积木检测装置及检测方法与流程

本发明涉及机器视觉领域，尤其涉及一种积木检测装置及检测方法。

背景技术

最近几年来，随着共享经济的兴起，共享单车、共享空间、共享家政等很快走入了人们的生活，其以互联网为媒介在世界各地迅速发展起来。玩具尤其是积木共享是深受玩家喜爱的商业模式，以乐高积木为例，一套积木价格不菲，零件可能会有几百、几千个，共享积木平台可提供整套积木租赁或某种形状的积木租赁，这样玩家用较低的价格即能玩到多种积木，也能租赁散装积木自由组合，能最大限度满足玩家的需要。

但是在玩的过程中，尤其是积木数量很多的情况下，积木部件的缺失在所难免，但由于积木部件中有形状不同、颜色不同、大小不同等因素，因此在成百上千个积木中查找缺失了哪种形状或颜色的积木、分别缺失了多少，是非常困难的。美国某玩具租赁公司开发了一款称重系统，根据精确的重量差异，可以知道积木大概缺失了几块。但这种方式只是粗略估计，对所缺积木的数量、规格等均无法得知。随着积木共享行业的发展，租赁平台和玩家都迫切需要一种精确的积木统计方法和系统。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种积木识别装置，积木出租商和玩家可以随时对积木进行统计、检查。

一种积木检测装置，包括标定板、手持终端和处理器，所述标定板为纯色底色，包括识别区域和颜色色阶参考标识、尺寸参考标识，用于标定相机参数、确定物理尺寸和像素间的换算关系；所述手持终端位于所述标定板上方，用来采集放置于所述标定板上的积木图像，且所述手持终端与所述处理器通信连接，用于将所述图像发送给所述处理器。处理器对图像中的积木进行识别和分类处理，得出统计结果。

进一步，所述标定板背面有相机参数标定图案。常见的有黑白棋盘格或黑白圆点阵列。

进一步，所述标定板上的积木位于所述识别区域内，两两之间有间隙，所述间隙大小需满足条件：间隙在所述图像中成像不低于三个像素。这样可使图像更容易识别，提高处理器后续处理的效率。

进一步，还包括光源，当光照不足时为所述手持终端在采集图像时提供照明，所述光源为无影灯。所述光源可以固定安装于标定板上方，也可以是可移动的照明装置。

进一步，还包括一个支架，采集所述标定板上的积木图像时用来放置或夹持所述手持终端。该支架克服操作人员手抖、操作手持终端不方便等问题。手持终端放在支架的固定部上，图像采集范围应能覆盖整个标定板，且采集的图像符合处理器处理的标准。

进一步，所述手持终端和所述处理器的连接方式有以下三种：二者有线连接、通过internet连接和/或通过通信网络连接，根据网络质量选择不同的数据传输方式。

本发明的积木检测装置与现有技术相比，具有以下有益效果：结构简单，原理简单，只需要一个标定板、一台具有图像采集功能和数据传输功能的手持终端和处理器，利用机器视觉技术，即可实现积木的准确识别和统计；成本低，连接方便，不需另外制造特定仪器或装置。

本发明还涉及一种利用上述装置检测积木的方法，包括以下步骤：

（1）手持终端获得整套积木信息，包括分类目录和每类积木的数量；

（2）手持终端采集位于标定板上的积木图像；所述标定板为纯色底色，包括识别区域和颜色色阶参考标识、尺寸参考标识；所述标定板上的积木是将待检测积木分为若干堆后，随机撒在标定板的识别区域中的一堆，所述标定板上的积木两两之间有间隙，所述间隙大小需满足条件：间隙在所述图像中成像不低于三个像素；

（3）手持终端将图像发送至处理器，供处理器对图像中的积木进行识别和处理：按照分类目录对积木进行分类、计数；

（4）重复步骤（2）~步骤（3），使待检测积木的图像都被采集和发送到处理器识别和处理；

（5）手持终端输出统计结果，所述统计结果是：处理器将步骤（4）的处理结果与整套积木信息相比，若积木完整，则得出积木完整的结论；若积木有缺失，则得出所缺失积木的类别和数量。

进一步，步骤（1）位于步骤（4）之后。

进一步，在步骤（1）之前或之后，还包括以下步骤：启动光源，为所述手持终端在采集图像时提供照明，所述光源为无影灯。

进一步，在步骤（5）之后还包括步骤（6）：若积木有缺失，用户通过操作手持终端，发送购买命令给积木提供商，所述手持终端与积木提供商的服务器通过internet连接。

进一步，步骤（1）中手持终端获得整套积木信息具体是，扫描整套积木外包装上的二维码或序列号，或在手持终端上手动输入序列号。

本发明的积木检测方法，具有以下有益效果：操作简便，只需将积木分散放置在标定板上的识别区域内，通过手持终端采集积木图像，后续处理都由处理器自动完成，并将结果推送到手持终端上；识别效率高，误差小。

附图说明

图1为本发明积木检测装置一实施例的结构示意图；

图2为图1实施例中所使用的标定板示意图；

图3为另一种标定板的背面示意图；

图4为本发明积木检测装置另一实施例的结构示意图；

图5为本发明积木检测方法一实施例的流程图

图6为本发明积木检测方法另一实施例的流程图；

附图标记：

1—标定板、2—手持终端、3—处理器、4—光源、11—识别区域、12—颜色色阶参考标识、13—尺寸参考标识、21—相机、5—待检测积木。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，积木检测装置由标定板1、手持终端2、处理器3组成。标定板1用于放置待检测的积木和校正镜头畸变和色差，手持终端2位于标定板1上方，用来采集积木图像，即手持终端2需有照相功能。手持终端2与处理器3通信连接，以将图像发送给处理器3。

图2所示为通常采用的标定板的外形，标定板1为纯色底色，包括识别区域11和颜色色阶参考标识12、尺寸参考标识13。识别区域11用来放置积木，颜色色阶参考标记12为积木图像中的积木颜色提供标准，尺寸参考标识13为已知大小的色块，在所采集的图像中为待检测积木5提供尺寸参考。

手持终端2上设有相机21和通信模块，与处理器3连接，将采集的积木图像发送给处理器3。

处理器3对积木图像中的每块积木进行识别，并根据颜色、形状、大小分类，对每类的积木数量进行统计。

使用时，将待检测的积木随机分成若干堆，取一堆放在标定板1的识别区域11内，操作人员用手持终端2对识别区域11内的积木拍照，图像被发送到处理器3，处理器3自动对图像中的积木识别、分类、统计，最后将统计结果返回到手持终端2，手持终端2通常设有显示屏。

实施例2

与实施例1的不同在于，标定板1背面有相机参数标定图案，此处为黑白棋盘格图案。

使用时，先将标定板1的背面向上，标定手持终端2的相机参数，再将标定板1翻过来，使其正面向上；再将待检测的积木随机分成若干堆，取一堆放在标定板1的识别区域11内，操作人员用手持终端2对识别区域11内的积木拍照，图像被发送到处理器3，处理器3自动对图像中的积木识别、分类、统计，最后将统计结果返回到手持终端2，手持终端2通常设有显示屏。

实施例3

在实施例1或2的基础上，本实施例增加了光源4，在光线不足的情况下，为手持终端2采集图像提供照明，光源4常用的有多角度光源和面光源。既可以固定在标定板1上方，也可以是移动的，例如台灯和落地灯，图3中所示为移动光源，但无论结构如何，都必须是无影灯。

实施例4

与实施例1不同的是，本实施例增加了支架，用来放置或夹持手持终端2。调整支架的位置和高度，使位于支架上的手持终端2能方便的采集识别区域11中的积木图像，且图像满足处理器3能够识别的条件。

以上实施例中，通常情况下，标定板1上的积木位于识别区域11内，两两之间有间隙，间隙的大小在图像中成像不应低于三个像素。因此，标定板1上的积木不能有重叠、黏连，需操作人员手动将积木散开，并使其满足上述条件。

在一些实施方式中，手持终端2和处理器3的连接方式通常有以下几种：通过有线方式连接，优点是传输速度快，不受网络信号质量好坏的影响，又分为两种情况：一是处理器3集成在手持终端2内部，一般是带有摄像头的手机和平板电脑，但处理能力有限，不能满足部件数量较多的积木的检测；二是处理器3和手持终端2通过usb等接口连接，此时处理器3位于pc或本地服务器上，处理能力大大提升，减轻了手持终端2的负担。通过internet连接，此时手持终端2通常是智能手机或平板电脑，处理器3位于网络服务器或云服务器，这种连接方式可最大化减轻手持终端2的负担，只需拍照和上传图像，依靠网络服务器或云服务器强大的存储和运算能力，能快速处理海量图像，而且随着网络技术的发展，传输数据越来越快速稳定。通过3g/4g等通信网络连接，一般在手持终端2无法连接intenet或网络信号不好的情况下，选择通信网络传输图像数据。以上三种连接方式可同时存在，根据网络信号情况和实际需要选择合适的数据传输途径。

实施例5

利用上述积木检测装置进行检测，如图4所示，需按照以下步骤：

s1、获取整套积木信息，包括分类目录和每类积木的数量，一般按照形状、大小、颜色分类；

s2、操作人员将待检测积木分为若干堆，随机撒在标定板1的识别区域11中一堆，然后将这堆积木分离开，使它们之间没有重叠、黏连等，并且两两之间有间隙，间隙大小在图像中成像不低于三个像素；

s3、用手持终端2采集位于标定板1上的积木图像；

s4、处理器3对图像进行识别和处理：按照分类目录对积木进行分类、计数；

s5、对每堆积木重复执行s3~s4，直到所有待检测积木被统计完毕；

s6、处理器3将统计结果与整套积木信息相比，若积木完整，则检测过程结束；若积木有缺失，则处理器3得出所缺失积木的类别和数量；

s7、统计结果通过手持终端2输出，若积木完整，则显示积木完整的结论；若积木缺失，则显示所缺积木的类别和数量。

其中s1也可以放在s5后，即在待检测积木被统计完后获取整套积木信息，这两个动作的执行顺序不影响处理器3对积木完整性的分析判断。

实施例6

与实施例5不同之处在于，在s1之前或之后增加了步骤s0、启动光源4，为手持终端2在采集积木图像时提供照明，光源4为无影灯。检测过程对光照要求较高，一般情况下都要求提供光源4。

s0、启动光源4，为手持终端2在采集积木图像时提供照明，光源4为无影灯；

s1、获取整套积木信息，包括分类目录和每类积木的数量，一般按照形状、大小、颜色分类；

s2、操作人员将待检测积木分为若干堆，随机撒在标定板1的识别区域11中一堆，然后将这堆积木分离开，使它们之间没有重叠、黏连等，并且两两之间有间隙，间隙大小在图像中成像不低于三个像素；

s3、用手持终端2采集位于标定板1上的积木图像；

s4、处理器3对图像进行识别和处理：按照分类目录对积木进行分类、计数；

s5、对每堆积木重复执行s3~s4，直到所有待检测积木被统计完毕；

s6、处理器3将统计结果与整套积木信息相比，若积木完整，则检测过程结束；若积木有缺失，则处理器3得出所缺失积木的类别和数量；

s7、统计结果通过手持终端2输出，若积木完整，则显示积木完整的结论；若积木缺失，则显示所缺积木的类别和数量。

实施例7

与实施例5和实施例6的区别在于，在步骤s7之后，增加了s8、在积木有缺失的情况下，用户通过操作手持终端2，发送购买命令给积木提供商。例如手持终端2的显示屏出现“购买”字样的选项，操作人员通过选中该选项，发出购买命令，此时需要手持终端2与积木提供商的服务器通过internet连接，购买过程与现有技术中的网络购物相同，不再赘述。图5为本实施例一种实施方式的流程。

从处理器3的角度来看，处理器3处理手持终端2发送的统计指令后，进行积木的识别和统计，再与整套积木的数量和类别进行对比，如果积木有缺失，则生成支付清单发送到手持终端2，手持终端2接收到处理器3发回的统计结果后，用户核查支付清单并支付，然后等待积木提供商将所缺积木送来或由其他有此所缺积木的用户送达积木服务商的指定门店。

在实施例5~实施例7中，s1所述的手持终端2获得整套积木信息的方法，可以是扫描整套积木外包装上的二维码或序列号，或在手持终端2上手动输入序列号。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。