[發明專利]一種教育玩具套件及檢測七巧板擺放形狀、位置的方法

在審

• 申請號: 201610053798.5
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105719307A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 杜鵬;范旭;孫賢軍;程瀟;巢建樹
• 申請（專利權）人: 上海葡萄緯度科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/40;A63F9/10
• 代理公司: 上海國智知識產權代理事務所(普通合伙) 31274
• 代理人: 潘建玲

技術領域

本發明涉及計算機視覺檢測處理技術領域，特別涉及一種教育玩具套件及檢測七巧板擺放形狀、位置的方法。

背景技術

現在平板電腦上有許多有趣的幼教游戲應用程序或者兒童游戲，但往往只是讓小朋友在屏幕上指指畫畫，互動性欠缺，長時間看著屏幕容易對眼睛造成傷害；而當下一些互動性強的傳統性游戲玩具已經脫離了時代的發展，形式上無法滿足孩子學習、玩耍的需求，也不便于孩子和家長的互動溝通。

為了解決上述問題，計算機視覺識別處理技術領域成功的開發了一種教育玩具套件，包括：支架、頭盔探測器和底板，并且支架安裝于底板上，頭盔探測器安裝于支架上；底板上方設置有第一凹槽；支架底部具有凸起，凸起安裝在第一凹槽內，頂部具有第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽用于放置平板電腦；頭盔探測器安裝于第三凹槽內。然后將七巧板放置于底板上，在平板電腦內安裝游戲程序，通過平板電腦的攝像頭采集放置于底板上的七巧板的拼接圖像，判定七巧板圖案是否與游戲程序要求的拼接程序一致，如果不一致給出最快捷的下一步拼接指導，增強游戲的趣味性、兒童動手能力以及互動性。

上述的教育玩具套件雖然解決了平板電腦中游戲的互動性欠缺的問題，但是由于底板很大，七巧板的擺放位置常常出現偏差，導致攝像頭不能采集到完整的圖像，圖像容易采集出錯，分析結果不準確等問題的出現，并且不能夠檢測出七巧板的擺放形狀。

因此，計算機視覺檢測處理技術領域急需一種教育玩具套件及檢測七巧板擺放形狀、位置的方法，能夠快速的檢測出七巧板擺放位置是否準確以及七巧板擺放形狀，提高圖像采集以及分析結果的準確率。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供了一種教育玩具套件及檢測七巧板擺放形狀、位置的方法，技術方案如下：

一種教育玩具套件，包括支架、頭盔探測器和底板，并且支架安裝于底板上，頭盔探測器安裝于支架上，底板上方設置有第一凹槽；支架底部具有凸起，凸起安裝在第一凹槽內，頂部具有第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽用于放置平板電腦；頭盔探測器安裝于第三凹槽內；還包括：定位孔，設置于第三凹槽側壁的縱向中心軸上。

一種教育玩具套件中檢測七巧板擺放形狀、位置的方法，包括如下步驟：

步驟一，在平板電腦中安裝游戲程序，再將平板電腦的底端安裝于第二凹槽內，通過第四凹槽將頭盔探測器安裝于平板電腦的頂端，再將七巧板放置于底板上；

步驟二，固定安裝好后，通過平板電腦的前置攝像頭采集圖像；

步驟三，對步驟二中采集到的圖像進行視角轉換，得出七巧板中彩色板個數判斷七巧板擺放位置是否準確，如果不準確則重新擺放七巧板，重復執行步驟二至三，如果準確則執行步驟四；

步驟四，計算步驟三中彩色板邊緣輪廓的邊長、角度和邊長比例，結合平板電腦中預先設置的七巧板的各個彩色板的邊緣輪廓的原始像素值，計算出每個彩色板的位置和旋轉角度，得出七巧板的擺放形狀。

優選的，在上述一種教育玩具套件中檢測七巧板擺放形狀、位置的方法中，步驟二的具體步驟為：

將平板電腦前置攝像頭所獲取圖像定義為I_xy，I_xy＝f(x，y)；

其中，(x，y)表示圖像像素點的位置坐標，f(x，y)表示圖像的在(x，y)上的像素值；

由于攝像頭采集的圖像為彩色圖片，因此f(x，y)＝(R_xy，G_xy，B_xy)；

其中，R_xy表示圖像像素點在紅色通道的色彩值，G_xy表示圖像像素點在綠色通道的色彩值，B_xy表示圖像像素點在藍色通道的色彩值。

優選的，在上述一種教育玩具套件中檢測七巧板擺放形狀、位置的方法中，步驟三的具體步驟為：

a)由于步驟二中平板電腦頂部的攝像頭相對于底板來說是具有一個傾斜視角的，因此步驟二中采集到的圖像為斜視角圖像，采用透視變換原理，將斜視角圖像轉換為俯視的正視角圖像；

b)將步驟a)中得到的正視角圖像轉換為灰度圖像，具體公式為：

Gray(x，y)＝0.2989×R_xy+0.5870×G_xy+0.1140×B_xy；

其中，Gray(x，y)表示灰度圖像；

c)使用邊緣檢測算法檢測灰度圖像中的強邊緣；