一种教育玩具套件及其七巧板颜色识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及计算机视觉检测处理技术领域，特别设及一种教育玩具套件及其屯巧 板颜色识别方法。
【背景技术】
[0002] 现在平板电脑上有许多有趣的幼教游戏应用程序或者儿童游戏，但往往只是让小 朋友在屏幕上指指画画，互动性欠缺，长时间看着屏幕容易对眼睛造成伤害;而当下一些互 动性强的传统性游戏玩具已经脱离了时代的发展，形式上无法满足孩子学习、玩耍的需求， 也不便于孩子和家长的互动沟通。
[0003] 为了解决上述问题，计算机视觉识别处理技术领域成功的开发了一种教育玩具套 件，包括:支架、头盎探测器和底板，并且支架安装于底板上，头盎探测器安装于支架上;底 板上方设置有第一凹槽;支架底部具有凸起，凸起安装在第一凹槽内，顶部具有第二凹槽和 第=凹槽，第二凹槽用于放置平板电脑;头盎探测器安装于第=凹槽内。然后将屯巧板放置 于底板上，在平板电脑内安装游戏程序，通过平板电脑的摄像头采集放置于底板上的屯巧 板的拼接图像，判定屯巧板图案是否与游戏程序要求的拼接程序一致，如果不一致给出最 快捷的下一步拼接指导，增强游戏的趣味性、儿童动手能力W及互动性。
[0004] 上述的教育玩具套件虽然解决了平板电脑中游戏的互动性欠缺的问题，但是由于 底板很大，屯巧板的摆放位置常常出现偏差，导致摄像头不能采集到完整的图像，图像容易 采集出错，分析结果不准确等问题的出现，并且不能够检测出屯巧板的摆放形状，也不能判 断出屯巧板的颜色，无法分析屯巧板拼接图案是否准确。
[0005] 因此，计算机视觉检测处理技术领域急需一种教育玩具套件及其屯巧板颜色识别 方法，能够快速的检测出各块屯巧板的形状和尺寸，同时将RGB图像转换为HSV图像分析出 颜色，将各块屯巧板的形状、尺寸与颜色相结合识别出各块屯巧板的颜色。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决上述问题，提供了一种教育玩具套件及其屯巧板颜色识别方法， 技术方案如下：
[0007] -种教育玩具套件，包括支架、头盎探测器和底板，并且支架安装于底板上，头盎 探测器安装于支架上，底板上方设置有第一凹槽;支架底部具有凸起，凸起安装在第一凹槽 内，顶部具有第二凹槽和第=凹槽，第二凹槽用于放置平板电脑;头盎探测器安装于第=凹 槽内；还包括:定位孔，设置于第=凹槽侧壁的纵向中屯、轴上。
[000引一种教育玩具套件中屯巧板颜色识别方法，包括如下步骤：
[0009] 步骤一，在平板电脑中安装游戏程序，再将平板电脑的底端安装于第二凹槽内，通 过第四凹槽将头盎探测器安装于平板电脑的顶端，再将屯巧板放置于底板上.
[0010] 步骤二，固定安装好后，通过平板电脑的前置摄像头采集图像；
[0011] 步骤=，对步骤二中采集到的图像进行视角转换，得出正视角图像；
[0012] 步骤四，将步骤S中正视角图像转换为服V图像；
[0013] 步骤五，将HSV图像做二值化处理，去掉二值化图像的噪音；
[0014] 步骤六，扫描步骤五中去除噪音干扰的二值化图像，得出=角形和四边形的边缘 轮廓W及各个=角形、四边形的边长、角度和边长比例，进而得出各块屯巧板的形状和尺 寸；
[0015] 步骤屯，设定屯巧板的屯种颜色在HSV空间内的阔值区间，将步骤S中计算出各块 屯巧板的H色调值、S饱和度值、V亮度值，与屯种颜色在HSV空间内的阔值区间相比较，同时 结合步骤六中得出的各块屯巧板的形状、尺寸，进而将颜色与尺寸、形状相结合判断出各块 屯巧板的颜色。
[0016] 优选的，在上述一种教育玩具套件中屯巧板颜色识别方法中，步骤二的具体步骤 为：
[0017]将平板电脑前置摄像头所获取图像定义为Ixy，Ixy = f(X，y);
[0018]其中，（x，y)表示图像像素点的位置坐标，f(x，y)表示图像的在(x，y)上的像素值； [0019]由于摄像头采集的图像为彩色图片，因此f(X，y) = (Rxy，Gxy，Bxy);
[0020] 其中，Rxy表示图像像素点在红色通道的色彩值，Gxy表示图像像素点在绿色通道的 色彩值，Bxy表示图像像素点在蓝色通道的色彩值。
[0021] 优选的，在上述一种教育玩具套件中屯巧板颜色识别方法中，步骤=的具体步骤 为：
[0022] 由于步骤二中平板电脑顶部的摄像头相对于底板来说是具有一个倾斜视角的，因 此步骤二中采集到的图像为斜视角图像，采用透视变换原理，将斜视角图像转换为俯视的 正视角图像。
[0023] 优选的，在上述一种教育玩具套件中屯巧板颜色识别方法中，所述步骤=的步骤 a)中还包括:根据先验知识，对正视角图像进行剪切，得出感兴趣ROI区域图像。
[0024] 优选的，在上述一种教育玩具套件中屯巧板颜色识别方法中，步骤四的具体步骤 为：
[0025] a)由于步骤二中平板电脑顶部的摄像头相对于底板来说是具有一个倾斜视角的， 因此步骤二中采集到的图像为斜视角图像，采用透视变换原理，将斜视角图像转换为俯视 的正视角图像；
[0026] b)将步骤a)中的正视角图像转化为服V颜色图像；
[0027] 由于各种颜色在服V颜色空间的H色调通道数值较为稳定，不同种类间的数值间隔 大，因此将正视角图像从RGB通道转化为服V颜色空间，具体公式为：
[0028] V=max{C(R')、C(G')、C(B')};
[0031] 其中，H表示色调值，S表示饱和度值，V表示亮度值，max{C(R/ )、C(G/ )、C(B/ )}表示 在正视角图像中一个像素点在红、绿、蓝S个通道的像素最大值，min{C(R/)、C(G/)、C(B/)} 表示在正视角图像中一个像素点在红、绿、蓝=个通道的像素最小值，并且H的取值范围位 于0-360之间，V的取值范围位于0-1之间，S的取值范围位于0-1之间。
[0032] 优选的，在上述一种教育玩具套件中屯巧板颜色识别方法中，步骤五的具体步骤 为：
[0033] A)二值化处理的具体公式为：
[0034] 公-//.Y. V) = '封如。《奉討备而!"y 、.'Mo， .U它
[0035] :公-啦:，》'）二 P ''空啦' )'0 空却，'似' ' J Io， 其它
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[0037] 在二进制图像中B_H(x，y) =B_S(x，y) =B_V(x，y)，进而生成二进制图像；
[0038] B)采用腐蚀操作去除二值化图像中的噪音干扰。
[0039] 优选的，在上述一种教育玩具套件中屯巧板颜色识别方法中，步骤六的具体步骤 为：
[0040] 1)使用边缘检测算法检测二值化图像中的强边缘；
[0041] 二值化图像为灰度图像，图像的边缘是指灰度图像中灰度变化比较剧烈的部分， 灰度值的变化程度采用相邻像素间的梯度变化来定量表示，梯度是一阶二维导数的二维等 效式，具体计算过程为：
[0042] 首先，计算相邻像素的差分，具体公式为：
[0043] Gx=f[i，j+l]-f[i，j]
[0044] Gy = f[i，j]-f[i+l，j]
[0045] 其中，Gx表示相邻像素在X方向上的差分，Gy表示相邻像素在y方向上的差分，f [ i，j +