专利名称：卡牌游戏机中人物身份识别系统的制作方法
卡牌游戏机中人物身份识别系统
本发明涉及计算机视觉及图形学，软件，图像处理，光学，嵌入式 系统领域，具体地说是一种卡牌游戏机中人物身份识别系统。 [背景技术]
目前，图案检测系统的应用日趋广泛，比如条形码检测系统，条形 码系统是由条形码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识别系统，普 通条形码为一维条形码，但是由于一维条形码的信息容量很小，所以条 形码日趋向二维条形码发展，其信息容量大、信息密度高、编码能力强。
另外，嵌入式系统的发展逐渐增多，通常是面向特定应用的嵌入式CPU, 与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的
系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用
CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统
设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。嵌 入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品 同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。 通过现状可以看出，图案检测系统分析及范围较广、研究内容较多。 嵌入式系统多用于手机等操作系统的开发，具有巨大的市场潜力。其中， 图案检测系统的二维化发展是一个重要的课题，有着广泛的应用前景， 但目前的算法还不够完善，图案的方向、角度与位置较难定位，识别速 度较慢，容易产生目标的偏移。 [发明内容]本发明的目的是克服现有技术的不足，采用一种编码简单、识别速 度快、准确度高、鲁棒性强的人物身份识别系统，这种系统可以对人物 状态实时跟踪，并可广泛应用于各种工业检测领域。
为了达到上述目的，本发明提出一种卡牌游戏中人物身份识别系 统，包括卡牌操作台、红外摄像机、图像处理板卡、游戏主机、游戏显 示屏和卡牌，其特征在于所述的卡牌的一面设有标志物，该标志物采 用红外线吸收涂料涂覆而成，并在除标志物外的其他部分涂覆红外线反 射涂料；所述卡牌操作台设有一用于图像采集的光学系统，该光学系统 底部中央位置设有一红外摄像机，红外摄像机的信号输出端连接图像处 理板卡的输入端，该图像处理板卡的输出端接入游戏主机，并且该游戏 主机的通信接口与游戏显示屏相连。
所述的光学系统，其顶部是卡牌操作台的玻璃台面，玻璃台面下边 缘连接一弧形漫反射框体的开口端，在弧形漫反射框体内的玻璃台面下 设一上可见光滤光片，上可见光滤光片下的左右两端各放置一个红外光 源；在弧形漫反射框体底部的红外摄像机的镜头上覆盖下可见光滤光 片，下可见光滤光片与上可见光滤光片平行；所述的弧形漫反射框体的 内表面覆一红外漫反射材料层。
所述的红外摄像机的模拟视频接口与一 A/D转换器的输入端相连， 该A/D转换器的信号输出端接入图像处理板卡中的主处理器CPU，主处 理器CPU的控制总线一路和地址总线分别连接外部存储器和数据存储 器，游戏主机与控制总线另一路相连。
所述的图像处理板卡，采用嵌入式图像处理器DSP,红外摄像机采 集图像并传送给图像处理板卡处理图像的工作流程如下(a)设置参数
5并初始化摄像机；(b)判断是否计算摄像机校正参数，是则计算摄像机 校正参数，否则直接读取摄像机校正参数；(c)采集一帧图像，计算阈 值；(d)判断是否结束程序，是则关闭摄像机、回收资源，然后结束， 否则采集图像;(e)预处理；(f)矫正；(g)位置检测；(h)角度检测; (i) ID检测；(j)返回到判断是否结束程序。
本发明与现有技术相比，卡牌游戏机中人物身份识别系统基于嵌入 式开发，适用场合或领域广泛，安全等级高，可在卡牌游戏机卡牌的识 别检测、机器视觉、工业检测、机器人视觉等领域广泛应用。 [
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图1是本发明的硬件连接框图。
图2是本发明的光学系统结构图。
图3是本发明的电原理框图。
图4是本发明中红外摄像机釆集图像并传送给图像处理板卡处理图 像的工作流程图。 [具体实施方式
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现结合附图对本发明做进一步描述。
图1为本发明的卡牌游戏机中人物身份识别系统的硬件连接图，表 述了人机交互的过程，游戏玩家可以通过卡牌操作台l控制多张卡牌的 移动，当卡牌17在卡牌操作台1上移动时，红外摄像机2通过视觉传 感器捕捉移动的卡牌的图像并送入图像处理板卡3，图像处理板卡3对 移动的卡牌跟踪定位，对卡牌的位置、方向、身份进行预测、识别、跟 踪，使卡牌移动轨迹重现，并将这些信息传递给游戏主机4，游戏主机 4将游戏信息反映在游戏显示屏5上，反馈给游戏玩家，游戏玩家通过不断移动卡牌进行游戏，重复上述游戏过程。
图2为本发明的光学系统结构图，其顶部是卡牌操作台1的玻璃台 面14，下置上可见光滤光片15;该光学系统6内部在上可见光滤光片 15的左右两端各放置一个红外光源11;该光学系统6底部为一弧形漫 反射框体12,该弧形漫反射框体12的内表面覆盖红外漫反射材料层13， 底部放置下可见光滤光片16,并覆盖在红外摄像机2的镜头上，与上可 见光滤光片15平行。
本发明的卡牌操作台1机体内部的光学系统6采用均匀红外光源 11，不会造成光线污染，该光学系统6底部的弧形漫反射框体12的内 表面覆盖的红外漫反射材料13,为一种质地均匀的广泛用在摄影技术上 的白布黏贴在软性磨砂板上制成，机体内可以得到完全的漫反射环境， 上可见光滤光片15为有机玻璃上加涂一层可见光吸收涂料，下可见光 滤光片16采用普通的红外滤光片，可对卡牌图像进行采集，同时营造 平滑、有质感的对战平台；所述的卡牌的的一面设有标志物图案，该标 志物图案采用红外线吸收涂料涂覆而成，并在除标志物外的其他部分涂 覆红外线反射涂料，印刷后卡牌对红外光敏感，每张卡牌通过不同的二 维标志物进行区分，视觉传感器可以捕获二维标志物图像，二维标志物 图像通过红外光成像，能够在卡牌上形成对比强烈的有效图案；上述的 可见光吸收涂料、红外线吸收涂料与红外线反射涂料都是北京经略防伪 科技发展有限公司出产的红外防伪油墨产品，能广泛的应用于各种印刷 方式，如胶印、凸印、凹印、丝印等的防伪印刷，是高档商品的理想包 装防伪产品。
图3是本发明的电原理框图，红外摄像机2的模拟视频接口与一 A/D转换器21的输入端相连，该A/D转换器21的信号输出端接入图像处理 板卡中的主处理器CPU22，主处理器CPU22的控制总线和地址总线分别 连接外部存储器23和数据存储器24，游戏主机4也与控制总线相连； 本图反映的是红外摄像机2采集游戏玩家排列在台面上卡牌的图像，通 过图像处理板卡3识别卡牌的信息，并将此信息传递给游戏的上层模块 的过程，摄像机2将捕捉到的卡牌图案的模拟信号，通过A/D转换器21 相连转换成数字信号，再将数字信号传送给主处理器CPU22进行图像处 理，并通过控制总线、数据总线与外部存储器23、数据存储器24交换 数据，将检测到的卡牌位置、方向及身份信息传送给游戏主机4。
本发明中的红外摄像机2,对红外光敏感，其模拟视频接口连接A/D 转换器21,能够保证较快的视频信号采集速度，采集速度为每秒24帧 100万像素的图像;所述的图像处理板卡3,采用嵌入式图像处理器DSP。
图4是本发明中红外摄像机2采集图像并传送给图像处理板卡3处 理图像的工作流程图，具体流程如下
(a) 设置参数并初始化摄像机； 对摄像机参数进行设定，包括摄像机分辨率、曝光时间，然后建立
一些数据表。
(b) 判断是否计算摄像机校正参数，是则计算摄像机校正参数， 否则直接读取摄像机校正参数；
根据定标物的位置决定是否计算摄像机校正参数，参数既可以在文 件系统中，也可以进行计算。当定标物的位置与实际位置有较大差别时 进行重新计算。
(c) 采集一帧图像，计算阈值；根据直方图，取得作为主导的背景色，以背景色做基准抽出前景色。
(d) 判断是否结束程序，是则关闭摄像机、回收资源，然后结束,
否则釆集图像；
进入循环，首先判定是否有触发循环结束的是件发生。当程序不希 望结束时，摄像机将循环釆集图像。
(e) 预处理；
对每幅到来的图像进行预处理，包括滤波、锐化、对比度拉伸等。
(f) 矫正；
把广角镜头釆集到的有畸变的图像f^正到原始形状，矫正方法，如 基于统计学的方法。
(g) 位置检测；
计算每个像素点所含有的信息，对这些信息统计分析，将符合条件 的点聚类、求平均，得到位置。
(h) 角度检测；
(i) ID检测；
角度检测与ID检测均为统计特定半径圆周上的像素属性。 (j)返回到判断是否结束程序。
本发明中的图像处理板卡3,采用嵌入式图像处理器DSP，可对运 动的卡牌跟踪定位，游戏玩家通过不断移动卡牌进行游戏，图像处理板 卡对卡牌的位置、方向、身份进行预测、识别、跟踪，使卡牌运动轨迹 重现；图像处理中采用了效率较高的基于统计学的方法由于卡片中人 物的图形编码只用到了黑白两种颜色，因此选用二值化图像处理是符合 逻辑的，图像经过二值化以后直接展示的是一些离散的像素点，每一个
9点包含坐标值、亮度(黑或白)、与其联通的像素、特定像素的相对位 置及角度等信息，统计每个像素的这种信息，然后进行综合分析，可以
得到卡片的位置、角度以及ID号的编码信息，再经过解码以后可以得 到所需要的这些信息，大大提高了运算速度。
权利要求
1.一种卡牌游戏机中人物身份识别系统，包括卡牌操作台(1)，红外摄像机(2)，图像处理板卡(3)，游戏主机(4)，游戏显示屏(5)，卡牌(17)，其特征在于所述的卡牌(17)的一面设有标志物，该标志物采用红外线吸收涂料涂覆而成，并在除标志物外的其他部分涂覆红外线反射涂料；所述卡牌操作台(1)设有一用于图像采集的光学系统(6)，该光学系统底部中央位置设有一红外摄像机(2)，红外摄像机(2)的信号输出端连接图像处理板卡(3)的输入端，该图像处理板卡(3)的输出端接入游戏主机(4)，并且该游戏主机(4)的通信接口与游戏显示屏(5)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种卡牌游戏机中人物身份识别系统，其特征 在于所述的光学系统(6)，其顶部是卡牌操作台(1)的玻璃台面 (14),玻璃台面(14)下边缘连接一弧形漫反射框体(12)的开口端，在弧形漫反射框体(12)内的玻璃台面(14)下设一上可见光滤 光片(15),上可见光滤光片(15)下的左右两端各放置一个红外光 源(U) ，在弧形漫反射框体(2)底部的红外摄像机(2)的镜头上 覆盖下可见光滤光片(16)，下可见光滤光片(16)与上可见光滤光 片(15)平行；所述的弧形漫反射框体(12)的内表面覆一红外漫反 射材料层(13)。
3. 根据权利要求1所述的一种卡牌游戏机中人物身份识别系统，其特征 在于所述的红外摄像机(2)的模拟视频接口与一 A/D转换器 (21)的输入端相连，该A/D转换器(21)的信号输出端接入图像处 理板卡(3)中的主处理器CPU (22)，主处理器CPU (22)的控制总线一路和地址总线分别连接外部存储器(23)和数据存储器(24), 游戏主机(4)与控制总线另一路相连。
4. 根据权利要求1所述的一种卡牌游戏机中人物身份识别系统，其特征 在于所述的图像处理板卡(3),采用嵌入式图像处理器DSP。
5. 根据权利要求1所述的一种卡牌游戏机中人物身份识别系统，其特征 在于，红外摄像机(2)采集图像并传送给图像处理板卡(3)处理图 像的工作流程如下(a)设置参数并初始化摄像机；(b)判断是否 计算摄像机校正参数，是则计算摄像机校正参数，否则直接读取摄像 机校正参数；(c)采集一帧图像，计算阈值(d)判断是否结束程 序，是则关闭摄像机、回收资源，然后结束，否则采集图像；(e)预处理；(f)矫正；(g)位置检测；(h)角度检测；(i) ID检 测；(j)返回到判断是否结束程序。
全文摘要
本发明提出一种卡牌游戏中人物身份识别系统，包括卡牌操作台、红外摄像机、图像处理板卡、游戏主机、游戏显示屏和卡牌，其特征在于所述的卡牌的一面设有标志物，该标志物采用红外线吸收涂料涂覆而成，并在除标志物外的其他部分涂覆红外线反射涂料；所述的卡牌操作台设有一用于图像采集的光学系统，该光学系统底部中央位置设有一红外摄像机，红外摄像机的信号输出端连接图像处理板卡的输入端，该图像处理板卡的输出端接入游戏主机，并且该游戏主机的通信接口与游戏显示屏相连。本发明同现有技术相比，编码简单、识别速度快、准确度高、鲁棒性强，可以对人物状态实时跟踪，并可广泛应用于各种工业检测领域。
文档编号G03B11/04GK101593271SQ200910054000
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者可 何, 剑 倪, 张呈涛 申请人:上海久娱网络科技有限公司