一種教育玩具套件及其七巧板顏色識別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及計算機視覺檢測處理技術領域，特別設及一種教育玩具套件及其屯巧 板顏色識別方法。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)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(tǒng)性游戲玩具已經(jīng)脫離了時代的發(fā)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。
[0003] 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(fā)了一種教育玩具套 件，包括:支架、頭盎探測器和底板，并且支架安裝于底板上，頭盎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(nèi)，頂部具有第二凹槽和 第=凹槽，第二凹槽用于放置平板電腦;頭盎探測器安裝于第=凹槽內(nèi)。然后將屯巧板放置 于底板上，在平板電腦內(nèi)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屯巧 板的拼接圖像，判定屯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W及互動性。
[0004] 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，屯巧板的擺放位置常常出現(xiàn)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(jié)果不準確等問題的出現(xiàn)，并且不能夠檢測出屯巧板的擺放形狀，也不能判 斷出屯巧板的顏色，無法分析屯巧板拼接圖案是否準確。
[0005] 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其屯巧板顏色識別 方法，能夠快速的檢測出各塊屯巧板的形狀和尺寸，同時將RGB圖像轉(zhuǎn)換為HSV圖像分析出 顏色，將各塊屯巧板的形狀、尺寸與顏色相結(jié)合識別出各塊屯巧板的顏色。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決上述問題，提供了一種教育玩具套件及其屯巧板顏色識別方法， 技術方案如下：
[0007] -種教育玩具套件，包括支架、頭盎探測器和底板，并且支架安裝于底板上，頭盎 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(nèi)，頂部具有第二凹槽和第=凹槽，第二凹槽用于放置平板電腦;頭盎探測器安裝于第=凹 槽內(nèi)；還包括:定位孔，設置于第=凹槽側(cè)壁的縱向中屯、軸上。
[000引一種教育玩具套件中屯巧板顏色識別方法，包括如下步驟：
[0009] 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(nèi)，通 過第四凹槽將頭盎探測器安裝于平板電腦的頂端，再將屯巧板放置于底板上.
[0010] 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；
[0011] 步驟=，對步驟二中采集到的圖像進行視角轉(zhuǎn)換，得出正視角圖像；
[0012] 步驟四，將步驟S中正視角圖像轉(zhuǎn)換為服V圖像；
[0013] 步驟五，將HSV圖像做二值化處理，去掉二值化圖像的噪音；
[0014] 步驟六，掃描步驟五中去除噪音干擾的二值化圖像，得出=角形和四邊形的邊緣 輪廓W及各個=角形、四邊形的邊長、角度和邊長比例，進而得出各塊屯巧板的形狀和尺 寸；
[0015] 步驟屯，設定屯巧板的屯種顏色在HSV空間內(nèi)的闊值區(qū)間，將步驟S中計算出各塊 屯巧板的H色調(diào)值、S飽和度值、V亮度值，與屯種顏色在HSV空間內(nèi)的闊值區(qū)間相比較，同時 結(jié)合步驟六中得出的各塊屯巧板的形狀、尺寸，進而將顏色與尺寸、形狀相結(jié)合判斷出各塊 屯巧板的顏色。
[0016] 優(yōu)選的，在上述一種教育玩具套件中屯巧板顏色識別方法中，步驟二的具體步驟 為：
[0017]將平板電腦前置攝像頭所獲取圖像定義為Ixy，Ixy = f(X，y);
[0018]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； [0019]由于攝像頭采集的圖像為彩色圖片，因此f(X，y) = (Rxy，Gxy，Bxy);
[0020] 其中，Rxy表示圖像像素點在紅色通道的色彩值，Gxy表示圖像像素點在綠色通道的 色彩值，Bxy表示圖像像素點在藍色通道的色彩值。
[0021] 優(yōu)選的，在上述一種教育玩具套件中屯巧板顏色識別方法中，步驟=的具體步驟 為：
[0022] 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(zhuǎn)換為俯視的 正視角圖像。
[0023] 優(yōu)選的，在上述一種教育玩具套件中屯巧板顏色識別方法中，所述步驟=的步驟 a)中還包括:根據(jù)先驗知識，對正視角圖像進行剪切，得出感興趣ROI區(qū)域圖像。
[0024] 優(yōu)選的，在上述一種教育玩具套件中屯巧板顏色識別方法中，步驟四的具體步驟 為：
[0025] 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(zhuǎn)換為俯視 的正視角圖像；
[0026] b)將步驟a)中的正視角圖像轉(zhuǎn)化為服V顏色圖像；
[0027] 由于各種顏色在服V顏色空間的H色調(diào)通道數(shù)值較為穩(wěn)定，不同種類間的數(shù)值間隔 大，因此將正視角圖像從RGB通道轉(zhuǎn)化為服V顏色空間，具體公式為：
[0028] V=max{C(R')、C(G')、C(B')};

[0031] 其中，H表示色調(diào)值，S表示飽和度值，V表示亮度值，max{C(R/ )、C(G/ )、C(B/ )}表示 在正視角圖像中一個像素點在紅、綠、藍S個通道的像素最大值，min{C(R/)、C(G/)、C(B/)} 表示在正視角圖像中一個像素點在紅、綠、藍=個通道的像素最小值，并且H的取值范圍位 于0-360之間，V的取值范圍位于0-1之間，S的取值范圍位于0-1之間。
[0032] 優(yōu)選的，在上述一種教育玩具套件中屯巧板顏色識別方法中，步驟五的具體步驟 為：
[0033] A)二值化處理的具體公式為：
[0034] 公-//.Y. V) = '封如?！斗钣憘涠?"y 、.'Mo， .U它
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[0037] 在二進制圖像中B_H(x，y) =B_S(x，y) =B_V(x，y)，進而生成二進制圖像；
[0038] B)采用腐蝕操作去除二值化圖像中的噪音干擾。
[0039] 優(yōu)選的，在上述一種教育玩具套件中屯巧板顏色識別方法中，步驟六的具體步驟 為：
[0040] 1)使用邊緣檢測算法檢測二值化圖像中的強邊緣；
[0041] 二值化圖像為灰度圖像，圖像的邊緣是指灰度圖像中灰度變化比較劇烈的部分， 灰度值的變化程度采用相鄰像素間的梯度變化來定量表示，梯度是一階二維導數(shù)的二維等 效式，具體計算過程為：
[0042] 首先，計算相鄰像素的差分，具體公式為：
[0043] Gx=f[i，j+l]-f[i，j]
[0044] Gy = f[i，j]-f[i+l，j]
[0045] 其中，Gx表示相鄰像素在X方向上的差分，Gy表示相鄰像素在y方向上的差分，f [ i，j +