專利名稱：一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像數(shù)據(jù)處理和識別領域，特別是一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法。
背景技術：
在圍棋類比賽中，對于采用普通棋盤和實體的棋子比賽結果的統(tǒng)計基本上仍然采用傳統(tǒng)的人工數(shù)棋子的方法，不僅耗費時間較長，準確度很多時候也不能保證。在計算機視覺技術日益普及的今天，采用機器輔助判讀是一種更優(yōu)的方法。本專利技術首先用數(shù)碼相機(或攝像頭)對圍棋比賽后的棋盤進行圖像采集，再用數(shù)字圖像處理技術進行機器判讀。這樣做不僅可以大大縮減判讀時間，還可以保證結果的準確度。本發(fā)明中利用計算機技術和數(shù)字圖像處理技術自動分割黑棋和白棋，定位黑白棋子的位置，快速得到對弈的結果。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，從而使得在人們下圍棋的時候能夠快速準確的統(tǒng)計出棋盤的棋子的狀態(tài)以及比賽結果。為了解決上述技術問題，本發(fā)明公開了一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，包括以下步驟步驟一，棋盤圖像的預處理根據(jù)采集的圖像，通過空間變換和灰度級插值，去除采集圖像中除棋盤以外的其它物體；步驟二，棋盤圖像中黑白棋子的分割將校正后的圖像，設置合適的閾值，分別分割出黑白棋子圖像；步驟三，黑白棋子的檢測與結果判定將分割出的黑白棋子圖像分別經過開運算、投影、畫線、檢測線與線交點處的棋盤的屬性、空白處棋子填補、結果判定等操作來完成比賽結果的判定。本發(fā)明在不增加額外裝置的情況下，通過軟件方法進行圖像處理，快速、準確地判定比賽結果。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述步驟一包括以下步驟步驟(11)，在采集的圖像中，標記出棋盤的四個角的坐標點，因為在下面的幾何變換中需要使用這四個坐標點進行仿射變換；步驟(12)，圖像進行幾何變換，由于棋盤圖像在采集時，難免會有變形，所以使用幾何變換將整個棋盤圖像進行空間變換和灰度級插值，去除采集棋盤圖像中除棋盤部分的其余部分，得到規(guī)則的矩形圖像。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述步驟二包括以下步驟步驟(21)，在采集的圍棋棋盤圖像中，經過幾何變換后，圖像中只會出現(xiàn)三種物體，黑色棋子、白色棋子和底色為黃色的棋盤，可以通過直方圖直接閾值分割方法分割出黑色棋子。對校正后的圖像計算灰度直方圖，然后通過一維鄰域平滑濾波器(下文將介紹)進行濾波，濾波后的灰度直方圖會出現(xiàn)峰谷值，第一個峰與第二個峰之間的谷點之前是黑色棋子出現(xiàn)的概率，第一個谷點之后的是棋盤和白色棋子，所以只需要找到灰度直方圖曲線中第一個峰值與第二個峰值之間的谷值即為黑色棋子的分割閾值，將此值作為分割黑色棋子的閾值，并且二值化，將灰度圖像中的黑色棋子賦值為255，其余的圖像賦值為O。步驟(22)，因為在實際采集的圖像中，經過灰度化之后棋盤灰度值與白色棋子的灰度值有交叉，這樣通過灰度閾值分割就不能將白色棋子與棋盤分開。經過研究黑色、白色與黃色棋子的紅綠藍三分量的值發(fā)現(xiàn)，黑色的紅綠藍三分量的值都比較小，白色的紅綠藍三分量的值都比較大，黃色的紅綠藍三分量中紅綠分量的值比較大，藍色分量的值比較小。黑色、白色、黃色棋子中它們的藍色分量相差比較大，只有白色棋子的藍色分量比較大，黑色與黃色棋子的藍色分量都比較小，所以只需要提取出彩色圖像中的藍色分量，然后設置適當?shù)拈撝?，即可以將白色棋子與棋盤分開。在選擇閾值時，同樣采用自動閾值提取。畫出校正后圖像藍色分量的灰度直方圖，然后通過一維鄰域平滑濾波器進行濾波，濾波后的灰 度直方圖會出現(xiàn)峰谷值，第一個峰是藍色分量中黑色棋子出現(xiàn)的概率，第二個峰是棋盤出現(xiàn)的概率，第三個峰是和白色棋子出現(xiàn)的概率。所以求取第二個峰值與第三個峰值之間的谷值即是分割白色棋子的閾值。將此值作為分割白色棋子的閾值，并且二值化，將灰度圖像中的白色棋子賦值為255，其余的圖像賦值為O。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述步驟三包括以下步驟步驟(31)，對分割出的黑白棋子圖像分別作開運算，這樣可以消除圖像中在分割時由于閾值選擇不準確而出現(xiàn)的細小噪聲，還可以平滑物體的邊界；步驟(32)，將開運算后的圖像進行相加，然后做一次腐蝕操作，腐蝕操作的作用是消除物體邊界點，這樣便于在投影時方便的找出極值點；步驟(33)，將腐蝕后的圖像使用圖像投影的方法，分別在水平和垂直方向上做投影，并記錄其值；步驟(34)，根據(jù)記錄的水平和垂直方向投影的值，畫出投影曲線，經過一維鄰域平滑濾波器后求出極值，這些極值就對應著棋盤中的棋盤線的位置，因為棋盤的大小是19X19的，所以求出的極值也分別是19條；步驟(35)，根據(jù)檢測到的棋盤線，檢測黑白棋子位置，在檢測棋子位置時使用MXM的窗口去檢測棋子，M表示窗口大小，M取3，在得到黑白棋子位置后使用圍棋棋子填補規(guī)則空到黑或白，空被填補為黑或白、黑或白到空，空被填補為黑或白、白到空到白，空被填補為白、黑到空到黑，空被填補為黑，使用以上規(guī)則將相應的空白處填補為黑或白棋。步驟(36)，統(tǒng)計填補后黑白棋子的個數(shù)，然后根據(jù)比賽規(guī)則判定比賽結果。本發(fā)明的原理是根據(jù)采集的圖像，首先分別分割出黑色棋子與白色棋子圖像，其次將分割圖像分別進行開運算操作，將開運算之后的圖像相加再做一次腐蝕，然后將腐蝕后的圖像進行投影，檢測出棋盤的19X19的棋盤線，在線的交點處檢測黑白棋子的，根據(jù)檢測的黑白棋子根據(jù)圍棋填補規(guī)則進行填補棋子，填補后統(tǒng)計黑白棋子個數(shù)，使用圍棋判決規(guī)則判定比賽結果。有益效果本發(fā)明通過軟件方法進行圖像處理，在對棋盤進行采集后，即可快速準確的檢測出棋盤中每格狀態(tài)。本發(fā)明在統(tǒng)計圍棋比賽結果、以及圍棋策略的分析有廣泛的應用前景。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做更進一步的具體說明，本發(fā)明的上述和或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。圖I是幾何校正示意圖。圖2是本發(fā)明分割黑色棋子的過程圖。
圖3是本發(fā)明分割白色棋子的過程圖。圖4是本發(fā)明黑白棋子檢測與結果判定的流程5是本發(fā)明方法簡化流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明，核心思路是利用采集的圖像進行黑白棋子分割，分別分割出黑白棋子圖像，其次將分割圖像分別進行開運算操作，將開運算之后的圖像相加再做一次腐蝕，然后根據(jù)分割出的圖像進行水平和垂直方向的投影，畫出棋盤中的線，然后在線的交點處尋找棋子，然后記錄下棋子的狀態(tài)，然后根據(jù)算法，統(tǒng)計圍棋比賽結果。如圖5所示，本發(fā)明公開了一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，包括以下步驟步驟一，棋盤圖像的預處理通過空間變換和灰度級插值，去除采集圖像中除棋盤以外的其它物體；所述步驟一包括以下步驟步驟11，在采集的圖像中，標記出棋盤的四個角的坐標點；步驟12，根據(jù)標記的坐標點，通過幾何變換去掉采集的圖像中除棋盤以外的其它物體，并變換為一個矩形圖像。步驟12，對棋盤圖像預處理；對采集的圖像進行預處理，對圖像進行預處理使其使其能夠適應算法的要求顯得尤為必要，本發(fā)明中涉及到的圖像預處理包括空間變換和灰度級插值。幾何變換是圖像中點與點的空間映射關系，可將圖像中一點變換到圖像中任意位置，保持變換前后兩幅圖像間局部特征相似即源圖像上局部特征的連續(xù)性與相通性不變?；陔p線性變換的幾何變換令G(x, y) = F(x/ , J1 ) =F(ax' +by' +ex' J1 +d, ex' +fj' +gx' J1 +h)
(I)式(I)中G(x，y)表示變換后的圖像，F(xiàn)(x' , y')表示原始圖像即X = ax' +by' +ex' J1 +d (2)y = ex' +fy' +gx' J1 +h (3)式(2)、(3)中x, y表示變換后圖像的坐標，Xf , y'表示原始圖像的坐標，a, b,c, d, e, f, g, h表示變換系數(shù)原始圖像的4 個點(X' 1； y' x), (x1 2, y' 2), (x1 3, y' 3),(x' 4, y' 4)校正后圖像的4 個點(X1, J1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4)
根據(jù)這4對點，可以列出8個方程組，方程中有8個系數(shù)，只需知道8個方程，就可以解出8個未知數(shù)，用矩陣表示即為
JF1 0 0 I 丨義 X1只 I [a e 0 0"
X1y-, 0 0X2 少，X2y0 I 6/00(4)'=權利要求
1.一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一，棋盤圖像的預處理根據(jù)采集的圖像，通過空間變換和灰度級插值，去除采集圖像中除棋盤以外的其它物體； 步驟二，棋盤圖像中黑白棋子的分割將校正后的圖像，設置合適的閾值，分別分割出黑白棋子圖像 步驟三，黑白棋子的檢測與結果判定將分割出的黑白棋子圖像分別經過開運算、投影、畫線、檢測線與線交點處的棋盤的屬性、空白處棋子填補、結果判定等操作來完成比賽結果的判定。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，其特征在于，所述步驟一包括以下步驟 步驟(11)，在采集的圖像中，標記出棋盤的四個角的坐標點； 步驟(12)，根據(jù)標記的坐標點通過幾何變換得到棋盤的圖像。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，其特征在于，所述步驟二包括以下步驟 步驟(21)，在校正后的圖像中使用灰度圖像，設置合適的閾值分割出黑色棋子圖像；步驟(22)，在校正后的圖像中使用彩色圖像的藍色分量，設置合適的閾值來分割白色棋子圖像。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，其特征在于，所述步驟三包括以下步驟 步驟(31)，對分割出的黑白棋子圖像分別作開運算； 步驟(32)，將開運算后的圖像進行相加，然后做一次腐蝕操作； 步驟(33)，將腐蝕后的圖像分別在水平和垂直方向上做投影，并記錄其值； 步驟(34)，根據(jù)記錄的水平和垂直方向投影的值，畫出投影曲線，并求出極值； 步驟(35)，根據(jù)棋盤線，檢測黑白棋子位置，然后根據(jù)棋子填補規(guī)則，將空白處填補棋子; 步驟(36)，統(tǒng)計填補后黑白棋子的個數(shù)，然后根據(jù)比賽規(guī)則判定比賽結果。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，其特征在于，所述步驟(31)的形態(tài)學運算的開運算，去除因分割閾值選擇不正確分割出的圖像含有孤立的噪聲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于圖像處理技術的圍棋比賽結果分析方法，包括以下步驟步驟一，棋盤圖像的預處理根據(jù)采集的圖像，通過空間變換和灰度級插值，去除采集圖像中除棋盤以外的其它物體；步驟二，棋盤圖像中黑白棋子的分割將校正后的圖像，設置合適的閾值，分別分割出黑白棋子圖像；步驟三，黑白棋子的檢測與結果判定將分割出的黑白棋子圖像分別經過開運算、投影、畫線、檢測線與線交點處的棋盤的屬性、空白處棋子填補、結果判定等操作來完成比賽結果的判定。本發(fā)明在不增加額外裝置的情況下，通過軟件方法進行圖像處理，快速、準確地判定比賽結果。
文檔編號A63F3/02GK102750538SQ20121015081
公開日2012年10月24日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權日2012年5月16日
發(fā)明者付世斌, 何雨蘭, 朱毅, 沈慶宏, 袁杰, 邵真天, 都思丹 申請人:南京大學