一种教育玩具套件及其电路元件和电线的识别方法技术

本发明专利技术涉及计算机视觉检测处理技术领域，提供了一种教育玩具套件及其电路元件和电线的识别方法，包括：底板、电路元器件和电线，底板放置于平面上，电路元器件和电线放置于底板上。本发明专利技术是将电路元器件和电线放置于游戏底板上，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电路元器件与电线图像，再基于预定义的颜色、轮廓信息、颜色编码信息，识别电路元件与电线，孩子将电路元器件与电线相连，判断出连接好的电路是否正确，增强孩子的想象力，增加游戏趣味性，使孩子可以学习到基础电路知识，培养孩子的兴趣。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉检测处理
，特别涉及一种教育玩具套件及其电路元件和电线的识别方法。
技术介绍
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，并且缺乏物理知识的教育，逻辑思维培养欠缺；并且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，计算机视觉与图像处理
成功地开发了一种教育玩具套件，包括：支架、头盔探测器和底板，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平面上的底板的图像。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，但是形式仍然单一，只是单纯的互动，并没有物理知识的嵌入，无法对孩子从小培养电学知识，亦无法做到从小培养小朋友对电学的认识和兴趣。因此，计算机视觉检测处理
急需一种教育玩具套件及其电路元件和电线的识别方法，是将电路元器件和电线放置于游戏底板上，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电路元器件与电线图像，再基于预定义的颜色、轮廓信息、颜色编码信息，识别电路元件与电线，孩子将电路元器件与电线相连，判断出连接好的电路是否正确，增强孩子的想象力，增加游戏趣味性，使孩子可以学习到基础电路知识，培养孩子的兴趣。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种教育玩具套件及其电路元件和电线的识别方法，技术方案如下：一种教育玩具套件，包括：底板、电路元器件和电线底板放置于平面上，电路元器件和电线放置于底板上。优选的，在上述的一种教育玩具套件中，底板为具有圆角的矩形，在矩形的4个角上设置有校准角。优选的，在上述的一种教育玩具套件中，校准角为红色圆弧线。一种教育玩具套件中电路元件和电线的识别方法，包括如下步骤：步骤一，在平板电脑中安装游戏程序，再将底板放置于平面上，保证校准角的一面朝上步骤二，在底板上完成电路元器件与电线的连接，通过平板电脑的后置摄像头实时采集彩色图像，移动平板电脑，保证后置摄像头采集的彩色图像中至少含有3个校准角；步骤三，从步骤二的彩色图像中提取出有效识别区域；步骤四，检测位于彩色图像有效识别区域内的电路元器件；步骤五，检测位于彩色图像有效识别区域内的电线；步骤六，判断出电路元器件与电线的连接是否准确。优选的，在上述的一种教育玩具套件中电路元件和电线的识别方法中，步骤二中后置摄像头采集的彩色图像为Ixy，Ixy＝f(x，y)＝(Rxy，Gxy，Bxy)，其中，(x，y)表示彩色图像像素点的位置坐标，f(x，y)表示图像在像素点坐标位置处的像素值，Rxy表示图像像素点在红色通道的色彩值，Gxy表示图像像素点在绿色通道的色彩值，Bxy表示图像像素点在蓝色通道的色彩值。优选的，在上述的一种教育玩具套件中电路元件和电线的识别方法中，步骤三中从彩色图像中提取出有效识别区域的具体步骤为：A)根据先验知识，在步骤二的彩色图像中分割出4块校准角区域，根据HSV空间内的先验阈值，将4块校准角区域图像进行二值化处理，得到4块校准角二值图；B)扫描步骤A)中得到的4块校准角二值图，得到相应的边缘轮廓图，再根据边缘轮廓的离心率和大小的先验知识，过滤掉不合理的轮廓；C)根据步骤B)得到的剩余边缘轮廓，计算出4个校准角的外接矩形，在识别过程中，当至少有三个角标内都有符合条件的校准角时，其外接矩形即为计算出的有效识别区域。优选的，在上述的一种教育玩具套件中电路元件和电线的识别方法中，步骤四中检测位于彩色图像识别区域内的电路元器件的具步骤为：1，由于每个电路元器件外壳的颜色不同，因此通过颜色差异，分割出各个电路元器件，并提取每个电路元器件外壳的内轮廓；2，根据步骤1中提取出的电路元器件外壳的内轮廓，计算出每个电路元器件的位置和偏转角度；3，依据步骤2计算出的偏转角度旋转电路元器件，再分割电路元器件，通过颜色编码识别出电路元器件的类别。优选的，在上述的一种教育玩具套件中电路元件和电线的识别方法中，步骤1中提取每个电路元器件外壳的内轮廓的具体步骤为：a)因为电路元器件的颜色在RGB颜色空间内不利于分割开来，对光照变化也比较敏感，所以，将提取出来的感兴趣区域图像由RGB颜色空间转换到侧重于色彩表示的HSV颜色空间，具体转换公式为：V＝max{C(R′)、C(G′)、C(B′)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种教育玩具套件，其特征在于，包括：底板、电路元器件和电线，所述底板放置于平面上，所述电路元器件和电线放置于底板上。

【技术特征摘要】
1.一种教育玩具套件，其特征在于，包括：底板、电路元器件和电线，所述底板放置于平面上，所述电路元器件和电线放置于底板上。2.根据权利要求1所述的一种教育玩具套件，其特征在于，所述底板为具有圆角的矩形，在所述矩形的4个角上设置有校准角；所述校准角为红色圆弧线。3.一种教育玩具套件中电路元件和电线的识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在平板电脑中安装游戏程序，再将底板放置于平面上，保证校准角的一面朝上；步骤二，在底板上完成电路元器件与电线的连接，通过平板电脑的后置摄像头实时采集彩色图像，移动平板电脑，保证后置摄像头采集的彩色图像中至少含有3个校准角，具体步骤为：后置摄像头采集的彩色图像为Ixy，Ixy＝f(x，y)＝(Rxy，Gxy，Bxy)，其中，(x，y)表示彩色图像像素点的位置坐标，f(x，y)表示图像在像素点坐标位置处的像素值，Rxy表示图像像素点在红色通道的色彩值，Gxy表示图像像素点在绿色通道的色彩值，Bxy表示图像像素点在蓝色通道的色彩值。步骤三，从所述步骤二的彩色图像中提取出有效识别区域；步骤四，检测位于彩色图像有效识别区域内的电路元器件；步骤五，检测位于彩色图像有效识别区域内的电线；步骤六，判断出电路元器件与电线的连接是否准确。4.根据权利要求3所述的一种教育玩具套件中电路元件和电线的识别方法，其特征在于，所述步骤三中从彩色图像中提取出有效识别区域的具体步骤为：A)根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：范旭，程潇，杜鹏，暴满粟，孙贤军，
申请(专利权)人：上海葡萄纬度科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31