[發(fā)明專利]數(shù)字式鋼琴編碼解碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410459885.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104463156B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張娟;蒲華燕;顧建軍;謝少榮;黃潮炯;李恒宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/20
• 分類號(hào): G06K9/20
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙)31205
• 代理人: 何文欣

1.一種數(shù)字鋼琴式編碼解碼方法，其特征在于：采用數(shù)字鋼琴編碼標(biāo)示符，該編碼中有提供識(shí)別和定位的信息、多行的數(shù)字信息，張貼在室內(nèi)的墻上，被高清攝像機(jī)采集之后，根據(jù)識(shí)別和定位信息辨別并且從周圍環(huán)境中提取出標(biāo)示符，逐行掃描標(biāo)示符后并進(jìn)行解析，最終解析出所需要的數(shù)字信息；其中，數(shù)字鋼琴編碼標(biāo)示符是一種無(wú)源的數(shù)字式編碼，包含了要儲(chǔ)存的數(shù)字信息，作為圖像數(shù)據(jù)被高清攝像機(jī)采集；編碼包含三個(gè)部分，識(shí)別區(qū)，微調(diào)區(qū)和編碼區(qū)：識(shí)別區(qū)包含三個(gè)用于粗定位的標(biāo)準(zhǔn)匹配模板，以對(duì)標(biāo)示符進(jìn)行識(shí)別和粗定位；黃色的微調(diào)區(qū)位于識(shí)別區(qū)和編碼區(qū)的邊緣線上，用于對(duì)編碼區(qū)的精確定位；編碼區(qū)包括了三種顏色琴鍵組成的數(shù)字編碼，儲(chǔ)存了數(shù)字的信息，是數(shù)字鋼琴編碼標(biāo)示符的最重要的區(qū)；所述的數(shù)字鋼琴式編碼每行有三種顏色的類似于琴鍵的碼塊組成：白色、黑色和藍(lán)色，白色琴鍵碼塊的個(gè)數(shù)N_(白色)i代表數(shù)值，其中i為行數(shù)，N_(白色)i代表第i行的白色碼塊的個(gè)數(shù)，藍(lán)色琴鍵碼塊的個(gè)數(shù)N_{(藍(lán)色})i，用來(lái)校驗(yàn)碼塊解析是否出錯(cuò)，黑色碼塊用來(lái)間隔其他顏色的碼塊，不用計(jì)算黑色碼塊的數(shù)量，每行編碼經(jīng)校驗(yàn)后可以準(zhǔn)確地解析出一個(gè)數(shù)字；所述的編碼區(qū)的鋼琴碼共有六行，每行可以表示一個(gè)數(shù)字，一共可以表示6個(gè)數(shù)字；編碼解碼的具體操作步驟如下：

(1)利用高清攝像機(jī)拍攝帶有數(shù)字鋼琴編碼標(biāo)示符的周邊環(huán)境照片圖像；

(2)在圖像中，利用D-PSA算法檢測(cè)標(biāo)示符的編碼區(qū)的三個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)：右上定位點(diǎn)(X_RU,Y_RU)、左下定位點(diǎn)(X_LD,Y_LD)、右下定位點(diǎn)(X_RD,Y_RD)，精確定位后，計(jì)算出第四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，定位標(biāo)示出編碼區(qū)；

(3)旋轉(zhuǎn)圖片使編碼區(qū)水平，公式如下：

angle＝arctan[(X_LU-X_LD)/(Y_LD-Y_LU)]

其中正值表示逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并且根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)圖像進(jìn)行分割提取出編碼區(qū)，并以編碼區(qū)的左上角為原點(diǎn)重新建立坐標(biāo)系；

(4)以每行的中心線為掃描線，利用D-PDA解碼方法解析出每行碼塊中包含的數(shù)字信息；

(5)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行運(yùn)算處理，得到需要的數(shù)字量，并進(jìn)行結(jié)果校驗(yàn)；

(6)如果解碼成功，得到結(jié)果，如果解碼失敗，調(diào)整掃描線向上四分之一行距，進(jìn)行二次掃描；

(7)對(duì)二次掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用D-PDA解碼方法得到需要的數(shù)字量，并進(jìn)行結(jié)果校驗(yàn)；

(8)如果二次掃描的數(shù)據(jù)通過(guò)校驗(yàn)，得到結(jié)果，否則調(diào)整掃描線向下二分之一行距，進(jìn)行三次掃描，得到各顏色像素值，此刻，掃描線位于一次掃描線的下方四分之一行距處；

(9)對(duì)三次掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用D-PDA解碼方法得到需要的數(shù)字量，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)；

(10)如果三次掃描的結(jié)果通過(guò)校驗(yàn)，得到結(jié)果，否則輸出“解析失敗”；

(11)調(diào)整掃描線，以一次掃描為基準(zhǔn)，然后向下一個(gè)行距，根據(jù)上述方法進(jìn)行后面的五行的掃描并得到結(jié)果；

(12)如果輸出“解析失敗”，則需要調(diào)整獲取圖像的姿勢(shì)和角度，重新獲取圖像并且進(jìn)行解析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字鋼琴式編碼解碼方法，其特征在于，步驟(2)中提到的D-PSA算法為：對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)以定位出標(biāo)示符的編碼區(qū)，具體方法如下：

(1)機(jī)器人通過(guò)模板匹配法在拍攝的圖像數(shù)據(jù)中，檢測(cè)標(biāo)示符的三個(gè)定位點(diǎn)坐標(biāo)：右上定位點(diǎn)(X_RU,Y_RU)、左下定位點(diǎn)(X_LD,Y_LD)、右下定位點(diǎn)(X_RD,Y_RD)；

(2)擴(kuò)大搜索：以模板匹配法搜索出的像素坐標(biāo)為中心，向外擴(kuò)展15-30個(gè)像素點(diǎn)；

(3)根據(jù)公式：X_LU＝X_RU+X_LD-X_RD，Y_LU＝Y(jié)_LD+Y_RU-Y_RD，求出第四個(gè)點(diǎn)，左上定位點(diǎn)的坐標(biāo)(X_LD,Y_LD)；

(4)更新精確：當(dāng)搜索到微調(diào)區(qū)顏色的像素值時(shí)，更新四個(gè)角的坐標(biāo)值可以精確地將編碼區(qū)定位出來(lái)，更新坐標(biāo)為新定位的坐標(biāo)值。