[发明专利]一种教育玩具套件及检测七巧板摆放形状、位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉检测处理技术领域，特别涉及一种教育玩具套件及检测七巧板摆放形状、位置的方法。

背景技术

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。

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、头盔探测器和底板，并且支架安装于底板上，头盔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三凹槽，第二凹槽用于放置平板电脑；头盔探测器安装于第三凹槽内。然后将七巧板放置于底板上，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七巧板的拼接图像，判定七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、儿童动手能力以及互动性。

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，七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，并且不能够检测出七巧板的摆放形状。

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检测七巧板摆放形状、位置的方法，能够快速的检测出七巧板摆放位置是否准确以及七巧板摆放形状，提高图像采集以及分析结果的准确率。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种教育玩具套件及检测七巧板摆放形状、位置的方法，技术方案如下：

一种教育玩具套件，包括支架、头盔探测器和底板，并且支架安装于底板上，头盔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三凹槽，第二凹槽用于放置平板电脑；头盔探测器安装于第三凹槽内；还包括：定位孔，设置于第三凹槽侧壁的纵向中心轴上。

一种教育玩具套件中检测七巧板摆放形状、位置的方法，包括如下步骤：

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，通过第四凹槽将头盔探测器安装于平板电脑的顶端，再将七巧板放置于底板上；

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；

步骤三，对步骤二中采集到的图像进行视角转换，得出七巧板中彩色板个数判断七巧板摆放位置是否准确，如果不准确则重新摆放七巧板，重复执行步骤二至三，如果准确则执行步骤四；

步骤四，计算步骤三中彩色板边缘轮廓的边长、角度和边长比例，结合平板电脑中预先设置的七巧板的各个彩色板的边缘轮廓的原始像素值，计算出每个彩色板的位置和旋转角度，得出七巧板的摆放形状。

优选的，在上述一种教育玩具套件中检测七巧板摆放形状、位置的方法中，步骤二的具体步骤为：

将平板电脑前置摄像头所获取图像定义为I_xy，I_xy＝f(x，y)；

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；

由于摄像头采集的图像为彩色图片，因此f(x，y)＝(R_xy，G_xy，B_xy)；

其中，R_xy表示图像像素点在红色通道的色彩值，G_xy表示图像像素点在绿色通道的色彩值，B_xy表示图像像素点在蓝色通道的色彩值。

优选的，在上述一种教育玩具套件中检测七巧板摆放形状、位置的方法中，步骤三的具体步骤为：

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；

b)将步骤a)中得到的正视角图像转换为灰度图像，具体公式为：

Gray(x，y)＝0.2989×R_xy+0.5870×G_xy+0.1140×B_xy；

其中，Gray(x，y)表示灰度图像；

c)使用边缘检测算法检测灰度图像中的强边缘；