[發明專利]基于SVM分類的魔方色塊顏色還原方法

有效

• 申請號: 202010860737.6
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111950654B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 覃琴;胡釗藝;王鑫
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T5/00;G06T5/20;G06T7/90;G06V10/774;G06V10/56;G06V10/764
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 覃永峰

本發明公開了一種基于SVM分類的魔方色塊顏色還原方法，其特征在于，包括如下步驟：1）采集魔方色塊信息；2）圖像預處理；3）圖像色域空間轉換；4）一對多分類法識別魔方色塊；5）魔方顏色修補完成魔方各個色塊的準確識別。這種方法能提高顏色識別的準確性和速度。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術，具體是一種基于SVM分類的魔方色塊顏色還原方法。

背景技術

現有的魔方顏色識別效率不高且識別不準確存在誤差，況且攝像頭的色彩處理存在色差，在不同的色溫下，圖像從采集到顯示過程會出現不同程度的顏色變化，圖像會在采集過程進行中和數字化轉換時會受到周圍噪聲、光環境等干擾,后續的計算會很敏感且出錯，光照環境的改變、色差都會降低顏色識別的成功率。

魔方色塊顏色的識別很多錯誤是由于周圍環境光的影響，無法避免的，這種類型的誤差比較隱蔽不容易察覺，但是實際生活中，這類環境影響導致魔方色塊顏色讀取錯誤是非常致命的，這時候如果不去通過程序調控或者對數據運算處理，將會導致在不同環境下，每次讀取魔方顏色塊都會出錯。目前魔方色塊顏色的識別主要有：1.閾值限定識別：比較通用的做法是采用固定的RGB或HSV閾值，也就是將每個色塊的顏色限定在一個區域的顏色值，這種算法很簡單，但對于光照與設備環境的影響基本不可以消除，這種算法容易出現的情況是，在光照充足的地方，可以正常識別、黑暗的地方則完全無法識別；2.機器學習識別：通過采集不同環境的魔方色塊顏色，然后使用大量的樣本去“預測”當前識別的顏色，這個方案很好地消除了環境的影響，但有一個缺點是該算法很難做到去除陰影與色與橙色，所以只能采用黑色魔方塊代替了橙色魔方塊，從而避免顏色的誤識別。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種基于SVM分類的魔方色塊顏色還原方法。這種方法能提高顏色識別的準確性和速度。

實現本發明目的的技術方案是：

一種基于SVM分類的魔方色塊顏色還原方法，包括如下步驟：

1)采集魔方色塊信息：由采集設備獲取魔方色塊六個面的圖像；

2)圖像預處理：采用高斯濾波處理和白平衡處理消除魔方色塊圖像在數字化過程中受到的噪聲、光照干擾；

3)圖像色域空間轉換：采集設備獲取的魔方色塊數字圖像中的每個像素點就是RGB顏色空間的值，RGB是硬件方向常用的顏色模型，從顏色生成的角度上看，RGB空間可以應用三種基本顏色來描述所有顏色，并且在顏色空間里可以用一個立體模型來幾何表示圖像，在不同亮度下同一個魔方色塊的顏色會具有不同的R、G和B值，并且難以根據圖像的色調的顏色設立正確的參考閾值，色域轉換去除采集設備獲取魔方色塊圖像中的亮度分量和顏色信息之間的關系，通過改變RGB圖像的顏色空間來描述HSV顏色，因為在不同的光照影響下，HSV色彩空間模型比RGB色彩空間模型更適合識別魔方的色塊顏色，可以更好地反映圖像的飽和度和亮度，為接下來的進一步處理做準備，處在不同光照的環境下，不同顏色空間具有不同的色彩信息，通過RGB轉換HSV顏色空間，使捕獲到的色彩信息不會缺損，HSV色彩空間模型更適合識別魔方的色塊顏色，可以更好地反映圖像的飽和度和亮度，將魔方色塊進行RGB-HSV的色域空間轉換，對魔方色塊每個面劃分成九個50*50像素大小的區域，獲取每個區域的RGBHSV六個值，整個魔方色塊色域空間的數據則為：6*9*50*50＝135000個數據，首先將魔方色塊的六種顏色設定為標簽，然后采用SVM分類訓練，將獲取的RGBHSV色域空間的數據對應所設定的標簽存放，生成XML訓練文件；