專利名稱：卡牌游戲機中人物身份識別系統(tǒng)的制作方法
卡牌游戲機中人物身份識別系統(tǒng)
本發(fā)明涉及計算機視覺及圖形學，軟件，圖像處理，光學，嵌入式 系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說是一種卡牌游戲機中人物身份識別系統(tǒng)。 [背景技術(shù)]
目前，圖案檢測系統(tǒng)的應用日趨廣泛，比如條形碼檢測系統(tǒng)，條形 碼系統(tǒng)是由條形碼符號設計、制作及掃描閱讀組成的自動識別系統(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。
另外，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展逐漸增多，通常是面向特定應用的嵌入式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群設計的
系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用
CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)
設計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網(wǎng)絡的耦合也越來越緊密。嵌 入式系統(tǒng)和具體應用有機地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品 同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，具有較長的生命周期。 通過現(xiàn)狀可以看出，圖案檢測系統(tǒng)分析及范圍較廣、研究內(nèi)容較多。 嵌入式系統(tǒng)多用于手機等操作系統(tǒng)的開發(fā)，具有巨大的市場潛力。其中， 圖案檢測系統(tǒng)的二維化發(fā)展是一個重要的課題，有著廣泛的應用前景， 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，識別速 度較慢，容易產(chǎn)生目標的偏移。 [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，采用一種編碼簡單、識別速 度快、準確度高、魯棒性強的人物身份識別系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以對人物 狀態(tài)實時跟蹤，并可廣泛應用于各種工業(yè)檢測領(lǐng)域。
為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種卡牌游戲中人物身份識別系 統(tǒng)，包括卡牌操作臺、紅外攝像機、圖像處理板卡、游戲主機、游戲顯 示屏和卡牌，其特征在于所述的卡牌的一面設有標志物，該標志物采 用紅外線吸收涂料涂覆而成，并在除標志物外的其他部分涂覆紅外線反 射涂料；所述卡牌操作臺設有一用于圖像采集的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng) 底部中央位置設有一紅外攝像機，紅外攝像機的信號輸出端連接圖像處 理板卡的輸入端，該圖像處理板卡的輸出端接入游戲主機，并且該游戲 主機的通信接口與游戲顯示屏相連。
所述的光學系統(tǒng)，其頂部是卡牌操作臺的玻璃臺面，玻璃臺面下邊 緣連接一弧形漫反射框體的開口端，在弧形漫反射框體內(nèi)的玻璃臺面下 設一上可見光濾光片，上可見光濾光片下的左右兩端各放置一個紅外光 源；在弧形漫反射框體底部的紅外攝像機的鏡頭上覆蓋下可見光濾光 片，下可見光濾光片與上可見光濾光片平行；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的控制總線一路和地址總線分別連接外部存儲器和數(shù)據(jù)存儲 器，游戲主機與控制總線另一路相連。
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)設置參數(shù)
5并初始化攝像機；(b)判斷是否計算攝像機校正參數(shù)，是則計算攝像機 校正參數(shù)，否則直接讀取攝像機校正參數(shù)；(c)采集一幀圖像，計算閾 值；(d)判斷是否結(jié)束程序，是則關(guān)閉攝像機、回收資源，然后結(jié)束， 否則采集圖像;(e)預處理；(f)矯正；(g)位置檢測；(h)角度檢測; (i) ID檢測；(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，卡牌游戲機中人物身份識別系統(tǒng)基于嵌入 式開發(fā)，適用場合或領(lǐng)域廣泛，安全等級高，可在卡牌游戲機卡牌的識 別檢測、機器視覺、工業(yè)檢測、機器人視覺等領(lǐng)域廣泛應用。 [
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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。 [具體實施方式
]
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
圖1為本發(fā)明的卡牌游戲機中人物身份識別系統(tǒng)的硬件連接圖，表 述了人機交互的過程，游戲玩家可以通過卡牌操作臺l控制多張卡牌的 移動，當卡牌17在卡牌操作臺1上移動時，紅外攝像機2通過視覺傳 感器捕捉移動的卡牌的圖像并送入圖像處理板卡3，圖像處理板卡3對 移動的卡牌跟蹤定位，對卡牌的位置、方向、身份進行預測、識別、跟 蹤，使卡牌移動軌跡重現(xiàn)，并將這些信息傳遞給游戲主機4，游戲主機 4將游戲信息反映在游戲顯示屏5上，反饋給游戲玩家，游戲玩家通過不斷移動卡牌進行游戲，重復上述游戲過程。
圖2為本發(fā)明的光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其頂部是卡牌操作臺1的玻璃臺 面14，下置上可見光濾光片15;該光學系統(tǒng)6內(nèi)部在上可見光濾光片 15的左右兩端各放置一個紅外光源11;該光學系統(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， 底部放置下可見光濾光片16,并覆蓋在紅外攝像機2的鏡頭上，與上可 見光濾光片15平行。
本發(fā)明的卡牌操作臺1機體內(nèi)部的光學系統(tǒng)6采用均勻紅外光源 11，不會造成光線污染，該光學系統(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，機體內(nèi)可以得到完全的漫反射環(huán)境， 上可見光濾光片15為有機玻璃上加涂一層可見光吸收涂料，下可見光 濾光片16采用普通的紅外濾光片，可對卡牌圖像進行采集，同時營造 平滑、有質(zhì)感的對戰(zhàn)平臺；所述的卡牌的的一面設有標志物圖案，該標 志物圖案采用紅外線吸收涂料涂覆而成，并在除標志物外的其他部分涂 覆紅外線反射涂料，印刷后卡牌對紅外光敏感，每張卡牌通過不同的二 維標志物進行區(qū)分，視覺傳感器可以捕獲二維標志物圖像，二維標志物 圖像通過紅外光成像，能夠在卡牌上形成對比強烈的有效圖案；上述的 可見光吸收涂料、紅外線吸收涂料與紅外線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的控制總線和地址總線分別 連接外部存儲器23和數(shù)據(jù)存儲器24，游戲主機4也與控制總線相連； 本圖反映的是紅外攝像機2采集游戲玩家排列在臺面上卡牌的圖像，通 過圖像處理板卡3識別卡牌的信息，并將此信息傳遞給游戲的上層模塊 的過程，攝像機2將捕捉到的卡牌圖案的模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換器21 相連轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再將數(shù)字信號傳送給主處理器CPU22進行圖像處 理，并通過控制總線、數(shù)據(jù)總線與外部存儲器23、數(shù)據(jù)存儲器24交換 數(shù)據(jù)，將檢測到的卡牌位置、方向及身份信息傳送給游戲主機4。
本發(fā)明中的紅外攝像機2,對紅外光敏感，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采集速度，采集速度為每秒24幀 100萬像素的圖像;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) 設置參數(shù)并初始化攝像機； 對攝像機參數(shù)進行設定，包括攝像機分辨率、曝光時間，然后建立
一些數(shù)據(jù)表。
(b) 判斷是否計算攝像機校正參數(shù)，是則計算攝像機校正參數(shù)， 否則直接讀取攝像機校正參數(shù)；
根據(jù)定標物的位置決定是否計算攝像機校正參數(shù)，參數(shù)既可以在文 件系統(tǒng)中，也可以進行計算。當定標物的位置與實際位置有較大差別時 進行重新計算。
(c) 采集一幀圖像，計算閾值；根據(jù)直方圖，取得作為主導的背景色，以背景色做基準抽出前景色。
(d) 判斷是否結(jié)束程序，是則關(guān)閉攝像機、回收資源，然后結(jié)束,
否則釆集圖像；
進入循環(huán)，首先判定是否有觸發(fā)循環(huán)結(jié)束的是件發(fā)生。當程序不希 望結(jié)束時，攝像機將循環(huán)釆集圖像。
(e) 預處理；
對每幅到來的圖像進行預處理，包括濾波、銳化、對比度拉伸等。
(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)計學的方法。
(g) 位置檢測；
計算每個像素點所含有的信息，對這些信息統(tǒng)計分析，將符合條件 的點聚類、求平均，得到位置。
(h) 角度檢測；
(i) ID檢測；
角度檢測與ID檢測均為統(tǒng)計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，可對運 動的卡牌跟蹤定位，游戲玩家通過不斷移動卡牌進行游戲，圖像處理板 卡對卡牌的位置、方向、身份進行預測、識別、跟蹤，使卡牌運動軌跡 重現(xiàn)；圖像處理中采用了效率較高的基于統(tǒng)計學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)過二值化以后直接展示的是一些離散的像素點，每一個
9點包含坐標值、亮度(黑或白)、與其聯(lián)通的像素、特定像素的相對位 置及角度等信息，統(tǒng)計每個像素的這種信息，然后進行綜合分析，可以
得到卡片的位置、角度以及ID號的編碼信息，再經(jīng)過解碼以后可以得 到所需要的這些信息，大大提高了運算速度。
權(quán)利要求
1.一種卡牌游戲機中人物身份識別系統(tǒng)，包括卡牌操作臺(1)，紅外攝像機(2)，圖像處理板卡(3)，游戲主機(4)，游戲顯示屏(5)，卡牌(17)，其特征在于所述的卡牌(17)的一面設有標志物，該標志物采用紅外線吸收涂料涂覆而成，并在除標志物外的其他部分涂覆紅外線反射涂料；所述卡牌操作臺(1)設有一用于圖像采集的光學系統(tǒng)(6)，該光學系統(tǒng)底部中央位置設有一紅外攝像機(2)，紅外攝像機(2)的信號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(4)，并且該游戲主機(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中人物身份識別系統(tǒng)，其特征 在于所述的光學系統(tǒng)(6)，其頂部是卡牌操作臺(1)的玻璃臺面 (14),玻璃臺面(14)下邊緣連接一弧形漫反射框體(12)的開口端，在弧形漫反射框體(12)內(nèi)的玻璃臺面(14)下設一上可見光濾 光片(15),上可見光濾光片(15)下的左右兩端各放置一個紅外光 源(U) ，在弧形漫反射框體(2)底部的紅外攝像機(2)的鏡頭上 覆蓋下可見光濾光片(16)，下可見光濾光片(16)與上可見光濾光 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中人物身份識別系統(tǒng)，其特征 在于所述的紅外攝像機(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)的控制總線一路和地址總線分別連接外部存儲器(23)和數(shù)據(jù)存儲器(24), 游戲主機(4)與控制總線另一路相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡牌游戲機中人物身份識別系統(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中人物身份識別系統(tǒng)，其特征 在于，紅外攝像機(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)設置參數(shù)并初始化攝像機；(b)判斷是否 計算攝像機校正參數(shù)，是則計算攝像機校正參數(shù)，否則直接讀取攝像 機校正參數(shù)；(c)采集一幀圖像，計算閾值(d)判斷是否結(jié)束程 序，是則關(guān)閉攝像機、回收資源，然后結(jié)束，否則采集圖像；(e)預處理；(f)矯正；(g)位置檢測；(h)角度檢測；(i) ID檢 測；(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別系統(tǒng)，包括卡牌操作臺、紅外攝像機、圖像處理板卡、游戲主機、游戲顯示屏和卡牌，其特征在于所述的卡牌的一面設有標志物，該標志物采用紅外線吸收涂料涂覆而成，并在除標志物外的其他部分涂覆紅外線反射涂料；所述的卡牌操作臺設有一用于圖像采集的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)底部中央位置設有一紅外攝像機，紅外攝像機的信號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，并且該游戲主機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，編碼簡單、識別速度快、準確度高、魯棒性強，可以對人物狀態(tài)實時跟蹤，并可廣泛應用于各種工業(yè)檢測領(lǐng)域。
文檔編號G03B11/04GK101593271SQ200910054000
公開日2009年12月2日 申請日期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 申請人:上海久娛網(wǎng)絡科技有限公司