電紙信息交互式筆記系統設計與實現

摘 "要 "通過筆記APP將電子資源的URL轉換成對應的二維碼，然后調用口袋打印機將其打印出來粘貼在書上，實現課本知識點與對應電子資源的關聯，學習時僅需掃描貼在書上的二維碼即可查看實驗視頻、講解音頻、拓展內容等電子資源，云錄音可重現課堂教師講課語音，使學習過程更加高效、便捷。

關鍵詞 "二維碼；筆記系統；云錄音；TTS；微型打印機

中圖分類號：G434 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）13-0038-05

0 "引言

在看書學習的過程中，遇到難以理解的部分上網查資料成為大部分人的首選。然而當資料找到準備在書上做筆記的時候，新的問題隨之而來：由于書本版面限制，能夠做筆記的空間十分有限，而且物理、化學實驗視頻這些電子資源無法記在書上，下載保存到電子設備上又難以和書上對應位置關聯起來，下次看書遇到問題的時候仍然需要花時間查找。產生這些問題的根源在于電子資源和紙質資源各自成為一個閉合的體系，沒有一個有效方式將二者聯系起來。針對日常生活、學習、工作筆記記錄過程中存在的這些問題，本設計旨在通過手機、多媒體、云計算、二維碼、微型打印機等信息化技術，設計一款能實現電子資源與紙質資源信息交互的智能筆記神器，借助二維碼在電子資源和紙質資源之間搭建一座溝通交流的橋梁，將傳統的紙質書本擴展升級為電紙合一的多媒體書本，以解決日常生活、學習、工作筆記記錄過程中電紙信息交互不暢的問題，達到提升學習、工作效率的目的。

1 "技術背景

隨著科技的進步，手機、二維碼、云計算、多媒體、微型打印機等技術飛速發展。本項目以二維碼作為媒介橋梁，將上述多種技術有機融合在一起，從而實現傳統紙質書本和網絡多媒體、云計算等信息技術的相互關聯，不僅達到既定目標，幫助用戶解決實際問題，而且幫助用戶提升學習和工作的效率[1]。下面對本項目所用到的相關技術作簡略介紹。

1.1 "二維碼技術

二維碼又名QR碼，英文全稱為Quick Response

Code，是近幾年在移動終端設備上非常流行的一種編碼。與傳統的條形碼（Bar Code）相比，二維碼可以存儲更多的信息，也支持更多的數據類型。二維碼原理是通過一些特定的幾何圖形在二維平面上按照一定規律排列成黑白相間的圖形來記錄數據信息。它在編碼方式上巧妙利用了計算機二進制“0”“1”比特流的思想，文字數值信息通過若干與二進制相對應的幾何圖形來表示，同時利用圖像輸入設備以及光電掃描設備即可實現信息的自動識讀與處理。二維碼技術具有條形碼技術的一些特點：每種代碼編制都有特定字符集；每個字符占有特定寬度；編碼具有一定校驗功能。此外，二維碼還具有自動識別不同行的信息以及處理圖形旋轉變化點等功能[2]。

1.2 "TTS技術

TTS是Text To Speech的英文縮寫，中文意思即從文本到語音。TTS是語音合成技術的一種，可以將電腦中的文本信息，如電子文檔或者網頁，轉換成語音讀出來。TTS技術不僅增加了文本文檔的可讀性，更重要的是確保了視覺障礙人士可以閱讀計算機上的信息。目前，TTS應用包括語音驅動的電子郵件和聲音敏感系統，并且經常和聲音識別程序一起使用。現在TTS產品有不少代表，如PDF大師、Proverbe Speech Unit、語音合成助手、PDF

Markup Cloud、Read Please 2000以及Next Up Technology的TextAloud。這些TTS應用程序都提供了可供調用的接口，本項目通過調用這些接口將文本轉化為語音，實現文字信息通過手機APP讀出來的功能[3]。

1.3 "云錄音技術

云錄音（CloudReconding）是一種通過互聯網對錄音數據統一管理并且及時響應的技術方案。在云錄音技術方案中，互聯網將不同硬件連接起來，通過云計算技術將各地的錄音文件實時上傳到云端，以便管理人員可以統一管理、及時響應。云數據中心可以實時監聽遠方各地工作情況，適時進行軟件支配調度與數據備份。云計算技術的出現使得人們移動辦公、決勝千里的夙愿得以實現，無論身處何地，只要連接互聯網即可通過云端管理軟件操作錄音設備，從而及時獲取相關信息以便高效處理客戶的種種訴求。中國電信開發了完整的云錄音平臺并且開放了相應接口，本項目在錄音模塊調用該云錄音平臺的相關接口，實現云錄音的相關功能[4]。

1.4 "微型打印機技術

本項目的核心配套硬件是微型打印機。作為一種結構精密復雜的機械電子裝置，打印機的結構主要由控制電路和機械裝置兩部分組成，這兩部分是互相配合、密不可分的。控制電路部分主要包括單片機主控電路、輸入輸出接口電路、驅動電路以及檢測電路等。機械裝置部分則由打印頭、走紙機構、字車機構、色帶傳動機構、硒鼓傳動機構以及墨水（墨粉）供給機構等部件組成，它們都由控制電路統一協調控制，從而執行打印機的打印命令。本項目中使用的是微型機電一體化打印機，其機械部分作為執行機構，在機內單片機和驅動電路的控制下實現數據的打印[5]。

2 " 筆記系統模塊設計

2.1 "系統組成介紹

筆記系統由一款名為筆記神器的手機APP和一款微型打印機組成，如圖1所示。APP和微型打印機之間通過藍牙連接。手機APP負責將各種URL、語音、圖像等各種多媒體文件轉化為二維碼，便攜式微型打印機可以隨時隨地打印帶有背膠的二維碼，用戶僅需貼在紙質書本或者筆記本上，即可將傳統的紙質書本或者筆記本變為功能強大的多媒體筆記本。

2.2 "系統架構設計

系統軟件部分采用三層架構的設計模式，整個應用劃分為門戶層、應用層、基礎數據層：應用層主要包括二維碼掃描播放器、語音、URL二維碼生成器、二維碼藍牙打印等功能模塊；基礎數據層則存儲用戶信息、語音、二維碼文件等相關數據信息；在門戶層，用戶可以通過手機APP、PC網站等使用本產品。系統功能及技術架構如圖2所示。

2.3 "系統功能設計

系統軟件基于Android SDK編寫應用程序，調用Android Development Tools（ADT），IDE開發環境為Eclipse，后臺編程語言為Java。

2.3.1 "二維碼生成及打印 "用戶在看書或者寫筆記時需要在電腦上查閱相關資料，這些資料無論是文字、圖片還是視頻，一般都存在一個URL中。利用本系統，可以將URL生成一個二維碼，通過隨身攜帶的微型打印機打印出來，粘貼在書本或者筆記本上，這樣書本或者筆記本就成為一個功能強大、內容豐富的超級多媒體載體，而且實現電子資源與書中特定位置的關聯。下次看書時，僅需用手機去掃描該書本或者筆記本上的二維碼，即可在手機上呈現書中內容對應的擴展電子資料。系統工作流程如圖3所示。

2.3.2 "云錄音功能 "用戶在課堂上把教師講課的錄音上傳到云端，然后云平臺把這段音頻對應的地址鏈接生成一個二維碼，再用微型打印機打印出來粘貼到書本或者筆記本上，這樣以后復習的時候直接掃碼就能聽教師的解釋。這個方案解決了教師念太快，學生用筆記錄跟不上的難題。而且講解的內容貼在書上對應的位置，下次看書的時候忘了教師當時怎么講的就直接掃碼，教師講課的錄音就出來了。系統工作流程如圖4所示。

2.3.3 "拍照識文功能 "用戶在閱讀或者記筆記的時候，如果需要摘抄書本上的特定內容，可以使用筆記系統提供的拍照識文功能。該功能調用移動終端上的攝像頭對紙質資料拍照，然后通過OCR光學字符識別技術識別出照片中的文字，并且將這些文字轉變為可編輯的文本。同時，拍照識文功能可以快速打印錯題，學生無須耗費大量時間手動抄寫、整理錯題本，使易錯點的整理變得更加快捷。

3 "筆記系統應用測試

筆記系統的主要功能是將網頁URL及語音鏈接地址轉化為二維碼，并通過微型打印機打印成微型便箋紙，貼在筆記本上，從而將筆記本變為一個能夠充分展示各種多媒體信息的超級筆記本，達到增強用戶記筆記效果的目的。下面結合一個具體的使用案例做一個完整的測試。

3.1 "藍牙連接打印機

筆記系統在使用時首先要與微型打印機進行綁定，用戶需要開啟移動終端的藍牙功能，同時確保微型打印機處于開啟狀態。點擊筆記系統APP主界面右上部分按鈕，在出現的菜單中選擇“添加設備”，出現圖5所示的界面，通過雙擊微型打印機按鍵，掃一掃紙條二維碼，可以實現手機APP和微型打印機的綁定。

3.2 "二維碼生成及打印測試

用戶在閱讀時隨意選擇一本書，如讀《千家詩》書中的《清平調詞》。由于書本版面有限，僅給了詞句，并沒有附上詳細的背景介紹，從而導致讀者理解存在一定的困難。此時用戶為了充分理解詞句意思，通過手機查閱百度百科找到一篇關于該詞的賞析文

章，其URL鏈接地址為“https：//baike.baidu.com/

item/清平調詞三首/8210832？fromtitle=%E6%B8%85%E5%B9%B3%E8%B0%83amp;fromid=8057658amp;fr=aladdin”。用戶將該URL拷貝到URL利器界面的“URL編輯”框中，點擊“生成二維碼”按鈕，界面中將生成圖6所示二維碼。點擊“打印二維碼”按鈕，微型打印機即可將二維碼打印出來。撕開二維碼背后的背膠就可將其粘貼在書上對應的位置，粘貼效果如圖7所示。下次看書時直接掃碼，就可以查看對應的電子資源，實現書本知識點的拓展延伸。

對于物理、化學、生物這些理科實驗視頻，筆記系統也能很好地將其記在書上，如圖8所示。

3.3 "云錄音功能測試

用戶點擊云錄音界面的“開始”錄音按鈕，系統開始錄音，錄音數據文件將保留在云平臺上。點擊“暫停”錄音按鈕，將結束錄音，存放錄音的地址鏈接將生成對應的二維碼并且顯示在界面中，如圖9所示。點擊“打印二維碼”，微型打印機將打印出這個二維碼。將二維碼貼在書上的《清平調詞》的右邊，這樣當用手機上自帶的二維碼掃描工具去掃描這個二維碼時，就可以調出存放在云端的錄音，點擊播放即可再現錄制的語音。

3.4 "拍照識文功能測試

用戶點擊拍照識文界面的“拍照識文”按鈕，打開攝像頭，對著書本的相關內容選擇拍照，點擊確認后，文本識別將呈現在拍照識文界面中的文本編輯框中，如圖10所示。對文本進行修正后，點擊“打印文本”，微型打印機將打印出這些內容，用戶可以貼在相關筆記本上。

4 "系統測評結果分析

通過深入分析人們在讀書、上課以及記筆記過程中存在的實際問題，利用編程技術將文字、圖片、視頻、音頻轉化為二維碼信息，并通過微型打印機打印出來，貼在書本或者筆記本的適當位置，再利用手機訪問這些二維碼實現互聯網信息的訪問。這種奇思妙想的創新方案實現了傳統紙張、現代電子設備、互聯網信息之間的相互串聯，使得傳統媒體和現代互聯網優勢互補，主要創新體現在以下幾點。

4.1 "電紙交互

筆記系統可以將各種電子資源生成對應的二維碼，便攜式微型打印機可以隨時隨地打印帶有背膠的二維碼，用戶僅需貼在紙質書本或筆記本上即可將傳統的紙質書本擴展升級為電紙合一的多媒體書本。在學習物理、化學課本知識點的同時可以掃碼觀看對應的實驗視頻，使知識點的理解變得更加容易。

4.2 "云端錄音

云錄音功能實現教師課堂講解知識點語音的云端存儲，完美解決了課堂上由于教師講太快而導致學生手寫記錄跟不上的難題。而且語音以二維碼作為載體貼在書上相應的位置，下次看書的時候忘了教師當時怎么講的，直接掃碼就可以重現教師講解的聲音，使知識點的復習變得更加方便。

4.3 "拍照識文

拍照識文功能可以快速將書本上的文字變為可編輯的電子文本，通過與便攜式打印機的配合可以快速完成名言警句的摘抄。學生課業負擔很重，對平時考試、作業錯題的整理也是一項重要任務。利用拍照識文功能，學生無須耗費大量時間手動抄寫、整理錯題本，直接通過筆記系統APP即可逐個打印錯題，使易錯點的整理變得更加快捷。

5 "結論與展望

本文設計并實現了一款可以實現紙質資源和電子資源信息交互的智能筆記APP，通過與便攜式打印機的配合，使得紛繁雜亂的互聯網多媒體內容可以有序地整合到傳統紙質書本上。作品可以幫助用戶快捷、方便地完成學習、工作中的筆記記錄任務，因此具有廣大的用戶市場空間。同時，由于筆記系統的主要硬件設備僅需一臺市場價格200多元的微型打印機，因此具有成本低的市場推廣優勢，易于向學生群體大規模推廣應用。此外，本文所設計的筆記系統具有較好的功能拓展性，相信隨著技術的不斷進步，系統也會根據用戶的需求進一步完善擴充，從而使筆記記錄的過程更加方便快捷，以達到提高人們學習、工作效率的目的。

參考文獻

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