能够实时内嵌地标记打印表面的手持移动打印设备 相关申请的交叉引用
本申请要求 2008 年 3 月 18 日提交的第 61/037,552 号名称为 “Handheld Mobile Printing Using Real-Time In-Line Tagging” 的美国专利申请的优先权， 除了与本说明书 一致的那些部分 ( 如果有 ) 以外， 该专利申请的整个说明书由此为了所有的目的通过引用 被全部并入本文。
技术领域
本发明的实施方式涉及图像转换领域， 并且更具体地涉及确定手持图像转换设备 的定位。 背景技术 传统打印设备依赖于机械地操作的托架以在其它结构在正交方向上前移介质时 在直线方向上传送打印头。当打印头在介质上移动时， 图像可被记下。便携式打印机已经 通过减小操作结构的尺寸的技术被开发。然而， 提供打印头与介质之间的相对移动的原理 保持与传统打印设备相同。因此， 这些结构限制了打印机的尺寸的减小以及可被用作介质
的材料。
已经开发了表面上允许操作员在介质上操纵手持设备以便将图像打印在该介质 上的手持打印设备。然而， 这些设备受到通过操作员的设备的不可预测及非线性移动的挑 战。包含设备自身旋转的操作员移动的变化使得确定打印头的精确位置变得困难。这种类 型的定位误差可能对所打印的图像的质量存在有害的影响。
对手持移动打印机的一种导航解决方案使用一个或两个导航传感器 ( 例如光学 鼠标传感器 )， 其具有与传感器的精确度有关的位置精确度误差以及与在打印过程中经过 的距离相关联的固有传感器误差。 其次， 在未丢失位置信息的情况下， 打印设备不能从打印 介质抬起， 并且当返回至打印介质时不能再次获得绝对位置信息。该导航解决方案使用具 有普通纸或无标记纸的光学或激光导航传感器。 这些导航传感器确定相对于正在打印介质 上发生的实际运动的 X、 Y 位置数据。它们对于小量运动 ( 移动 ) 具有高精确度， 但是位置 误差通常在更大的运动 ( 例如需要产生所打印的图像 ) 上累积。这些位置误差不能被滤除 或重置。位置误差随着时间的过去变得累积。作为位置确定过程的一部分， 该解决方案也 需要两个传感器的配置， 其中每个传感器提供绝对 X、 Y 位置数据， 该位置数据然后被用于 计算需要支持打印的打印头位置的所需角度精确度。
第二手持移动打印机导航解决方案使用预标记纸， 其具有很多可有助于打印质量 (PQ) 的期望质量的优点， 例如可在纸上编码的绝对位置信息， 因此消除了累积的位置误差 并且允许手持打印机从纸抬起， 这提供了提高的用户友好的灵活性。对手持移动打印机的 第二解决方案使用利用标志技术的预标志 ( 预标记 ) 纸， 其对人眼例如纸介质上的黄色或 红外线是不可见的。这个预标记介质 / 纸已经在其表面上对相对于数据在介质上被编码的 实际位置的精确的绝对 X、 Y 位置信息进行编码。为了解码或确定位置数据， 该解决方案使用不同的传感器， 这些传感器可读取编码信息以提取绝对 X、 Y 位置数据。该解决方案使用 被调整至编码标志的光波的 “CMOS 成像传感器” (IR 照相机 )， 其然后可读取介质上的绝对 编码 X、 Y 位置信息同时手持打印机在运动中。该解决方案允许手持打印机提取每个位置测 量的绝对位置。位置误差不是累积的。如同光学导航 ( 鼠标传感器 ) 技术一样， 该解决方 案再次需要利用两个传感器的配置， 其中每个传感器提供绝对 X、 Y 位置数据， 位置数据然 后被用于计算需要支持打印的打印头位置的所需角度精确度。 发明内容
本发明提供了一种方法， 其包括 ： 在打印介质上移动手持设备， 利用手持设备按照 标记图案将标记物质沉积在打印介质上， 在打印介质上进一步移动手持设备以使手持设备 的至少一个传感器感测标记图案的至少一部分， 以及基于感测标记图案的至少一部分来确 定手持设备的位置和 / 或速度中的至少一个。
根据各种实施方式， 该方法进一步包括 ： 在进一步移动手持设备的同时， 沉积更多 的标记物质。
根据各种实施方式， 该方法进一步包括 ： 在进一步移动手持设备的同时， 将打印物 质沉积在打印介质上。
根据一些实施方式， 该方法包括 ： 利用图像表示来确定打印物质的沉积水平。
根据各种实施方式， 该方法进一步包括 ： 利用图像表示来确定打印物质的沉积水 平。
根据一些实施方式， 该方法包括 ： 利用当打印物质沉积时被修改的图像表示。
根据各种实施方式， 该方法进一步包括 ： 确定手持设备的预测位置。
根据一些实施方式， 预测位置是利用二维参数化曲线函数被确定的。根据一些实 施方式， 二维参数化曲线函数是 Catmull-Rom 双三次样条函数。
本发明还提供了一种手持设备， 其包括被配置为沉积指示手持设备的绝对位置信 息的标记物质的打印头、 被配置为控制打印头的打印模块和包括至少一个图像传感器并且 被配置为基于至少一个传感器读取位于与该设备相邻的表面上的标记物质来确定手持设 备的位置和 / 或速度中的至少一个的位置模块。
本发明还提供了制造条款， 其包括存储介质和存储在该存储介质中的一组指令， 当这组指令被装置执行时使装置执行包括下列项的操作 ： 在手持设备在打印介质上移动的 同时， 利用手持设备按照标记图案将标记物质沉积在打印介质上， 在手持设备在打印介质 上进一步移动的同时， 利用手持设备的至少一个传感器感测标记图案的至少一部分， 以及 基于感测标记图案的至少一部分来确定手持设备的位置和 / 或速度中的至少一个。 附图说明
通过结合附图的下面的详细描述， 本发明的实施方式将容易被理解。为了便于这 个描述， 相似的参考数字表示相似的结构元件。本发明的实施方式作为例子而不是作为限 制在附图的图形中示出。
图 1 是根据本发明的各种实施方式的包含手持图像转换设备的系统的示意图 ；
图 2 是根据本发明的各种实施方式的手持图像转换设备的底部平面图 ；图 3 示意性示出根据本发明的各种实施方式的 IR 标记图案的实例 ；
图 4 是根据本发明的各种实施方式的产生初始 IR 带的手持图像转换的示意图 ；
图 5 是根据本发明的各种实施方式的进行初始 IR 带的校准扫描的手持图像转换 的示意图 ；
图 6 是根据本发明的各种实施方式的手持图像转换设备的另一个实例的底部平 面图 ；
图 7 是根据本发明的各种实施方式的产生随后的 IR 带的手持图像转换的示意 图；
图 8 示意性示出了位置路径的实例 ；
图 9 示意性示出了反正切比的区域 ；
图 10 是根据本发明的各种实施方式的手持图像转换设备的顶部平面图 ；
图 11 是描绘根据本发明的各种实施方式的手持图像转换设备的打印操作的流程 图； 以及
图 12 是示出根据本发明的各种实施方式的能够实现手持图像转换设备的控制块 的计算设备。 具体实施方式 在下面的详细描述中， 参考形成了其一部分的附图， 其中相似的数字始终表示相 似的部件， 并且其作为例证性实施方式被示出， 在这些实施方式中可实践本发明。应理解， 可利用其它实施方式， 并且可进行结构或逻辑变化， 而不偏离本发明的范围。因此， 下面的 详细描述不应在限制的意义上被理解， 并且符合本发明的实施方式的范围是由附加权利要 求及其等效形式限定的。
各种操作可按对理解本发明的实施方式有帮助的方式依次被描述为多个离散操 作； 然而， 描述的顺序不应该被解释为暗示这些操作是与顺序有关的。
该描述可使用基于透视图的描述， 例如上 / 下、 后 / 前和顶部 / 底部。这些描述仅 被用于便于讨论并且不是用来限制本发明的实施方式的应用。
为了本发明的目的， 短语 “A/B” 意味着 A 或 B。为了本发明的目的， 短语 “A 和 / 或 B” 意味着 “(A)、 (B) 或 (A 和 B)” 。为了本发明的目的， 短语 “A、 B 和 C 中的至少一个” 意 味着 “(A)、 (B)、 (C)、 (A 和 B)、 (A 和 C)、 (B 和 C) 或 (A、 B 和 C)” 。为了本发明的目的， 短语 “(A)B” 意味着 “(B) 或 (AB)” ， 也就是说， A 是可选元素。
该描述可使用短语 “在一个实施方式中” 或 “在实施方式中” ， 其中每一个短语可指 相同或不同实施方式中的一个或多个。此外， 关于本发明的实施方式使用的短语 “包含” 、 “包括” 、 “具有” 等是同义的。
图 1 是根据本发明的各种实施方式的包括手持图像转换 (IT) 设备 104 的系统 100 的示意图。IT 设备 104 可包括控制块 108， 其具有被设计为在整个 IT 操作中便于输入 / 输 出 (I/O) 组件 112 的精确和准确定位的组件。该定位可允许 IT 设备 104 在真实的移动和 多功能平台中可靠地转换图像， 如本文将解释的。
如本文所使用的图像转换可指将存在于特定背景 ( 例如， 介质 ) 中的图像转换为 另一个背景中的图像。例如， IT 操作可为扫描操作。在这种情况下， 目标图像例如存在于
有形介质上的图像是由 IT 设备 104 扫描的， 并且对应于目标图像的所获取的图像被创建并 且存储在 IT 设备 104 的储存器中。对于另一个实施例， IT 操作可为打印操作。在这种情 况下， 所获取的图像例如存在于 IT 设备 104 的储存器中的图像可被打印在介质上。
控制块 108 可包括通信接口 116， 其被配置为将控制块 108 通信地耦合于图像传 输设备 120。图像传输设备 120 可包括参与 IT 操作的任何类型的设备， 其能够发送 / 接收 与图像有关的数据或图像数据。图像传输设备 120 可包括通用计算设备， 例如台式计算设 备、 膝上型计算设备、 移动计算设备、 个人数字助理、 蜂窝电话等， 或者图像传输设备 120 可 为被设计为存储数据例如图像数据的可移动的存储设备， 例如闪存数据存储设备。如果图 像传输设备 120 为可移动存储设备， 例如通用串行总线 (USB) 存储设备， 那么通信接口 116 可被耦合于被设计为接收存储设备的 IT 设备 104 的端口， 例如 USB 端口。
通信接口 116 可包括无线收发机， 以允许与图像传输设备 120 的通信耦合在无线 链路上发生。图像数据可通过具有无线电、 红外或微波频谱中的频率的电磁波的调制在链 路上被无线发送。
无线链路可有助于 IT 设备 104 的移动性和通用性。然而， 一些实施方式可额外地 / 可选地包括有线链路， 其将图像传输设备 120 通信地耦合于通信接口 116。 在一些实施方式中， 通信接口 116 可通过一个或多个有线和 / 或无线网络与图像 传输设备 120 进行通信， 这些有线和 / 或无线网络包括但不限于个人局域网、 局域网、 广域 网、 城域网等。数据传输可按与很多标准和 / 或规范中的任一个兼容的方式完成， 这些标准 和 / 或规范包括但不限于 802.11、 802.16、 蓝牙、 全球移动通信 (GSM)、 码分多址 (CDMA)、 以 太网等。
当 IT 操作包括打印操作时， 通信接口 116 可接收来自于图像传输设备 120 的图像 数据并且将所接收的图像数据发送至机载图像处理模块 128。图像处理模块 128 可按便于 即将发生的打印过程的方式对所接收的图像数据进行处理。图像处理技术可包括抖动、 解 压缩、 半色调、 彩色平面分离和 / 或图像存储。在各种实施方式中， 这些图像处理操作中的 一些或全部可由图像传输设备 120 和 / 或另一设备执行。 然后， 处理的图像可被发送至 I/O 模块 132， 其在该实施方式中可用作打印模块， 在该实施方式中它被隐藏以预期打印操作。
可被配置为控制 I/O 组件 112 的 I/O 模块 132 可接收定位信息， 其指示 I/O 组件 112 的打印头相对于来自位置模块 134 的参考位置的位置。位置模块 134 可控制一个或多 个导航传感器 138 以捕获导航测量， 从而跟踪 IT 设备 104 相对于参考位置的增量移动。
在一些实施方式中， 导航测量可为与 IT 设备 104 相邻的介质的导航图像。在这些 实施方式中， 导航传感器 138 可包括一个或多个成像导航传感器。成像导航传感器可包括 诸如发光二极管 (LED)、 激光等的光源和光电传感器， 该光电传感器被设计为当 IT 设备 104 在介质上移动时捕获相邻介质的一系列导航图像。根据本发明的各种实施方式， 导航传感 器 138 包括红外互补金属氧化物半导体 (IRCMOS) 传感器， 其在本领域中也被称作 IR 照相 机。
位置模块 134 可处理导航图像以检测介质的结构变化。连续图像中的结构变化的 移动可指示 IT 设备 104 相对于介质的移动。 跟踪该相对移动可便于确定导航传感器 138 的 精确定位。导航传感器 138 可与 I/O 组件 112 保持结构固定的关系， 从而允许计算 I/O 组 件 112 的精确位置。
导航传感器 138 可具有足够以期望精度跟踪 IT 设备 104 的移动的操作特征。在 一个实施例中， 成像导航传感器可在每秒处理约 2000 个帧， 每个帧包含 30x30 个像素的矩 形阵列。每个像素可检测例如能够感测 64 个不同的图案化水平的六位灰度值。
一旦 I/O 模块 132 接收到定位信息， 它就可将打印头的位置协调到具有相应位置 的经处理的图像的一部分。然后， I/O 模块 132 可按将打印物质沉积在与 IT 设备 104 相邻 的介质上以表示经处理的图像的相应部分的方式来控制 I/O 组件 112 的打印头。
打印头可为喷墨打印头， 其具有被设计为喷出液体墨水滴的多个喷嘴。可包含在 储液器或墨盒中的墨水可为黑色的和 / 或许多不同颜色中的任何一种。普通的全彩色喷墨 打印头可具有对青色、 品红、 黄色和黑色墨水的喷嘴。其它实施方式可利用其它打印技术， 例如基于墨粉的打印机如激光或 LED 打印机、 固体喷墨打印机、 热升华打印机、 无墨打印机 等。
在 IT 操作包括扫描操作的实施方式中， I/O 模块 132 可用作图像捕获模块并且可 通信地耦合于 I/O 组件 112 的一个或多个光学成像传感器。可包括许多单独的传感器元件 的光学成像传感器可被设计为捕获与 IT 设备 104 相邻的介质的多个表面图像。表面图像 可被单独称作组成的表面图像。I/O 模块 132 可通过将组成的表面图像拼接在一起来产生 合成图像。I/O 模块 132 可接收来自位置模块 134 的定位信息以便于将组成的表面图像布 置在合成图像中。 相对于成像导航传感器， 光学成像传感器可具有更高的分辨率、 更小的像素尺寸 和 / 或更高的光要求。虽然成像导航传感器被配置为捕获与底层介质的结构有关的细节， 但是光学成像传感器可被配置为捕获介质本身的表面图像。
在 IT 设备 104 能够扫描全彩色图像的实施方式中， 光学成像传感器可具有被设计 为扫描不同颜色的传感器元件。
IT 设备 104 所获取的合成图像可随后通过例如电子邮件、 传真、 文件传输协议等 被传送至图像传输设备 120。合成图像可额外地 / 可选地由 IT 设备 104 存储在本地以用于 随后的审查、 传送、 打印等。
除了 ( 或作为可选方案 ) 合成图像获取以外， 图像捕获模块可被用于校准位置模 块 134。在各种实施方式中， 组成的表面图像 ( 无论是单独地、 以某个组或共同作为合成图 像 ) 可与由图像处理模块 128 提供的经处理的打印图像进行比较， 以校正累积的定位误差 和 / 或在位置模块 134 失去其参考点的线索的情况下对位置模块 134 进行再定位。例如， 如果 IT 设备 104 在 IT 操作期间从介质移除， 那么这可能出现。
IT 设备 104 可包括耦合于控制块 108 的电源 150。电源 150 可为移动电源， 例如 电池、 可再充电电池、 太阳能电源等。在其它实施方式中， 电源 150 可额外地 / 可选地调整 另一个组件 ( 例如图像传输设备 120、 耦合于交流 (AC) 插座的电源线等 ) 提供的功率。
图 2 是 IT 设备 200 的实例的示意性底部平面图， IT 设备 200 可与 IT 设备 104 互 换， 被配置为在未标记的打印介质例如纸上内嵌地标记。光学 “鼠标” 传感器 202 被提供并 且通常是高质量的光学关联设备， 其通过关联介质上的表面不规则的图像来跟踪介质上的 增量移动。
打印头 204 能够在 IT 设备 200 的垂直轴上打印宽带。打印头 204 可为喷墨打印 头， 其具有对不同颜色的墨水的很多喷嘴和 / 或喷嘴行。除了打印包括通常用于数字打印
的青色、 品红、 黄色和黑色 (CMYK) 墨水的一般可见颜料以外， 它也可打印仅在红外 (IR) 照 射下才可见的特殊墨水。IR 墨水以可由 IR 标记传感器 206( 例如 IR CMOS 传感器 ) 识别 的图案被沉积在纸上。 绝对位置信息被嵌入该图案中， 该信息对于每个图像单元是唯一的。 图 3 示出了图案的实例。IR 标记传感器 206 可由位置模块例如位置模块 134 使用， 以确定 与打印头 204 有关的定位信息， 如将在本文中被更充分描述的。
通常， 手持 IT 设备 200 以 Z 字形图案越过纸被水平地扫描。为了创建初始 IR 标 记信息并且校准被标记的图案的几何形状， IT 设备 200 越过在覆盖初始标记带 400 中的打 印工作的宽度的区域被扫描， 如在图 4 中可看到的。
初始 IR 标记带 400 用作校准过程并且可在 IT 设备 200 的单次扫描中被打印在打 印介质上。在该扫描期间， IR 标记传感器 206 不提供进入导航过程的输入。导航完全由光 学传感器 202 操作。通常， 光学传感器 202 不提供绝对精确度而是仅提供相对于来自先前 位置的增量移动的信息。
从光学传感器得到的位置误差通常正比于经过的距离。因为大部分移动是在 X 或 水平方向上， 所感测的 X 数据将比所感测的 Y 数据具有更大的绝对误差。通常， Y 移动保持 最小值以使绝对 Y 误差足够小以至于可以被忽略。通常， 标记图像的大多数不良失真将是 角度的。尽管存在标记图像在水平方向上的一些拉伸或压缩， 但是该失真对用户通常是不 可见的。
初始 IR 标记带 400 的目的是首先补偿角度失真， 并且随后补偿 X 缩放误差。在 Y 轴中可能存在误差， 但是该失真很小并且通常将平均地分布在整个图像上。如果 Y 失真被 扩大， 那么它将被理解为图 4 中的初始 IR 标记带 400 的垂直波动。
根据本发明的各种实施方式， 校准过程取决于两个已知几何形状和假设 ： Y 位置 误差是最小的。第一已知几何形状是两个 IR 标记传感器 206 的分离。第二已知几何形状 是打印头 204 的垂直轴。
图 5 示出了 IT 设备 200 在初始 IR 标记带 400 上的期望校准扫描 500。IR 标记传 感器 206 被偏移到打印头的顶部以使它们尽可能地与先前的带重叠。校准扫描 500 的目的 是对尽可能靠近带 400 的顶部和底部的初始 IR 带 400 进行采样。为了帮助指导用户， 根据 各种实施方式， 非常轻的可见标记可被打印在初始 IR 标记带 400 中。
通过有不止一对的 IR 标记传感器 206 来减小扫描的次数是可能的。 另一种可能性 是将两个 IR 标记传感器 206 放置在打印头的左侧上， 如图 6 所示。该布置将允许一个校准 扫描合并在初始 IR 标记带 400 中， 因为当 IR 标记带 400 正在被沉积时 IR 标记传感器 206 可立即读取初始带 400。在任何情况下， 目的是允许系统对接近带的顶部和底部的初始 IR 标记带 400 进行采样。
比较通过从右传感器 X 数据减去左传感器 X 数据来测量的距离与两个传感器的已 知间隔， X 失真和角度失真的精确图可被创建。因为打印头覆盖带的整个垂直宽度， 样本路 径的垂直关系是众所周知的。通过采用沿着整个路径的很多样本， 可获得具有高置信度的 统计上显著的测量。
在这一点上， 图像的打印可出现， 即， 以例如可见墨水的形式的打印物质可被沉积 在打印介质上。当打印机沿着页面顺序地移动时， 两个 IR 标记传感器 206 应该与先前被标 记的区域有足够的重叠， 以感测先前沉积的标记信息。使用校准的初始 IR 标记带 400 作为锚固点， 标记信息的随后的带可被 “结合” 进整个标记图案中。
为了使图案的这个结合出现， IR 标记传感器 206 需要在现有的 IR 图案上通过。 这 对于精确导航以及新的 IR 图案在随后的带上的正确放置是必要的。 参照图 7， 很明显， 随后 的带 700 和 702 的垂直高度减小了， 因为必须存在与先前带的一些重叠以允许 IR 标记传感 器 206 读取来自于先前带的标记信息。这也意味着， IR 标记传感器 206 应该被放置成尽可 能接近打印头 204 的上端， 确保传感器和打印头与先前带的良好重叠。通过随后的带 700 和 702 的 IR 标记传感器 206 的路径是由线 704 和 706 指示的。
当打印进行时， 对失真分析现有标记图案的过程可继续。因为在初始 IR 标记带 400 之后被放置的带具有 IR 标记传感器与先前的 IR 带重叠的优点， 随后的带的失真可实质 上被减小。
可能存在打印机无意地在没有 IR 标记信息的区域上通过的场合。如果自从上一 个有效的 IR 标记以来经过的距离相对小， 那么光学传感器 202 可在短时间段内接管导航。 一旦打印机已经经过了更长的距离或者已经失去了与介质的接触， 那么在与介质的接触被 再次建立并且有效的 IR 标记可被读取之前打印可能必须暂停。
光学传感器 202 也可提供中间位置平滑化。确定来自于 IR 标记的绝对位置信息 的过程是复杂的并且目前每隔 10ms 传送一次新数据。尽管能进行预测来自于先前数据的 位置的良好工作的算法存在， 但是它们都具有延迟以及不能对移动的突然改变做出反应的 潜在问题。光学传感器 202 具有在更小的时间和距离增量内传送合理地准确的移动信息的 优点。所以尽管光学传感器 202 不能在大距离内提供足够精确的导航， 但是它们可在 10ms IR 传感器更新之间提供增量移动的可靠快速的更新。 根据各种实施方式， 打印过程可被延迟， 即， 以例如可见墨水的形式的打印物质在 打印介质上的沉积可被延迟。因此， IT 设备 200 可简单地在打印介质上移动以将 IR 标记 信息沉积在打印介质上。例如， IT 设备 200 可被用于 “预标记” 例如几张纸， 其然后可能在 稍后被用于打印。当使用这几张纸用于稍后的打印时， IR 标记信息可由 IR 标记传感器 206 读取， 以获得用于打印过程的绝对位置信息。在打印过程中， 将不需要 IR 标记信息的进一 步沉积。
如前所述， IR 标记信息由在打印介质的表面上被编码的标志或标记组成， 所述标 志或标记提供了相对于数据被编码在介质上的实际位置的绝对 X、 Y 位置信息。为了解码或 确定位置数据， IR 标记传感器 206 为 IR CMOS 成像传感器， 其能够读取标记介质上的编码 信息以提取绝对 X、 Y 位置数据。因此， 根据各种实施方式， IR 标记传感器 206 为被调整到 介质上的编码标志的光波的 CMOS 成像传感器， 该传感器可读取介质上的绝对编码 X、 Y 位置 信息同时 IT 设备 200 在运动中。这允许 IT 设备 200 提取每个位置测量的绝对位置信息。 使用这种类型的方法， 位置误差通常不是累积的。根据各种实施方式， IT 设备 200 包括利 用至少两个 IR 标记传感器 206 的配置， 其中每个传感器提供绝对 X、 Y 位置数据， 位置数据 然后被用于计算为了支持打印而需要的打印头位置的角度精确度。此外， 通过计算位置的 变化以及与位置变化有关的时间， IT 设备 200 的速度也可被确定。
回来参照图 3， IR 标志或标记信息可包括规则图案和数字编码数据的字段。规则 图案可被用于确定小尺度的位置偏移和旋转。数据可提供介质上的绝对位置。IR CMOS 传 感器和标记技术的实例由澳大利亚悉尼的 Silverbrook 研究提供。图 3 示出了 IR 标记图
案的实例。这些标记被处理以产生整体位置和每个传感器 206 的角度。两个传感器 206 的 位置信息被用于创建 IT 设备 200 打印系统的合成位置和旋转。应该理解， 图 3 中的标记被 放大并且实际上在尺寸上仅仅是毫米。在实际使用中， 通常使用吸收 IR 光谱并且不在使标 志对肉眼不可见的可见光谱中的墨水来打印标记。
因为由传感器 206 传送的位置信息关于打印介质是绝对的， 需要非常少的处理来 确定最终的位置信息。根据各种实施方式， 来自于传感器 206 的位置数据被缩放到 16.16 整数数据的局部形式。16 位超基数数据为与打印系统的分辨率对应的 1/300 英寸的位置。 这两个位置被平均以合并来自于最终位置上的两个传感器 206 的数据。取平均减少了位置 噪声。由此产生的位置的数据是两个传感器 206 的中心之间的中点。根据本发明的各种实 施方式， 因为 IT 设备 200 的打印系统每毫秒甚至更快的时间需要新的位置数据， 中间位置 可被预测。简单的第一级预测内插可实现合理的结果。最后两个所测量的位置可被用于计 算 X 和 Y 导数。内插点可由下面的方程计算 ：
Xi ＝ Xs+dx/dt ＊ ΔT 方程 1
Yi ＝ Ys+dy/dt ＊ ΔT 方程 2
为了处理速度和加速度的变化， 二维参数化曲线函数可被利用。二维参数化曲线 函数描述了 IT 设备 200 的运动， 作为以时间 (t) 为参数值的参数方程。 X ＝ Axt3+Bxt2+Cxt+Dx
Y ＝ Ayt3+Byt2+Cyt+Dy 方程 3 和方程 4
方程 3 和方程 4 表示双三次样条 - 二维参数化曲线的形式。 在方程 3 和方程 4 中， 系数对应于起始位置 (D)、 速度 (C)、 加速度 (B) 和加速度在 X 轴和 Y 轴上的速率变化 (A)。 存 在众多用于确定这些方程的系数的在本领域中已知的方法。 一个众所周知的方法 -Catmull Rom 双三次样条提供了确保由此产生的方程将包含输入控制点的优点。
参照图 8， 使用第三阶方程， 通常需要四个点来建立这两个方程的所有四个系数。 X 和 Y 轴可被分开地处理。采样点可按等时间间隔获得。这有助于确保曲线的弧长被正确地 内插。如果曲线上的点在广泛变化的间隔处， 那么时域必须单独地被平滑以产生正确的预 测结果。
尽管 Catmull Rom 双三次样条系数有助于确保采样历史将被包含在由这些方程定 义的曲线 800 中， 但是曲线的预测路径部分 802 将不一定确切地匹配实际路径。为了评估 该实施方式的性能， 在 t+4e 处预测的下一个样本 804 可与由传感器 206 中的至少一个测量 的下一个实际位置进行比较。
为了计算 IT 设备 200 的角度， X 和 Y 位置的差异可首先被确定。X 差异除以 Y 差 异。为了完成此， X 和 Y 的值可被调节以最佳地利用对位置模块 134 固有的有限的 32 位整 数运算。
根据各种实施方式， 比 X/Y 可被用于确定反正切， 例如通过在表中查找它。表查找 的结果为 IT 设备 200 相对于打印介质上的编码标记信息的预打印网格的角度。 表可由表中 的 0 至 45 度的范围表示， 该范围为 16K(K ＝ 1024) 位置长。当 X 值大于 Y 值时， 该比也可 被表示为 Y/X。这将该比的范围限制为小于 1 的数字， 并且避免了当角度接近 90 度和 270 度时除以 0 的奇点。图 9 示出了反正切比的区域。
利用位置和角度信息， IT 设备 200 并且因此打印头 204 的位置可根据基于传统光
学传感器导航的系统通过相同的二维空间旋转确定。
结果是 IT 设备 200 的打印位置可固定到打印介质。为了移动页面上图像的起始 位置， 起始位置仅在打印开始之前被捕获。 该初始位置从绝对位置减去， 允许图像被放置在 打印介质上的任何位置处。为了以奇数角度打印， IT 设备 200 的初始角度可被捕获。当打 印偏移角不为零时， 位置信息应该被旋转以影响打印介质上图像的旋转。
在位置信息被传送给打印系统之前， 位置是绕着图像的初始或起始位置旋转的。 结果是位置和角度相对的打印。
Xr ＝ X ＊ Cosθ-Y ＊ Sinθ 方程 5
Yr ＝ X ＊ Sinθ+Y ＊ Cosθ 方程 6
为了方便， 角可被咬合 (snap) 到 0、 90、 180 和 270 偏移。为了完成此， 角可能被强 制为 4 个咬合角中的一个。当角在接近于 90 度捕获角的小范围内时， “咬合” 出现。
在 IT 设备 200 的位置和角度由位置模块 134 计算之后， 信息被传递至打印头 204， 其可计算每个喷嘴相对于图像的位置并且给相关的喷嘴加料。
图 10 是根据本发明的各种实施方式的 IT 设备 200 的顶部平面图。IT 设备 200 可 具有多种用户输入 / 输出以提供通过利用 IT 设备 200 启用的功能。可被用于提供 IT 设备 200 的基本功能中的一些的输入 / 输出的实例包括但不限于开始 / 重新开始打印和 / 或扫 描操作的 IT 控制输入 1004 和显示器 1008。 可为被动式显示器、 交互式显示器等的显示器 1008 可给用户提供各种信息。该信 息可涉及 IT 设备 200 的当前操作状态 ( 例如， 打印、 扫描、 准备打印、 准备扫描、 接收图像数 据、 传送图像数据等 )、 电池的功率、 误差 ( 例如， 定位 / 打印 / 扫描误差等 )、 指令 ( 例如， “在开始 IT 操作之前将 IT 设备放置在介质上” 等 )。如果显示器 1008 为交互式显示器， 那 么除了 IT 控制输入 1004 以外或作为 IT 控制输入 1004 的可选形式， 它可提供控制接口。
图 11 是根据本发明的各种实施方式的描绘了 IT 设备 200 的打印操作的流程图 1100。在块 1104 处， 打印操作可开始。在块 1108 处， 打印模块可接收来自于图像处理模块 的经处理的图像。在块 1112 处， 当接收到经处理的图像时， 显示器 1008 可指示 IT 设备 200 准备在块 1112 处打印。
在块 1116 处， 打印模块可接收从用户激活 IT 控制输入 1004 产生的打印命令。在 块 1120 处， 打印模块然后可接收来自位置模块的定位信息。在块 1124 处， 打印模块然后可 确定是否将打印物质沉积在给定位置处。 关于是否沉积打印物质的确定可为给定位置的总 下降量以及先前已经沉积的体积的数量的函数。
打印模块可通过读取储存器中的所打印的图像的表示做出沉积打印物质的确定。 如果打印模块确定打印物质将被沉积， 那么它可更改图像表示以考虑所沉积的打印物质的 量和位置。打印模块可使用更改的表示来确定是否需要打印物质的额外沉积。打印模块可 使用更改的表示来改变所沉积的打印物质的量。
如果在块 1124 处确定没有额外的打印物质被沉积， 那么操作可前进至块 1128 以 确定打印操作是否已经结束。如果在块 1124 处确定额外的打印物质被沉积， 那么打印模块 可通过产生控制信号并且将控制信号发送给使喷嘴降低打印物质的打印头来使适量的打 印物质被沉积。
如可看到的， 位置模块对 IT 设备 200 的转换和旋转的确定是在打印模块控制打印
头沉积打印物质之前完成的。为了使定位信息保持与打印确定相关， 可能期望定位信息的 确定在它所基于的导航测量的获取之后尽可能快地进行。因此， 转换和旋转计算可基于累 计至该点的数据实时地完成。 旋转计算不是如在上面讨论的现有技术扫描设备中完成的一 样基于转换和图像数据的综合累积逆行地确定的。
在块 1128 处打印操作是否已经结束的确定可为总打印量相对于总预期打印量的 函数。在一些实施方式中， 即使总打印量小于总预期打印量， 打印操作也可能结束。例如， 当总打印量为总预期打印量的 95％时， 实施方式可考虑打印操作的结束出现。 然而， 在打印 分析结束时也可考虑剩余量的分布。例如， 如果 5％的剩余量分布在相对小的区域上， 那么 打印操作可能不被考虑为完成的。
在一些实施方式中， 打印工作的结束可通过用户手工取消操作被建立。
如果在块 1128 处确定打印操作已经完成， 那么在块 1136 处打印操作可终止。
如果在块 1128 处确定打印操作还未完成， 那么打印操作可循环回到块 1120。
图 12 示出了根据各种实施方式的能够实现控制块例如控制块 108 的计算设备 1200。如所示， 对于这些实施方式， 计算设备 1200 包括如所示彼此耦合的一个或多个处理 器 1204、 储存器 1208 和总线 1212。此外， 计算设备 1200 包括耦合到彼此的存储器 1216 和 一个或多个输入 / 输出接口 1220， 以及如所示的早前描述的元件。 计算设备 1200 的组件可 被设计为提供如本文所述的 IT 设备的控制块的打印和 / 或定位功能。
特别是， 储存器 1208 和存储器 1216 可分别包括代码 1224 和数据 1228 的临时和 持久副本。代码 1224 可包括指令， 根据本发明的实施方式， 当被处理器 1204 访问时， 这些 指令导致计算设备 1200 执行如结合控制块的各种模块描述的操作。处理数据 1228 可包括 按代码 1224 的指令起作用的数据。特别是， 处理器 1204 对代码 1224 和数据 1228 的访问 可便于本文所述的打印和 / 或定位操作。
处理器 1204 可包括一个或多个单核处理器、 多核处理器、 控制器、 专用集成电路 (ASIC) 等。
储存器 1208 可包括随机存取存储器 (RAM)、 动态 RAM(DRAM)、 静态 RAM(SRAM)、 同步 DRAM(SDRAM)、 双数据率 RAM(DDRRAM) 等。
存储器 1216 可包括集成和 / 或外围存储设备， 例如但不限于磁盘和相关驱动器 ( 例如 ： 磁的、 光的 )、 USB 存储设备和相关端口、 闪存、 只读存储器 (ROM)、 非易失性半导体设 备等。存储器 1216 可为计算设备 1200 的存储资源物理部分， 或者它可由计算设备 1200 访 问但不一定是计算设备 1200 的一部分。例如， 存储器 1216 可由计算设备 1200 通过网络访 问。
I/O 接口 1220 可包括被设计为与诸如 I/O 组件 112、 导航传感器 138 等的外围硬 件和 / 或诸如图像传输设备 120 等的远程设备进行通信的接口。
在各种实施方式中， 计算设备 1200 可具有或多或少的元件和 / 或不同的结构。
虽然关于手持 IT 设备描述了本发明的实施方式， 但是本领域的技术人员将理解， 实施方式的各个方面可被应用于其它类型的手持设备。
尽管为了描述优选实施方式的目的在本文中示出和描述了某些实施方式， 但是本 领域的技术人员将认识到， 被计算以实现相同目的的各种替换和 / 或等效的实施方式或实 现可代替所示和所描述的实施方式， 而不偏离本发明的范围。本领域的技术人员将容易认识到， 根据本发明的实施方式可按各种方式实现。本申请被规定为涵盖本文所讨论的实施 方式的任何改编或变形。因此， 显然意图是根据本发明的实施方式仅由权利要求及其等效 形式限制。