專(zhuān)利名稱(chēng)：卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)及圖形學(xué)，軟件，圖像處理，光學(xué)，嵌入式 系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)。 [背景技術(shù)]
目前，圖案檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用日趨廣泛，比如條形碼檢測(cè)系統(tǒng)，條形 碼系統(tǒng)是由條形碼符號(hào)設(shè)計(jì)、制作及掃描閱讀組成的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，普 通條形碼為一維條形碼，但是由于一維條形碼的信息容量很小，所以條 形碼日趨向二維條形碼發(fā)展，其信息容量大、信息密度高、編碼能力強(qiáng)。
另外，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展逐漸增多，通常是面向特定應(yīng)用的嵌入式CPU, 與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶(hù)群設(shè)計(jì)的
系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用
CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)
設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來(lái)越緊密。嵌 入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品 同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。 通過(guò)現(xiàn)狀可以看出，圖案檢測(cè)系統(tǒng)分析及范圍較廣、研究?jī)?nèi)容較多。 嵌入式系統(tǒng)多用于手機(jī)等操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，具有巨大的市場(chǎng)潛力。其中， 圖案檢測(cè)系統(tǒng)的二維化發(fā)展是一個(gè)重要的課題，有著廣泛的應(yīng)用前景， 但目前的算法還不夠完善，圖案的方向、角度與位置較難定位，識(shí)別速 度較慢，容易產(chǎn)生目標(biāo)的偏移。 [發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用一種編碼簡(jiǎn)單、識(shí)別速 度快、準(zhǔn)確度高、魯棒性強(qiáng)的人物身份識(shí)別系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以對(duì)人物 狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤，并可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種卡牌游戲中人物身份識(shí)別系 統(tǒng)，包括卡牌操作臺(tái)、紅外攝像機(jī)、圖像處理板卡、游戲主機(jī)、游戲顯 示屏和卡牌，其特征在于所述的卡牌的一面設(shè)有標(biāo)志物，該標(biāo)志物采 用紅外線(xiàn)吸收涂料涂覆而成，并在除標(biāo)志物外的其他部分涂覆紅外線(xiàn)反 射涂料；所述卡牌操作臺(tái)設(shè)有一用于圖像采集的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng) 底部中央位置設(shè)有一紅外攝像機(jī)，紅外攝像機(jī)的信號(hào)輸出端連接圖像處 理板卡的輸入端，該圖像處理板卡的輸出端接入游戲主機(jī)，并且該游戲 主機(jī)的通信接口與游戲顯示屏相連。
所述的光學(xué)系統(tǒng)，其頂部是卡牌操作臺(tái)的玻璃臺(tái)面，玻璃臺(tái)面下邊 緣連接一弧形漫反射框體的開(kāi)口端，在弧形漫反射框體內(nèi)的玻璃臺(tái)面下 設(shè)一上可見(jiàn)光濾光片，上可見(jiàn)光濾光片下的左右兩端各放置一個(gè)紅外光 源；在弧形漫反射框體底部的紅外攝像機(jī)的鏡頭上覆蓋下可見(jiàn)光濾光 片，下可見(jiàn)光濾光片與上可見(jiàn)光濾光片平行；所述的弧形漫反射框體的 內(nèi)表面覆一紅外漫反射材料層。
所述的紅外攝像機(jī)的模擬視頻接口與一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連， 該A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端接入圖像處理板卡中的主處理器CPU，主處 理器CPU的控制總線(xiàn)一路和地址總線(xiàn)分別連接外部存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器，游戲主機(jī)與控制總線(xiàn)另一路相連。
所述的圖像處理板卡，采用嵌入式圖像處理器DSP,紅外攝像機(jī)采 集圖像并傳送給圖像處理板卡處理圖像的工作流程如下(a)設(shè)置參數(shù)
5并初始化攝像機(jī)；(b)判斷是否計(jì)算攝像機(jī)校正參數(shù)，是則計(jì)算攝像機(jī) 校正參數(shù)，否則直接讀取攝像機(jī)校正參數(shù)；(c)采集一幀圖像，計(jì)算閾 值；(d)判斷是否結(jié)束程序，是則關(guān)閉攝像機(jī)、回收資源，然后結(jié)束， 否則采集圖像;(e)預(yù)處理；(f)矯正；(g)位置檢測(cè)；(h)角度檢測(cè); (i) ID檢測(cè)；(j)返回到判斷是否結(jié)束程序。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)基于嵌入 式開(kāi)發(fā)，適用場(chǎng)合或領(lǐng)域廣泛，安全等級(jí)高，可在卡牌游戲機(jī)卡牌的識(shí) 別檢測(cè)、機(jī)器視覺(jué)、工業(yè)檢測(cè)、機(jī)器人視覺(jué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 [


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圖1是本發(fā)明的硬件連接框圖。
圖2是本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明的電原理框圖。
圖4是本發(fā)明中紅外攝像機(jī)釆集圖像并傳送給圖像處理板卡處理圖 像的工作流程圖。 [具體實(shí)施方式
]
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
圖1為本發(fā)明的卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)的硬件連接圖，表 述了人機(jī)交互的過(guò)程，游戲玩家可以通過(guò)卡牌操作臺(tái)l控制多張卡牌的 移動(dòng)，當(dāng)卡牌17在卡牌操作臺(tái)1上移動(dòng)時(shí)，紅外攝像機(jī)2通過(guò)視覺(jué)傳 感器捕捉移動(dòng)的卡牌的圖像并送入圖像處理板卡3，圖像處理板卡3對(duì) 移動(dòng)的卡牌跟蹤定位，對(duì)卡牌的位置、方向、身份進(jìn)行預(yù)測(cè)、識(shí)別、跟 蹤，使卡牌移動(dòng)軌跡重現(xiàn)，并將這些信息傳遞給游戲主機(jī)4，游戲主機(jī) 4將游戲信息反映在游戲顯示屏5上，反饋給游戲玩家，游戲玩家通過(guò)不斷移動(dòng)卡牌進(jìn)行游戲，重復(fù)上述游戲過(guò)程。
圖2為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其頂部是卡牌操作臺(tái)1的玻璃臺(tái) 面14，下置上可見(jiàn)光濾光片15;該光學(xué)系統(tǒng)6內(nèi)部在上可見(jiàn)光濾光片 15的左右兩端各放置一個(gè)紅外光源11;該光學(xué)系統(tǒng)6底部為一弧形漫 反射框體12,該弧形漫反射框體12的內(nèi)表面覆蓋紅外漫反射材料層13， 底部放置下可見(jiàn)光濾光片16,并覆蓋在紅外攝像機(jī)2的鏡頭上，與上可 見(jiàn)光濾光片15平行。
本發(fā)明的卡牌操作臺(tái)1機(jī)體內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)6采用均勻紅外光源 11，不會(huì)造成光線(xiàn)污染，該光學(xué)系統(tǒng)6底部的弧形漫反射框體12的內(nèi) 表面覆蓋的紅外漫反射材料13,為一種質(zhì)地均勻的廣泛用在攝影技術(shù)上 的白布黏貼在軟性磨砂板上制成，機(jī)體內(nèi)可以得到完全的漫反射環(huán)境， 上可見(jiàn)光濾光片15為有機(jī)玻璃上加涂一層可見(jiàn)光吸收涂料，下可見(jiàn)光 濾光片16采用普通的紅外濾光片，可對(duì)卡牌圖像進(jìn)行采集，同時(shí)營(yíng)造 平滑、有質(zhì)感的對(duì)戰(zhàn)平臺(tái)；所述的卡牌的的一面設(shè)有標(biāo)志物圖案，該標(biāo) 志物圖案采用紅外線(xiàn)吸收涂料涂覆而成，并在除標(biāo)志物外的其他部分涂 覆紅外線(xiàn)反射涂料，印刷后卡牌對(duì)紅外光敏感，每張卡牌通過(guò)不同的二 維標(biāo)志物進(jìn)行區(qū)分，視覺(jué)傳感器可以捕獲二維標(biāo)志物圖像，二維標(biāo)志物 圖像通過(guò)紅外光成像，能夠在卡牌上形成對(duì)比強(qiáng)烈的有效圖案；上述的 可見(jiàn)光吸收涂料、紅外線(xiàn)吸收涂料與紅外線(xiàn)反射涂料都是北京經(jīng)略防偽 科技發(fā)展有限公司出產(chǎn)的紅外防偽油墨產(chǎn)品，能廣泛的應(yīng)用于各種印刷 方式，如膠印、凸印、凹印、絲印等的防偽印刷，是高檔商品的理想包 裝防偽產(chǎn)品。
圖3是本發(fā)明的電原理框圖，紅外攝像機(jī)2的模擬視頻接口與一 A/D轉(zhuǎn)換器21的輸入端相連，該A/D轉(zhuǎn)換器21的信號(hào)輸出端接入圖像處理 板卡中的主處理器CPU22，主處理器CPU22的控制總線(xiàn)和地址總線(xiàn)分別 連接外部存儲(chǔ)器23和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24，游戲主機(jī)4也與控制總線(xiàn)相連； 本圖反映的是紅外攝像機(jī)2采集游戲玩家排列在臺(tái)面上卡牌的圖像，通 過(guò)圖像處理板卡3識(shí)別卡牌的信息，并將此信息傳遞給游戲的上層模塊 的過(guò)程，攝像機(jī)2將捕捉到的卡牌圖案的模擬信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器21 相連轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信號(hào)傳送給主處理器CPU22進(jìn)行圖像處 理，并通過(guò)控制總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)與外部存儲(chǔ)器23、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24交換 數(shù)據(jù)，將檢測(cè)到的卡牌位置、方向及身份信息傳送給游戲主機(jī)4。
本發(fā)明中的紅外攝像機(jī)2,對(duì)紅外光敏感，其模擬視頻接口連接A/D 轉(zhuǎn)換器21,能夠保證較快的視頻信號(hào)采集速度，采集速度為每秒24幀 100萬(wàn)像素的圖像;所述的圖像處理板卡3,采用嵌入式圖像處理器DSP。
圖4是本發(fā)明中紅外攝像機(jī)2采集圖像并傳送給圖像處理板卡3處 理圖像的工作流程圖，具體流程如下
(a) 設(shè)置參數(shù)并初始化攝像機(jī)； 對(duì)攝像機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，包括攝像機(jī)分辨率、曝光時(shí)間，然后建立
一些數(shù)據(jù)表。
(b) 判斷是否計(jì)算攝像機(jī)校正參數(shù)，是則計(jì)算攝像機(jī)校正參數(shù)， 否則直接讀取攝像機(jī)校正參數(shù)；
根據(jù)定標(biāo)物的位置決定是否計(jì)算攝像機(jī)校正參數(shù)，參數(shù)既可以在文 件系統(tǒng)中，也可以進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)定標(biāo)物的位置與實(shí)際位置有較大差別時(shí) 進(jìn)行重新計(jì)算。
(c) 采集一幀圖像，計(jì)算閾值；根據(jù)直方圖，取得作為主導(dǎo)的背景色，以背景色做基準(zhǔn)抽出前景色。
(d) 判斷是否結(jié)束程序，是則關(guān)閉攝像機(jī)、回收資源，然后結(jié)束,
否則釆集圖像；
進(jìn)入循環(huán)，首先判定是否有觸發(fā)循環(huán)結(jié)束的是件發(fā)生。當(dāng)程序不希 望結(jié)束時(shí)，攝像機(jī)將循環(huán)釆集圖像。
(e) 預(yù)處理；
對(duì)每幅到來(lái)的圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括濾波、銳化、對(duì)比度拉伸等。
(f) 矯正；
把廣角鏡頭釆集到的有畸變的圖像f^正到原始形狀，矯正方法，如 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法。
(g) 位置檢測(cè)；
計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)所含有的信息，對(duì)這些信息統(tǒng)計(jì)分析，將符合條件 的點(diǎn)聚類(lèi)、求平均，得到位置。
(h) 角度檢測(cè)；
(i) ID檢測(cè)；
角度檢測(cè)與ID檢測(cè)均為統(tǒng)計(jì)特定半徑圓周上的像素屬性。 (j)返回到判斷是否結(jié)束程序。
本發(fā)明中的圖像處理板卡3,采用嵌入式圖像處理器DSP，可對(duì)運(yùn) 動(dòng)的卡牌跟蹤定位，游戲玩家通過(guò)不斷移動(dòng)卡牌進(jìn)行游戲，圖像處理板 卡對(duì)卡牌的位置、方向、身份進(jìn)行預(yù)測(cè)、識(shí)別、跟蹤，使卡牌運(yùn)動(dòng)軌跡 重現(xiàn)；圖像處理中采用了效率較高的基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法由于卡片中人 物的圖形編碼只用到了黑白兩種顏色，因此選用二值化圖像處理是符合 邏輯的，圖像經(jīng)過(guò)二值化以后直接展示的是一些離散的像素點(diǎn)，每一個(gè)
9點(diǎn)包含坐標(biāo)值、亮度(黑或白)、與其聯(lián)通的像素、特定像素的相對(duì)位 置及角度等信息，統(tǒng)計(jì)每個(gè)像素的這種信息，然后進(jìn)行綜合分析，可以
得到卡片的位置、角度以及ID號(hào)的編碼信息，再經(jīng)過(guò)解碼以后可以得 到所需要的這些信息，大大提高了運(yùn)算速度。
權(quán)利要求
1.一種卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)，包括卡牌操作臺(tái)(1)，紅外攝像機(jī)(2)，圖像處理板卡(3)，游戲主機(jī)(4)，游戲顯示屏(5)，卡牌(17)，其特征在于所述的卡牌(17)的一面設(shè)有標(biāo)志物，該標(biāo)志物采用紅外線(xiàn)吸收涂料涂覆而成，并在除標(biāo)志物外的其他部分涂覆紅外線(xiàn)反射涂料；所述卡牌操作臺(tái)(1)設(shè)有一用于圖像采集的光學(xué)系統(tǒng)(6)，該光學(xué)系統(tǒng)底部中央位置設(shè)有一紅外攝像機(jī)(2)，紅外攝像機(jī)(2)的信號(hào)輸出端連接圖像處理板卡(3)的輸入端，該圖像處理板卡(3)的輸出端接入游戲主機(jī)(4)，并且該游戲主機(jī)(4)的通信接口與游戲顯示屏(5)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)，其特征 在于所述的光學(xué)系統(tǒng)(6)，其頂部是卡牌操作臺(tái)(1)的玻璃臺(tái)面 (14),玻璃臺(tái)面(14)下邊緣連接一弧形漫反射框體(12)的開(kāi)口端，在弧形漫反射框體(12)內(nèi)的玻璃臺(tái)面(14)下設(shè)一上可見(jiàn)光濾 光片(15),上可見(jiàn)光濾光片(15)下的左右兩端各放置一個(gè)紅外光 源(U) ，在弧形漫反射框體(2)底部的紅外攝像機(jī)(2)的鏡頭上 覆蓋下可見(jiàn)光濾光片(16)，下可見(jiàn)光濾光片(16)與上可見(jiàn)光濾光 片(15)平行；所述的弧形漫反射框體(12)的內(nèi)表面覆一紅外漫反 射材料層(13)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)，其特征 在于所述的紅外攝像機(jī)(2)的模擬視頻接口與一 A/D轉(zhuǎn)換器 (21)的輸入端相連，該A/D轉(zhuǎn)換器(21)的信號(hào)輸出端接入圖像處 理板卡(3)中的主處理器CPU (22)，主處理器CPU (22)的控制總線(xiàn)一路和地址總線(xiàn)分別連接外部存儲(chǔ)器(23)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(24), 游戲主機(jī)(4)與控制總線(xiàn)另一路相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)，其特征 在于所述的圖像處理板卡(3),采用嵌入式圖像處理器DSP。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡牌游戲機(jī)中人物身份識(shí)別系統(tǒng)，其特征 在于，紅外攝像機(jī)(2)采集圖像并傳送給圖像處理板卡(3)處理圖 像的工作流程如下(a)設(shè)置參數(shù)并初始化攝像機(jī)；(b)判斷是否 計(jì)算攝像機(jī)校正參數(shù)，是則計(jì)算攝像機(jī)校正參數(shù)，否則直接讀取攝像 機(jī)校正參數(shù)；(c)采集一幀圖像，計(jì)算閾值(d)判斷是否結(jié)束程 序，是則關(guān)閉攝像機(jī)、回收資源，然后結(jié)束，否則采集圖像；(e)預(yù)處理；(f)矯正；(g)位置檢測(cè)；(h)角度檢測(cè)；(i) ID檢 測(cè)；(j)返回到判斷是否結(jié)束程序。
全文摘要
本發(fā)明提出一種卡牌游戲中人物身份識(shí)別系統(tǒng)，包括卡牌操作臺(tái)、紅外攝像機(jī)、圖像處理板卡、游戲主機(jī)、游戲顯示屏和卡牌，其特征在于所述的卡牌的一面設(shè)有標(biāo)志物，該標(biāo)志物采用紅外線(xiàn)吸收涂料涂覆而成，并在除標(biāo)志物外的其他部分涂覆紅外線(xiàn)反射涂料；所述的卡牌操作臺(tái)設(shè)有一用于圖像采集的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)底部中央位置設(shè)有一紅外攝像機(jī)，紅外攝像機(jī)的信號(hào)輸出端連接圖像處理板卡的輸入端，該圖像處理板卡的輸出端接入游戲主機(jī)，并且該游戲主機(jī)的通信接口與游戲顯示屏相連。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，編碼簡(jiǎn)單、識(shí)別速度快、準(zhǔn)確度高、魯棒性強(qiáng)，可以對(duì)人物狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤，并可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G03B11/04GK101593271SQ200910054000
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者可 何, 劍 倪, 張呈濤 申請(qǐng)人:上海久娛網(wǎng)絡(luò)科技有限公司