一种识别立体积木玩具的方法技术

一种识别立体积木玩具的方法，采用包括互联网设备、底座、反光镜、游戏垫板、互联网设备内的应用软件单元作为识别的工具；底座上部是开放式结构，互联网设备下部垂直插入底座的上端内，反光镜片水平安装在一个外壳下端内，外壳的后侧端有卡槽，卡槽卡在手机的上部前侧并位于前置摄像头上部；游戏垫板位于底座前侧端，垫板的后侧端有校准块，在校准块的前侧端垫板绘制有摆放区块，校准块的前侧端有限位条；应用软件单元包括游戏进程模块、指令模块、图像采集模块、校准模块、渲染模块、比对模块；识别分为六个步骤。本发明专利技术将立体图形的相似度计算转化为平面图形相似度计算，降低了难度和计算量，提高了识别速度，为游戏进程进行提供了技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种识别立体积木玩具的方法
本专利技术涉及教育玩具应用
，特别是一种识别立体积木玩具的方法。
技术介绍
随着科技的发展，智能互联网设备，例如手机、平板电脑等应用已经非常普遍，利用互联网设备进行游戏学习的应用软件也越来越多。目前，在基于学习的益智游戏等中，有的游戏学习软件为了达到游戏效果，会在游戏软件内设置一定任务程序。比如说玩耍者(一般是低年龄儿童)采用智能手机、平板电脑等玩耍搭积木游戏等中，在游戏显示界面中给出需要搭积的组合积木外形，然后玩耍者通过实际手动操作搭积和任务内相同外形的积木组；搭积好积木组后，手机等摄像头采集实体搭积好的积木组外形，经应用软件进行处理后和给出任务的积木组外形进行比对，进而得出玩耍者搭积的积木组外形是否正确，这样能使玩耍者和游戏进程实时互动，极大提高了玩耍者的积极参与性，并提高了游戏学习效果。现有技术中，受到技术限制，游戏教育中经摄像头采集的图像只能实现平面状态的展现，因此玩耍者一般只能搭积平面状态的积木组和游戏进程实现互动(也就是说只能搭积一层平面的积木组)。如果游戏进程给出搭积较为复杂的积木组立体外形(比如多列积木组高低不同的外形)，那么毫无疑问，由于现有的技术无法有效识别，只能输出平面图像数据作对比，会造成游戏进程无法正常进行，无法给玩耍者提供更好的互动游戏体验，对互动游戏应用带来了一定制约。
技术实现思路
为了克服现有益智搭积、积木游戏等，因技术限制，无法有效实现游戏中玩耍者和游戏进程进行立体图形的输入互动，对互动游戏应用带来了一定制约的弊端，本专利技术提供了基于智能手机或平板电脑等，结合底座、反光镜、游戏垫板作为游戏学习的工具，并在手机等内安装有应用APP，应用中，底座为手机等提供支撑，反光镜保证手机前置摄像头能实时采集手机屏幕前下端搭积后积木组图形数据，玩耍者在垫板前侧端标记的刻度线内根据游戏进程给出的搭积图形任务进行积木组的搭积，垫板后侧端红色矩形“校准图形”区域、为应用软件获得摄像头和立体积木拼图间的立体空间相对位置提供支持，应用软件根据摄像头和校准区域相应位置，渲染出期待立体图形(就是游戏进程给出的搭积、积木组立体外形图)在摄像头视角的投影，并生成立体投影图片，应用软件通过图形相似度对比模型算法，计算出投影图片和捕获的摄像头上传的真实图片相似度，进而有效判断出玩耍者搭积的立体积木组是否合格，给玩耍者提供了更好的立体积木组搭积互动游戏体验，对互动游戏推广起到了积极效果的一种识别立体积木玩具的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种识别立体积木玩具的方法，其特征在于采用包括互联网设备、底座、反光镜、游戏垫板、互联网设备内的应用软件单元作为识别的工具；所述底座上部是开放式结构，互联网设备下部垂直插入底座的上端内，反光镜片水平安装在一个外壳下端内，外壳的后侧端有卡槽，卡槽卡在手机的上部前侧并位于前置摄像头上部；所述游戏垫板位于底座前侧端，垫板的后侧端有校准块，在校准块的前侧端垫板绘制有摆放区块，校准块的前侧端有限位条；所述应用软件单元包括游戏进程模块、指令模块、图像采集模块、校准模块、渲染模块、比对模块；识别分为如下步骤,A：游戏中，游戏进程模块通过指令模块经互联网设备屏幕给出玩耍者需要搭积的积木组立体外形图片指令任务；B，玩耍者根据指令图形在限位条前端的摆放区块内摆放不同外形、不同高度的积木组；C：图像采集模块控制互联网设备摄像头采集反光镜反射到摄像头的搭积好立体积木组的真实图片，并输出到比对模块；D：校准模块通过摄像头输入的基于校准块图片作为参照物，得出摄像头和立体积木拼图间的空间相对位置，即积木平面和镜头的空间位置；E：渲染模块对游戏进程模块给出的任务立体外形图片进行渲染、渲染出任务立体外形图片基于步骤D所得在摄像头视角的投影图片，并将生成的投影图片输出到比对模块：F：比对模块通过人工AI智能的图形相似度对比模型算法，计算渲染后投影图片和捕获的真实图片相似度，如果相似则说明用户成功拼出立体图形。进一步地，所述指令模块内储存有若干组不同积木组立体外形图片，游戏进程模块能随机将不同外形图片输出。进一步地，所述步骤D中，摄像头拍摄的校准块图像实际上是不规则四边形，校准模块内置有变形后校准块、对应经校准模块的转换矩阵转换后标注矩形图形作为参照物，保证了得出的积木平面和镜头的空间位置正确性。进一步地，所述步骤E中，渲染模块对游戏进程模块给出的任务立体外形图片进行渲染，生成渲染图形的投影图片时，会同时生成4个投影图片，分别和捕获的真实图片进行相似度比较，只要有一个是匹配的即可，进而，游戏进程可进入下一步，否则页面提示玩耍者错误，重新进行给定任务的搭积。本专利技术有益效果是：本专利技术基于AI技术，采用智能手机或平板电脑等，结合底座、反光镜、游戏垫板作为游戏学习的工具，并在手机等内安装有应用APP，应用中，底座为手机等提供支撑。反光镜保证手机前置摄像头能实时采集手机屏幕前下端搭积后积木组图形数据，玩耍者在垫板前侧端标记的刻度线内根据游戏进程给出的搭积图形任务进行积木组的搭积，垫板后侧端红色矩形“校准图形”区域、为应用软件获得摄像头和立体积木拼图间的立体空间相对位置提供了支持。应用软件根据摄像头和校准区域相应位置，渲染出期待立体图形(就是游戏进程给出的搭积、积木组立体外形图)在摄像头视角的投影，并生成立体投影图片，应用软件通过图形相似度对比模型算法，计算出投影图片和捕获的摄像头上传的真实图片相似度，进而有效判断出玩耍者搭积的立体积木组是否合格，给玩耍者提供了更好的立体积木组搭积互动游戏体验，对互动游戏推广起到了积极效果。本专利技术将搭积的立体积木组图片通过平面的方式输入比对模块，渲染模块将期待立体图形渲染成基于积木平面和镜头的空间位置对应的投影图片，有效的将立体图形的相似度计算转化为平面图形的相似度计算，降低了难度和计算量。此外由于摄像头所处位置能够看到立体图形三个面的信息，因此对于拼搭的立体积木，可以一次对比即可得出是否正确的结论，提高了识别速度，为游戏进程的正常进行提供了有力技术支撑。其中的比对模块，可以使用基于机器学习的算法来保证准确性和健壮性。基于上述，本专利技术具有好的应用前景。附图说明以下结合附图和实施例将本专利技术做进一步说明。图1是本专利技术使用的部分工具结构示意图。图2是本专利技术应用软件架构框图。具体实施方式图1、2中所示，一种识别立体积木玩具的方法，采用包括智能手机及平板电脑在内的互联网设备1(本实施例采用智能手机)、底座2、反光镜3、游戏垫板4、互联网设备1内的应用软件单元作为识别的工具；所述底座2是矩形壳体结构且上部是开放式结构21，手机1下部垂直插入底座2的上端内，矩形反光镜片3水平安装在一个矩形外壳31下端内，外壳的后侧端有一个横向分布的卡槽32，卡槽32横向卡在手机1的上部前侧并位于手机前置摄像头101上部，外壳31安装好后镜片3的前端高度高、后端高度低倾斜一定角度，能将手机1前侧下端一定范围内图像反射给前置摄像头101；所述游戏垫板4位于底座2前侧端，矩形垫板4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种识别立体积木玩具的方法，其特征在于采用包括互联网设备、底座、反光镜、游戏垫板、互联网设备内的应用软件单元作为识别的工具；所述底座上部是开放式结构，互联网设备下部垂直插入底座的上端内，反光镜片水平安装在一个外壳下端内，外壳的后侧端有卡槽，卡槽卡在手机的上部前侧并位于前置摄像头上部；所述游戏垫板位于底座前侧端，垫板的后侧端有校准块，在校准块的前侧端垫板绘制有摆放区块，校准块的前侧端有限位条；所述应用软件单元包括游戏进程模块、指令模块、图像采集模块、校准模块、渲染模块、比对模块；识别分为如下步骤,A：游戏中，游戏进程模块通过指令模块经互联网设备屏幕给出玩耍者需要搭积的积木组立体外形图片指令任务；B，玩耍者根据指令图形在限位条前端的摆放区块内摆放不同外形、不同高度的积木组；C：图像采集模块控制互联网设备摄像头采集反光镜反射到摄像头的搭积好立体积木组的真实图片，并输出到比对模块；D：校准模块通过摄像头输入的基于校准块图片作为参照物，得出摄像头和立体积木拼图间的空间相对位置，即积木平面和镜头的空间位置；E：渲染模块对游戏进程模块给出的任务立体外形图片进行渲染、渲染出任务立体外形图片基于步骤D所得在摄像头视角的投影图片，并将生成的投影图片输出到比对模块：F：比对模块通过人工AI智能的图形相似度对比模型算法，计算渲染后投影图片和捕获的真实图片相似度，如果相似则说明用户成功拼出立体图形。/n...

【技术特征摘要】
1.一种识别立体积木玩具的方法，其特征在于采用包括互联网设备、底座、反光镜、游戏垫板、互联网设备内的应用软件单元作为识别的工具；所述底座上部是开放式结构，互联网设备下部垂直插入底座的上端内，反光镜片水平安装在一个外壳下端内，外壳的后侧端有卡槽，卡槽卡在手机的上部前侧并位于前置摄像头上部；所述游戏垫板位于底座前侧端，垫板的后侧端有校准块，在校准块的前侧端垫板绘制有摆放区块，校准块的前侧端有限位条；所述应用软件单元包括游戏进程模块、指令模块、图像采集模块、校准模块、渲染模块、比对模块；识别分为如下步骤,A：游戏中，游戏进程模块通过指令模块经互联网设备屏幕给出玩耍者需要搭积的积木组立体外形图片指令任务；B，玩耍者根据指令图形在限位条前端的摆放区块内摆放不同外形、不同高度的积木组；C：图像采集模块控制互联网设备摄像头采集反光镜反射到摄像头的搭积好立体积木组的真实图片，并输出到比对模块；D：校准模块通过摄像头输入的基于校准块图片作为参照物，得出摄像头和立体积木拼图间的空间相对位置，即积木平面和镜头的空间位置；E：渲染模块对游戏进程模块给出的任务立体外形图片进行渲染、渲染出任务立体外...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘永锋，
申请(专利权)人：上海积跬教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31