集成度芯片的PCB（PrintCircuitBoard，印刷电路板）组成，元件少，同时产品一致性好、成品率高、成本较低。�电容式触控技术的手写板也具有512级压感，达到了目前压感的最高水平。�从技术角度看，电容式触控手写板是未来手写板发展的趋势。22续�手写笔�早期的有线输入笔要从手写板上输入电源，尾部均有一根电缆与手写板相连，这种笔称为有线笔。较先进的输入笔在笔壳内安装有电池，或借助于一些特殊技术而不需要任何电源，无须用电缆连接手写板，这种笔称为无线笔。无线笔的优点是携带和使用起来非常方便，同时故障较少。�输入笔一般还带有两个或三个按键，其功能相当于鼠标按键，使操作时无需在手写笔和鼠标之间来回切换。�早期的手写笔只有一级压感功能，现在的手写笔都具有压力感应功能，能检测出手写笔是否划过了某点、划过该点时的压力、倾斜角度。有了压感功能后，手写笔可当做画笔、水彩笔、钢笔和喷墨笔进行书法书写、绘画或签名，远远超出了一般的写字功能。�手写输入设备与语音识别等集成为综合性的输入设备是一大趋势。232.2.4手写汉字识别技术�自动识别输入分为语音识别和字符识别两种。�汉字识别是文字识别领域最为困难的问题，它涉及模式识别、图象处理、数字信号处理、自然语言理解、人工智能、模糊数学、信息论、计算机、中文信息处理等学科，是一门综合性技术，在中文信息处理、办公室自动化、机器翻译、人工智能等高技术领域，都有着重要的实用价值和理论意义。�汉字识别技术可分为印刷体汉字识别和手写体汉字识别两大类，后者又可分为联机手写汉字识别和脱机手写汉字识别。�从识别的角度来看，手写体识别难于印刷体识别，脱机手写