[發明專利]一種基于機器視覺的中國象棋比賽智能虛擬直播方法

有效

• 申請號: 201710614340.7
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107392157B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 楊小岡;齊乃新;唐小佩;李維鵬;任世杰;楊杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/36;G06K9/40;G06K9/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明提出了一種基于機器視覺的中國象棋比賽智能虛擬直播方法。首先，采集靜態棋盤圖像，進行棋盤坐標標定，建立實物棋盤與虛擬棋盤之間的坐標變換關系；然后，依據棋子在棋盤圖像中的位置、名稱、顏色等特征信息，建立描述棋盤綜合特征的狀態信息表；其次，設定棋盤狀態變化檢測雙向基準線，用于棋盤變化動態檢測；再次，獲取棋盤實時變化圖像，確定變化棋子屬性及初始及目標位置，實時更新狀態信息表；最后，結合象棋比賽規則，實現比賽過程的虛擬直播，包括語音講解、虛擬聯動及比賽回放。使用本發明可以實現中國象棋比賽的現場虛擬直播，該方法具有可靠性高、適應性強、使用方便等優點，本發明也可應用于圍棋、五子棋等多種棋類比賽直播。

技術領域

本發明屬于圖像識別與智能信息處理領域，特別涉及一種基于機器視覺的中國象棋比賽智能虛擬直播方法。

背景技術

蘊含了中華民族傳統文化的中國象棋是人們熱衷的一種體育競技項目。通過查詢，發現現有大型象棋比賽的直播解說，是主持人在一塊豎立的磁性棋盤上手動復現選手對弈棋局并加以解說，沒有實現比賽的自動智能直播。本發明的設計目的是提出一種基于機器視覺的中國象棋智能虛擬直播方法，實現象棋比賽的智能化虛擬直播。

現有技術中，有以下參考文獻：文獻《手持移動終端平臺上的圍棋比賽圖像識別研究》(付世斌，南京大學，2012)提出了一種基于投影方法的圍棋棋盤識別算法，通過一種基于Android系統的棋盤識別軟件自動統計出黑白棋子個數和比賽結果；文獻《基于視覺的中國象棋棋子識別定位技術》(王殿君，清華大學學報(自然科學版).2013，53(8))提出了一種基于視覺的中國象棋棋子識別定位技術，采用視覺傳感器結合圖像處理的方法來識別棋盤和棋子，并通過計算機向機械臂發出運動指令完成走棋過程；文獻《基于視覺的象棋棋盤識別》(杜俊俐，張景飛，黃心漢，計算機工程與應用.2007，43(34))針對棋盤全局二值化存在的問題，提出了基于相鄰像素灰度差閾值的棋盤圖像二值化方法；針對棋子文字方向任意的現象，提出了3種基于統計特征的棋子文字識別方法；文獻《象棋機器人的研究與探索》(張春暉，王驕，徐心和，機器人技術與應.2009，2)介紹了一種象棋機器人，該機器人包括小型六自由度的工業機器手，攝像頭，智能棋盤以及嵌入射頻識別芯片的棋子，通過各個功能模塊的協調合作完成人機對戰。

綜上，現有研究不具備對象棋比賽實時監控識別，并具備智能化虛擬直播及語音解說的功能，不能應用于象棋比賽的現場智能直播解說。

發明內容

本發明的目的是依靠圖像識別及語音合成技術，提供了一種基于機器視覺的中國象棋比賽智能虛擬直播方法，以代替人實現象棋比賽的現場直播解說。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案來實現：

一種基于機器視覺的中國象棋比賽智能虛擬直播方法，包括以下步驟：

1)首先采集實物棋盤圖像，進行棋盤坐標標定，建立實物棋盤圖像與虛擬棋盤圖像之間的多項式變換模型；

2)其次依據棋子在實物棋盤圖像中的位置、名稱和顏色特征信息，建立描述虛擬棋盤綜合特征的狀態信息表；

3)再次設定實物棋盤狀態變化檢測雙向基準線，用于實物棋盤操作變化動態檢測；

4)然后獲取實物棋盤實時變化圖像，確定變化棋子屬性及初始位置與目標位置，精確識別棋子狀態變化，并實時更新狀態信息表；

5)最后結合象棋比賽規則，實現比賽過程的高清虛擬直播，包括語音講解、虛擬聯動及比賽回放。

本發明進一步的改進在于，步驟1)中，棋盤坐標標定時，依據實物棋盤圖像幾何畸變類型，建立實物棋盤圖像與虛擬棋盤圖像之間的多項式變換模型，采用去均值歸一化積算法進行匹配運算，實現特征點的魯棒精確定位；基于最小二乘最優估計方法，求解多項式變換模型的參數，實現虛擬棋盤圖像的快速有效標定；

其中，實物棋盤圖像幾何畸變類型為：