九章节输入输出设备.ppt

九章节输入输出设备 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望9.1 I/O9.1 I/O设备概述设备概述主机（主板及内存）以外的设备，也称外部设备。辅主机（主板及内存）以外的设备，也称外部设备。辅助存储器也属于外设。助存储器也属于外设。外设向多样化、智能化、功能复合化、高可靠性的方外设向多样化、智能化、功能复合化、高可靠性的方向发展，人类将最终通过向发展，人类将最终通过 能听会说能听会说，“能读会能读会写写”的外部设备，使智能计算机成为现实。的外部设备，使智能计算机成为现实。输入设备输入设备 主要完成输入程序、数据、操作命令、各主要完成输入程序、数据、操作命令、各种图形、图像、声音等信息。种图形、图像、声音等信息。输出设备输出设备 输出计算机的处理结果或操作提示。可输出计算机的处理结果或操作提示。可以是数据、文字、表格、图形、图像或语言。以是数据、文字、表格、图形、图像或语言。随着电子器件集成度的提高和价格的下降，主机价格不断下降，随着电子器件集成度的提高和价格的下降，主机价格不断下降，使得输入输出设备的成本相对提高，约占整个计算机的使得输入输出设备的成本相对提高，约占整个计算机的70%以上。以上。2计算机计算机i/o系统结构演示系统结构演示3输入设备输入设备字符输入设备：键盘字符输入设备：键盘图形输入设备：鼠标、光笔图形输入设备：鼠标、光笔图象：扫描仪、传真机、摄象机图象：扫描仪、传真机、摄象机模拟设备：语音输入、模拟设备：语音输入、AD转换转换外设外设输出设备输出设备打印机打印机击打式击打式非击打式非击打式活字式活字式点阵式点阵式激光激光喷墨喷墨绘图仪绘图仪语音输出语音输出显示器显示器CRT液晶、等离子体显示器液晶、等离子体显示器多媒体多媒体终端设备终端设备外存储器外存储器通信设备通信设备磁盘磁盘磁带磁带光盘光盘49.2 9.2 常用的输入设备常用的输入设备鼠标器、跟踪球和操作杆输入鼠标器、跟踪球和操作杆输入键盘键盘触摸屏触摸屏图像输入设备（摄像机和数字照相机）图像输入设备（摄像机和数字照相机）扫描仪扫描仪条形码及其技术条形码及其技术光学字符识别技术和语音文字输入系统光学字符识别技术和语音文字输入系统l光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔、图形板和画笔（或游动标）输入59.2.1 9.2.1 键盘键盘 按结构原理划分：按键分有触点和无触点类型按结构原理划分：按键分有触点和无触点类型 触点式触点式 利用机械触点的分离与闭合判断电路的通断，由利用机械触点的分离与闭合判断电路的通断，由于磨损、氧化等易产生接触不良等故障于磨损、氧化等易产生接触不良等故障 无触点式，通过按键上下运动使电容的电量发生变化，无触点式，通过按键上下运动使电容的电量发生变化，达到检测开关的通断，不存在磨损和接触不良等问题，且密达到检测开关的通断，不存在磨损和接触不良等问题，且密封组装有防尘特性封组装有防尘特性 按与主机通信信息划分按与主机通信信息划分:编码键盘和非编码键盘编码键盘和非编码键盘 编码键盘就是当某个键被按下后，能够提供一个与之相编码键盘就是当某个键被按下后，能够提供一个与之相对应的的编码信息，功能全部由硬件完成。对应的的编码信息，功能全部由硬件完成。非编码键盘是用较为简单的硬件和专用的程序来识别被非编码键盘是用较为简单的硬件和专用的程序来识别被按键的位置，提供一个与位置相对应的中间代码（扫描码），按键的位置，提供一个与位置相对应的中间代码（扫描码），然后又专用软件将其转换成规定的编码。即功能由软件完成。然后又专用软件将其转换成规定的编码。即功能由软件完成。6微机键盘组成原理微机键盘组成原理计算机键盘常采用电容式无触点键盘，计算机键盘常采用电容式无触点键盘，由由83110个键组成，排列成个键组成，排列成16行行*8列列的长方矩阵，内部由单片机控制。的长方矩阵，内部由单片机控制。PC机键盘用单片机机键盘用单片机8048负责键盘控制负责键盘控制键盘自检、键盘扫描、键盘与主机通信键盘自检、键盘扫描、键盘与主机通信键盘缓冲区配合工作键盘缓冲区配合工作l采用采用PS/2接口方式，引脚定义为接口方式，引脚定义为+5V、信、信号线、时钟线、地线等号线、时钟线、地线等6针小圆口结构。针小圆口结构。71、键盘扫描原理、键盘扫描原理单单片片微微型型计计算算机机D0D1D2D3D4 D5 D6 D7列列 0 1 2 40123主机主机键盘常用扫描方法：行扫描法键盘常用扫描方法：行扫描法行扫描法过程：第行扫描法过程：第1步先进行全行扫描，步先进行全行扫描，即即4位行线都输出位行线都输出“0”。通过。通过4位列线位列线输入，进行检查。输入，进行检查。若没有按键按下，若没有按键按下，则输入全为则输入全为“1”。若有键被按下，若有键被按下，相应相应列数入为列数入为“0”。第第2步在进行逐行扫步在进行逐行扫描来获得扫描位置码。描来获得扫描位置码。+5V82、按键抖动扫描、按键抖动扫描+5V+5VQK硬件硬件软件软件启动扫描程序启动扫描程序键盘全行扫描键盘全行扫描有闭合键？有闭合键？延时并重扫描延时并重扫描有闭合键？有闭合键？键盘逐行扫描键盘逐行扫描输出按键扫描代码输出按键扫描代码扫描结束扫描结束NNYY9 3、IBM-PC机的键盘操作过程机的键盘操作过程 1）初始化：由复位信号禁止键盘工作，并清除移位）初始化：由复位信号禁止键盘工作，并清除移位寄存器和中断请求触发器，准备接收寄存器和中断请求触发器，准备接收8048送来的扫送来的扫描码。描码。2）键盘扫描：由）键盘扫描：由8048执行行列扫描程序，得到扫执行行列扫描程序，得到扫描码后以串行方式送接口中的移位寄存器。描码后以串行方式送接口中的移位寄存器。8048中中有一个有一个20字节的缓冲区，能存字节的缓冲区，能存20个扫描码，快速按个扫描码，快速按键时，若干个按键的扫描码可置入缓冲区暂存，按先键时，若干个按键的扫描码可置入缓冲区暂存，按先进先出的原则从缓冲区取出扫描码送往接口。进先出的原则从缓冲区取出扫描码送往接口。3）传送扫描码：扫描码由一位标志位和）传送扫描码：扫描码由一位标志位和8位数码位位数码位组成。组成。8位数码在移位寄存器中组成位数码在移位寄存器中组成8位并行扫描码，位并行扫描码，一位标志位置一位标志位置1中断请求触发器，向中断请求触发器，向CPU发出中断请发出中断请求求IRQ110 4）中断处理过程：）中断处理过程：CPU响应键盘中断后，执行由响应键盘中断后，执行由BIOS提供的键盘中断处理程序，首先从接口并行接提供的键盘中断处理程序，首先从接口并行接收扫描码，并将键盘复位，解除对收扫描码，并将键盘复位，解除对8048的封锁，键的封锁，键盘可向接口传送下一个扫描码。在中断处理程序中盘可向接口传送下一个扫描码。在中断处理程序中经查表将扫描码转换成相应的经查表将扫描码转换成相应的ASCII码，并在屏幕码，并在屏幕上显示出来后返回主程序。上显示出来后返回主程序。其中，其中，ASCII码码(American Standard Code For Information Interchange,美国国家信息交美国国家信息交换标准字符码换标准字符码)，每字符用一个字节表示，每字符用一个字节表示,共有共有128个字符个字符(最高位为最高位为0)。其中。其中 95个字符供显示、打印个字符供显示、打印使用，余下使用，余下33个个 为控制字符。如表为控制字符。如表9.2所示所示:(见第见第296页页)扩展扩展ASCII码可表示码可表示256个编码个编码(EBCDIC码码),目前目前微机上就采用。微机上就采用。119.2.2 9.2.2 鼠标器鼠标器 鼠标器是控制计算机显示器上光标移动的输入设鼠标器是控制计算机显示器上光标移动的输入设 备。一般有备。一般有2个键，个键，PS/2接口和接口和USB接口方式。接口方式。特点：快速、精确地光标定位，优良的人机交互。特点：快速、精确地光标定位，优良的人机交互。分类分类 机电式机电式 一个外涂橡胶的钢球，两对发光、光电管和栅一个外涂橡胶的钢球，两对发光、光电管和栅轮组成，进行代表轮组成，进行代表X、Y方向的定位和测距方向的定位和测距光电式光电式 没有机械滚动部分，代之以两对互为直角的光没有机械滚动部分，代之以两对互为直角的光电探测器，分别代表电探测器，分别代表X、Y方向进行定位。方向进行定位。与计算机通信方式与计算机通信方式 有线和无线有线和无线(红外和无线电红外和无线电)指标指标 ：分辨率、轨迹速度等分辨率、轨迹速度等 在操作系统中安装鼠标器的驱动程序，就可在系统中配在操作系统中安装鼠标器的驱动程序，就可在系统中配置使用鼠标器。置使用鼠标器。IBM-PC机，通过软中断机，通过软中断INT33H调用鼠标调用鼠标器驱动程序，可进行的操作有鼠标器初始化、开始显示光标、器驱动程序，可进行的操作有鼠标器初始化、开始显示光标、停止显示光标、读光标位置与按钮状态、设置光标位置、读停止显示光标、读光标位置与按钮状态、设置光标位置、读鼠标位移量等。鼠标位移量等。129.2.3 9.2.3 扫描仪扫描仪扫描仪是把图形图像和字符变为二进制图像扫描仪是把图形图像和字符变为二进制图像数据的计算机输入设备。数据的计算机输入设备。分类分类台式、手持台式、手持黑白和彩色黑白和彩色指标指标 分辨率、扫描幅面、扫描速度分辨率、扫描幅面、扫描速度原理与接口原理与接口 配有专用软件的扫描仪可以配有专用软件的扫描仪可以把图形、图像和文字、字符变为二进制图像把图形、图像和文字、字符变为二进制图像数据存入计算机存储器，另一方面通过显示数据存入计算机存储器，另一方面通过显示器将输入的图形、图像显示出来。其接口有器将输入的图形、图像显示出来。其接口有并行口和并行口和SCSI接口两种形式。接口两种形式。13 9.2.4 9.2.4 数字相机数字相机 当当想想把把一一幅幅美美丽丽的的风风景景变变成成计计算算机机能能够够处处理理的的图图像像，传传统统的的处处理理过过程程是是：通通过过使使用用胶胶片片相相机机把把风风景景拍拍摄摄下下来来，冲冲成成照照片片，再再通通过过扫扫描描仪仪把把照照片片扫扫描描成成计计算算机机能能够够处处理理的的图图像像。现现在在，有有了了数数字字相相机机，这这一一系系列列工工序序变变得得简简单单多多了了，当当数数字字相相机机把把某某个个风风景景拍拍摄摄下下来来时时，它它已已经经是是计算机能够处理的图像了。计算机能够处理的图像了。数数字字相相机机与与扫扫描描仪仪类类似似,采采用用数数千千个个微微小小的的光光传传感感器器将将反反射射光光转转换换为为电电脉脉冲冲。不不过过,数数字字相相机机面面临临的的困困难难要要大大一一些些，因因为为要要在在很很短短的的时时间间里里获获取取全全部部信信息息,而而扫扫描描仪仪可可以以花花几几十十秒秒甚甚至几分钟的时间扫完一页。至几分钟的时间扫完一页。14 数数字字拍拍摄摄时时，数数字字相相机机的的镜镜头头和和普普通通胶胶片片相相机机一一样样打打开开，但但在在相相机机后后面面接接受受反反射射光光的的不不是是基基于于卤卤化化银银的的胶胶卷卷，而而是是一一个个布布满满成成千千上上万万个个光光敏敏晶晶体体管管的的微微型型芯芯片片,这这些些晶晶体体管管就就是是著著名名的的电电荷荷耦耦合合设设备备CCD，将将光光转转换换成成电电脉脉冲冲，光光线线越越强强,电电荷荷量量越越大大。CCD可可以以把把亮亮度度分分级级，但但并并不不认认识识颜颜色色。和和所所有有的的数数字字设设备备一一样样，这这些些产产品品通通过过把把三三个个基基本本色色混混合合到到一一个个像像素素来来产产生生自自然然的的彩彩色色。为为了了做做到到这这一一点点数数字字相相机机必必须须分分三三次来完成一幅彩色相片。次来完成一幅彩色相片。数数字字相相机机用用三三个个彩彩色色滤滤色色镜镜来来为为CCD提提供供合合适适的的光光线线:红红色色、绿绿色色、蓝蓝色色。对对每每一一种种颜颜色色,数数字字相相机机存存储储8位位颜颜色色信信息息（即即256种种颜颜色色），这这样样每每个个像像素素经经过过三三次次拍拍摄摄,最最后后可可以以达达到到24位位的的颜颜色色信信息息（即即1670万万种种颜颜色色），这这个个数数值值远远远远超超过过了了人人眼眼能能够够分分辨的颜色数量。辨的颜色数量。15 CCD的的精精度度决决定定了了最最高高分分辨辨率率，这这是是选选购购数数字字相相机机时时就就考考虑虑的的一一个个重重要要参参数数，当当然然镜镜头头的的质质量量和和图图像像处理技术也是一个重要的性能指标。处理技术也是一个重要的性能指标。一一旦旦按按下下快快门门，镜镜头头和和CCD完完成成了了相相应应的的感感光光工工作作,最最后后的的彩彩色色图图像像便便以以压压缩缩图图像像的的格格式式存存放放在在数数字字相相机机的的存存储储器器里里。一一个个专专门门的的压压缩缩芯芯片片（通通常常采采用用标标准准的的JPEG压压缩缩方方法法)使使原原始始位位图图图图像像压压缩缩到到只只有有原原来来大大小小的的几几十十分分之之一一甚甚至至更更小小，然然后后数数据据存存入入数数字字相相机机的的存存储储器器里里。大大多多数数字字相相机机允允许许用用户户设设置置图图像像质质量量,至至少少有有两两种种：高高质质量量和和低低质质量量。高高质质量量相相片片通通常常可可达达到到800*600个个像像素素甚甚至至更更高高。一一般般的的数数字字相相机机只只能能存存放放有有限限的的高高质质量量图图像像，通通常常只只有有几几十十张张，这这主主要要是是由由数数字字相相机机存存储储器器的的大大小小决决定定的的。如如果果是是存存储储低低质质量量的图像照片的图像照片,那么可以存储上百张或几百张。那么可以存储上百张或几百张。16 数数字字相相机机多多数数使使用用集集成成的的硅硅存存储储器器。现现在在Intel、Kodak和和其其它它一一些些厂厂商商推推出出基基于于PC卡卡的的存存储储器器规规范范作作为为数数字字相相机机的的标标准准,主主要要的的特特点点是是模模块块化化。当当数数字字相相机机的的存存储储器器用用完完时时只只要要插插入入另另一一块块PC卡卡,就就像像以以前前装装一一个个新新的的胶胶卷卷一一样样。而而如如果果采采用用的的是是集集成成存存储储器器保保存存相相片片，当当存存储储器器用用完完时时,必必须须连连上上计计算算机机,把把相片传给计算机后相片传给计算机后,才能拍摄新的照片。才能拍摄新的照片。数数字字相相机机的的照照片片是是以以0、1来来保保存存的的数数字字图图像像信信息息,所所以以如如果果数数字字相相片片不不送送入入计计算算机机那那就就没没有有多多少少价价值值了了。有有几几种种方方法法可可以以把把图图像像从从数数字字相相机机传传送送到到计计算算机机中中：使使用用串串行行电电缆缆,USB电缆、闪存卡。电缆、闪存卡。17 现现在在，大大部部分分数数字字相相机机使使用用标标准准的的串串行行电电缆缆,串串口口连连接接意意味味着着任任何何台台式式计计算算机机或或笔笔记记本本计计算算机机均均能能与与数数字字相相机机通通信信（当当然然需需要要有有相相应应的的软软件件）。但但是是，串串行行连连接接也也意意味味着着速速度度慢慢,可可能能会会发发生生冲冲突突，电电缆缆也也比比较较粗粗大大笨笨拙拙。更更新新的的数数字字相相机机具具有有USB总总线线功功能能。USB提提供供了了更更快快的的传传输输速速度度,可可以以达达到到12MBS，而而串串口口通通信信最最多多只只能能达达到到每每秒秒几几百百KB,所所以以传传送送照照片片时时USB的的数数字字相相机机比比基基于于串串行行方方式式连连接接的的数数字字相相机机快快得得多多。同同时时，采采用用USB方方式式的的相相机机与与计计算算机机相相连连时时，不不需需要要拨拨下调制解调器或其它串行设备下调制解调器或其它串行设备,因为它采用另外的端口。因为它采用另外的端口。另另一一个个正正在在发发展展的的选选项项是是使使用用前前面面提提到到过过的的标标准准的的PC卡卡模模块块,这这是是一一种种闪闪存存卡卡，可可以以存存储储高高达达几几十十MB的的数数据据，而而且且存存储储满满后后可可以以换换卡卡，当当暂暂时时没没有有计计算算机机用用来来传传送送数数据据时时，这这种种进进项项就就极极为为重重要要了了，这这种种卡卡对对一一个个常常在在郊郊外外或或山山地地进进行行摄摄影影工作的摄影工作者来说是非常有意义的。工作的摄影工作者来说是非常有意义的。18 9.2.5 9.2.5 数字摄像机数字摄像机 数数字字摄摄像像机机的的工工作作和和普普通通摄摄像像机机非非常常相相似似,但但有有更更多多的的功功能能和和更更快快的的速速度度。它它和和数数字字相相机机类类似似，采采用用电电荷荷耦耦合合器器件件CCD获获取取光光线线井井将将其其转转换换成成模模拟拟电电脉脉冲冲,然然后后再再转转换换成成0、1的的数数字字信信息息。彩彩色色摄摄像像机机通通常常用用三三个个CCD芯芯片片来来建立真彩色合成。建立真彩色合成。数数字字摄摄像像机机必必须须在在1S内内拍拍摄摄30幅幅图图像像，把把光光转转换换成成电电，再再转转换换成成二二进进制制的的数数字字信信息息，这这样各个图像就可以连在一起成为相应的视频。样各个图像就可以连在一起成为相应的视频。摄摄像像机机还还必必须须获获取取模模拟拟的的声声音音,对对波波形形进进行行采样获取相应的数字信息。采样获取相应的数字信息。19 数数字字摄摄像像机机使使用用基基于于磁磁带带的的介介质质或或小小硬硬盘盘,而而不不是是数数字字相相机机中中所所用用的的静静止止不不动动的的存存储储器器,原原因因是是视视频频动动态态文文件件太太大大了了,用用芯芯片片存放过于昂贵。存放过于昂贵。同同时时,数数字字摄摄像像机机也也面面临临把把数数据据传传送送至至计计算算机机的的挑挑战战，即即使使是是USB的的12MBs数数据据传传输输速速率率也也不不足足以以传传送送巨巨大大的的视视频频动动态态文文件件。正正是是由由于于这这个个原原因因，许许多多厂厂商商看看中中了了IEEE1394总总线线标标准准，即即它它的的传传输输速速率率可可以以达达到到200-800MBs,而而且且还还有有即即插即用的安装。插即用的安装。20 9.2.6 9.2.6 语音与文字输入系统语音与文字输入系统 目前计算机输入字符与数据，主要用键盘敲入，目前计算机输入字符与数据，主要用键盘敲入，人们正在研究如何让机器能够听懂话，识别字的功人们正在研究如何让机器能够听懂话，识别字的功能。为了达此目的，一系列相应学科正在形成与发能。为了达此目的，一系列相应学科正在形成与发展。其中包括模式识别、人工智能、信号处理和图展。其中包括模式识别、人工智能、信号处理和图像处理，并在此基础上产生了语音识别、文字识别、像处理，并在此基础上产生了语音识别、文字识别、自然语言理解与机器视觉等学科。自然语言理解与机器视觉等学科。语音与文字输入的实质是要让计算机从语音的声语音与文字输入的实质是要让计算机从语音的声波和文字的形状中领会到含义，并将它转换成计算波和文字的形状中领会到含义，并将它转换成计算机可以处理的代码。其核心环节是对声波和文字图机可以处理的代码。其核心环节是对声波和文字图形的识别，从学科上说这属于模式识别（形的识别，从学科上说这属于模式识别（Pattern recognition）范畴。例如每个英文字母在书写时，）范畴。例如每个英文字母在书写时，其形状大小都有变化。同一个字不同地区的人发音其形状大小都有变化。同一个字不同地区的人发音很不一样，但它们属于同一类。很不一样，但它们属于同一类。21 这里把待辨认的一段声波或一个文字图形这里把待辨认的一段声波或一个文字图形称为称为样本样本，把它们的类别叫做模式，把它们的类别叫做模式（nattern）。实现将样本划定其模式的系）。实现将样本划定其模式的系统叫做模式识别系统，具体来讲就称为语音统叫做模式识别系统，具体来讲就称为语音识别系统或文字识别系统。图识别系统或文字识别系统。图9.3是其系统是其系统构成，由信息获取、预处理、特征提取、分构成，由信息获取、预处理、特征提取、分类器学习和分类决策等环节组成。类器学习和分类决策等环节组成。信息获取利用传感器（信息获取利用传感器（sensor）将语）将语音或文字转换成电信号，并进一步将模拟量音或文字转换成电信号，并进一步将模拟量转换成数字量，这就是信息获取过程。转换成数字量，这就是信息获取过程。22 语音与文字识别系统的系统构成语音与文字识别系统的系统构成特征特征特征特征提取提取提取提取信息信息信息信息获取获取获取获取预处预处预处预处理理理理分类器学习分类器学习分类器学习分类器学习分类决策分类决策分类决策分类决策23 语音通过空气振动产生的声波，传到话筒引起话筒内语音通过空气振动产生的声波，传到话筒引起话筒内部簧片振动，又转换成电流变化，在这里话筒就是传感部簧片振动，又转换成电流变化，在这里话筒就是传感器。至于文字常用扫描器（器。至于文字常用扫描器（scanner）作传感器，当文）作传感器，当文 件放入扫描器中时，扫描器从上到下对文件进行逐行件放入扫描器中时，扫描器从上到下对文件进行逐行 扫描，从纸面上反射的光强与该点的黑、白有关。根扫描，从纸面上反射的光强与该点的黑、白有关。根 据光的强弱转换成二进制码。据光的强弱转换成二进制码。一般从传感器输出的是模拟量，要将它转换成数字一般从传感器输出的是模拟量，要将它转换成数字 量。量。预处理预处理 从传感器采集到的信号，往往有畸变或噪音，预处从传感器采集到的信号，往往有畸变或噪音，预处 理阶段的一个主要任务是消除或削弱噪音。例如用对理阶段的一个主要任务是消除或削弱噪音。例如用对 同一页纸扫描若干次，再取平均值等方法来减轻噪音同一页纸扫描若干次，再取平均值等方法来减轻噪音 的影响。的影响。预处理阶段还包含对输入信息进行划分的内容。例预处理阶段还包含对输入信息进行划分的内容。例 如，按字符、单词或词组进行分段，以便进一步识如，按字符、单词或词组进行分段，以便进一步识 别。别。24 特征提取特征提取 语音或文字输入到计算机后，通过与机内语音或文字输入到计算机后，通过与机内已存入的标准语音或文字相比较。找出其最已存入的标准语音或文字相比较。找出其最相似者而实现识别。所以机器内存有标准语相似者而实现识别。所以机器内存有标准语音库或文字库，统称模型库。音库或文字库，统称模型库。但识别过程并不是将输入信号，例如某一但识别过程并不是将输入信号，例如某一汉字直接与模型库中每个汉字比较，实际上汉字直接与模型库中每个汉字比较，实际上存在机器内的模型是根据该文字的特点并按存在机器内的模型是根据该文字的特点并按某一规律转换成的某种代码或向量。待识别某一规律转换成的某种代码或向量。待识别的输入信号也按同一规律转换成相应的代码的输入信号也按同一规律转换成相应的代码或向量，比较是在这种代码或向量的基础上或向量，比较是在这种代码或向量的基础上进行的。在模式识别中，把这种代码或向量进行的。在模式识别中，把这种代码或向量称之为称之为“特征表示特征表示”。25 分类器学习分类器学习 分类器学习是将作为标准的文字或语音送入分类器学习是将作为标准的文字或语音送入机器，它的方法是人们一方面用键盘敲入某个机器，它的方法是人们一方面用键盘敲入某个字符的代码。另一方面同时用传感器送入它的字符的代码。另一方面同时用传感器送入它的语音或文字，计算机将该字符的代码及从语音语音或文字，计算机将该字符的代码及从语音或文字抽取得到的特征表示，一起存到模型库或文字抽取得到的特征表示，一起存到模型库内以备样本比较用。内以备样本比较用。文字输入系统要送入不同字体或手写体模型。文字输入系统要送入不同字体或手写体模型。语音输入系统若按使用者来分，有特定人专用语音输入系统若按使用者来分，有特定人专用与非特定人使用两类。特定人专用，则要让指与非特定人使用两类。特定人专用，则要让指定的使用人按所用词汇逐个对机器进行训练；定的使用人按所用词汇逐个对机器进行训练；非特定人使用的系统需要选择若干口音不同的非特定人使用的系统需要选择若干口音不同的人对机器进行训练。人对机器进行训练。26 分类决策分类决策 分类决策是对输入信号进行识别，并赋分类决策是对输入信号进行识别，并赋予识别结果、此时输入信号已转换成特征予识别结果、此时输入信号已转换成特征表示方式。有两种分类决策方法：表示方式。有两种分类决策方法：1、将输入的特征表示与模型库中的模型、将输入的特征表示与模型库中的模型（特征表示）逐个进行比较，找出最相似（特征表示）逐个进行比较，找出最相似者，输出其类别代号。者，输出其类别代号。2、根据模型库所有模型特点设计出一些、根据模型库所有模型特点设计出一些决策规则并使用这些规则对输入信号进行决策规则并使用这些规则对输入信号进行计算，确定其类别。计算，确定其类别。27 9.2.7 9.2.7 汉字识别汉字识别 汉字识别主要分为脱机手写汉字识别、联机手写汉字识别主要分为脱机手写汉字识别、联机手写 汉字识别和印刷体汉字识别三类，其难易程度也按上汉字识别和印刷体汉字识别三类，其难易程度也按上 述次序从难到易排列。述次序从难到易排列。汉字识别实际上是一个模式识别问题，其困难首汉字识别实际上是一个模式识别问题，其困难首 先在于常用汉字的数量极大，相似字较多；其次是汉先在于常用汉字的数量极大，相似字较多；其次是汉 字字形的多变性，不仅手写体如此，即使是印刷体汉字字形的多变性，不仅手写体如此，即使是印刷体汉 字，不同字体（宋、仿宋、黑、楷等）、不同字号字，不同字体（宋、仿宋、黑、楷等）、不同字号 （从特大号到小七号）不同印刷方法（铅印、激光打（从特大号到小七号）不同印刷方法（铅印、激光打 印、胶印和计算机打印等）和不同印刷厂所印刷的汉印、胶印和计算机打印等）和不同印刷厂所印刷的汉 字也是不同的。由于印刷文本的输入工作量很大，因字也是不同的。由于印刷文本的输入工作量很大，因 此迫切需要解决自动输入问题。目前我国已有几个商此迫切需要解决自动输入问题。目前我国已有几个商 品化的印刷汉字识别系统出现，其识别率可达到品化的印刷汉字识别系统出现，其识别率可达到95 98、如要实现完全的印刷文本自动输入，还、如要实现完全的印刷文本自动输入，还 有相当多困难待解决。有相当多困难待解决。28 印刷汉字识别系统又有单一字体印刷汉印刷汉字识别系统又有单一字体印刷汉字识别系统和多种字体印刷汉字识别系统之字识别系统和多种字体印刷汉字识别系统之分。后者可以用同一字库实现对宋、仿宋、分。后者可以用同一字库实现对宋、仿宋、黑、楷四大字体的识别，对字形变化有一定黑、楷四大字体的识别，对字形变化有一定的适应能力，适应范围较宽，是研究方向。的适应能力，适应范围较宽，是研究方向。一个实用的印刷汉字识别系统，除了要有良一个实用的印刷汉字识别系统，除了要有良好的核心，即识别算法以外，还有更大量的好的核心，即识别算法以外，还有更大量的工作要在识别以前的工作要在识别以前的预处理模块预处理模块和识别和识别之后的之后的预处理模块预处理模块”中完成。预处理模块中完成。预处理模块主要包括字的正确切分，人的认字过程是将主要包括字的正确切分，人的认字过程是将字的切分识别和对字的理解在瞬间同时完成字的切分识别和对字的理解在瞬间同时完成的，从而保证了字符切分的正确性。的，从而保证了字符切分的正确性。29 而计算机是串行工作的，使字符的正确切分变得而计算机是串行工作的，使字符的正确切分变得很困难。在目前的识别系统中，大约有很困难。在目前的识别系统中，大约有30误识来误识来自切分错误。对计算机来说，识别一篇文章是逐段、自切分错误。对计算机来说，识别一篇文章是逐段、逐行、逐字地从上至下和从左到右进行的。对于报逐行、逐字地从上至下和从左到右进行的。对于报纸和杂志等版面较复杂的文章（即除了文字外，还纸和杂志等版面较复杂的文章（即除了文字外，还有图或表格），则需要将一个版面分成很多块将图有图或表格），则需要将一个版面分成很多块将图和表格区分出来，并把文字一行一行、一字一字划和表格区分出来，并把文字一行一行、一字一字划分开来。分开来。预处理模块的作用是利用上下文关系对若干个尚预处理模块的作用是利用上下文关系对若干个尚无完全确定的字（或词组），识别出正确结果；同无完全确定的字（或词组），识别出正确结果；同时还要进行类似于人工校稿的工作，诸如编排文字、时还要进行类似于人工校稿的工作，诸如编排文字、调整结构和修改错误等。调整结构和修改错误等。至于联机手写输入（笔至于联机手写输入（笔输入）指的是以手写的形式实现人与计算机交互的输入）指的是以手写的形式实现人与计算机交互的手段，它除了上述各特点外，还具有以下功能。手段，它除了上述各特点外，还具有以下功能。30 笔输入由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括笔输入由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括“笔笔与供书写和定位的与供书写和定位的手写板手写板、手写板又有电、手写板又有电磁式和电阻式两种。对于电磁式手写板必须与电磁式磁式和电阻式两种。对于电磁式手写板必须与电磁式专用笔（有线与无线均可）相配合，而电阻式手写板，专用笔（有线与无线均可）相配合，而电阻式手写板，可以用一般的尖状硬物作为笔。笔输入技术采用绝对可以用一般的尖状硬物作为笔。笔输入技术采用绝对定位技术，使得手写板上写入的内容能以自然的方式定位技术，使得手写板上写入的内容能以自然的方式从上到下、从左到右出现在计算机显示器屏幕上。从上到下、从左到右出现在计算机显示器屏幕上。笔迹保留是笔输入技术所提供的独特功能同时能笔迹保留是笔输入技术所提供的独特功能同时能方便地完成绘画、作图等功能。方便地完成绘画、作图等功能。手写字符识别是笔输入技术中的核心问题、定位手写字符识别是笔输入技术中的核心问题、定位控制、笔迹保留和字符识别等功能均由软件完成。控制、笔迹保留和字符识别等功能均由软件完成。31 9.2.8 9.2.8 语言识别语言识别 语言信息处理技术包括自动语言识别、语言合成、语言信息处理技术包括自动语言识别、语言合成、语言理解、自动电话查询和翻译等，是当今世界上语言理解、自动电话查询和翻译等，是当今世界上研究的一个重要方面。自从日本在研究的一个重要方面。自从日本在1981年提出第五年提出第五代计算机的研制计划以后，人机语言通信越来越受代计算机的研制计划以后，人机语言通信越来越受到重视尽管最终没有取得预期结果，但产生了巨大到重视尽管最终没有取得预期结果，但产生了巨大宣传效果。宣传效果。语言识别系统，有孤立单词识别系统和连续语言语言识别系统，有孤立单词识别系统和连续语言识别系统两种。在语言理解系统中要求适应自然语识别系统两种。在语言理解系统中要求适应自然语言，自然语言的语法不很规范并带有习惯性的无意言，自然语言的语法不很规范并带有习惯性的无意义的发音。语言识别系统根据使用范围的不同又可义的发音。语言识别系统根据使用范围的不同又可分成供特定人使用的和供任意人使用的两种。孤立分成供特定人使用的和供任意人使用的两种。孤立单词和连续语言又有词汇量大小问题，美国的某些单词和连续语言又有词汇量大小问题，美国的某些公司和大学，在大词汇量语言识别方面取得了较好公司和大学，在大词汇量语言识别方面取得了较好的成绩。的成绩。32 80年代中期中国在汉语孤立音节识别年代中期中国在汉语孤立音节识别系统方面获得迅速发展。西方语言单音节系统方面获得迅速发展。西方语言单音节词很少，孤立音节识别没用处。而汉语，词很少，孤立音节识别没用处。而汉语，一个音节就是一个单位，至少对应一个汉一个音节就是一个单位，至少对应一个汉字（因有同音字），但到目前为止，识别字（因有同音字），但到目前为止，识别率都没超过率都没超过90，孤立词语言识别率取决，孤立词语言识别率取决于同汇量的大小，可达于同汇量的大小，可达95以上。以上。语言识别系统至今还没有达到真正实用语言识别系统至今还没有达到真正实用水平。还有许多问题要研究。例如前面提水平。还有许多问题要研究。例如前面提到过的切分问题、训练问题等。到过的切分问题、训练问题等。33 9.2.9 9.2.9 条形码及其技术条形码及其技术 条形码又叫条码。条码的定义是由一组宽度和条形码又叫条码。条码的定义是由一组宽度和反射率不同的平行相邻的反射率不同的平行相邻的“条条和和“空空”，按照预，按照预先规定的编码规则组合起来，用以表示一组数据的先规定的编码规则组合起来，用以表示一组数据的符号。这组数据可以是数字、字母或某些符号。符号。这组数据可以是数字、字母或某些符号。条码元素用以组成条码符号的条和空，统称条条码元素用以组成条码符号的条和空，统称条码元素。码元素。条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空组成一个字符。组成一个字符。条码是表示数据的符号，在市场上即表示某种条码是表示数据的符号，在市场上即表示某种商品的代号，这个符号可由机器自动识别并送入计商品的代号，这个符号可由机器自动识别并送入计算机中。在超级市场中的商品，都用条码识别。条算机中。在超级市场中的商品，都用条码识别。条码也可应用于仓库管理、图书管理等领域。码也可应用于仓库管理、图书管理等领域。34 条码技术主要包括条码编码规则及标条码技术主要包括条码编码规则及标准、条码译码技术、印刷技术、光电扫描准、条码译码技术、印刷技术、光电扫描技术、通信技术、计算机技术等。技术、通信技术、计算机技术等。要阅读条码符号所包含的信息需要一要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置，根据目前的印刷技术。条码个扫描装置，根据目前的印刷技术。条码符号最窄元素的宽度可达到符号最窄元素的宽度可达到 0.15mm左左右，扫描器的分辨率应与之对应。在正常右，扫描器的分辨率应与之对应。在正常工作时，扫描器与条码符号之间要保持的工作时，扫描器与条码符号之间要保持的距离称为工作距离，而允许的最大工作距距离称为工作距离，而允许的最大工作距离和最小工作距离之差称为扫描景深。离和最小工作距离之差称为扫描景深。35 扫描器将扫描得到的脉冲数字信号送到译码器译扫描器将扫描得到的脉冲数字信号送到译码器译码，按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信号，码，按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信号，并通过数据通信接口送入计算机。通常条码译码器采并通过数据通信接口送入计算机。通常条码译码器采用微处理器及相应硬件来完成译码工作。用微处理器及相应硬件来完成译码工作。80年代后期年代后期已有专用译码芯片上市。已有专用译码芯片上市。扫描器和描器和译码器合起来称器合起来称为阅读器。器。一个完整的条码符号由两侧静区、起始字符、数一个完整的条码符号由两侧静区、起始字符、数据字符、校验字符（可选）和终止字符组成。在印制据字符、校验字符（可选）和终止字符组成。在印制条码符号时要留出静区。在扫描条码时要从静区开始，条码符号时要留出静区。在扫描条码时要从静区开始，以保证阅读效果。条码符号的第一个字符是起始字符，以保证阅读效果。条码符号的第一个字符是起始字符，是特殊规定的条空结构。在它后面才是真正的数据字是特殊规定的条空结构。在它后面才是真正的数据字符。条码符号最后一个字符是终止字符。如选用的条符。条码符号最后一个字符是终止字符。如选用的条码还要求有校验字符，则校验字符位于数据字符与终码还要求有校验字符，则校验字符位于数据字符与终止字符之间。有的条码符号在字符之间留有止字符之间。有的条码符号在字符之间留有“位空位空”，有的则不留，分别称为离散型条码和连续型条码。，有的则不留，分别称为离散型条码和连续型条码。36 9.2.10 9.2.10 光笔、图形板和画笔（或游动标）等输入光笔、图形板和画笔（或游动标）等输入 1.光笔（光笔（Light Pen）的外形与钢笔相似，头）的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光会聚为一个光