一种快速无码点读定位方式制造技术

一种快速无码点读定位方式，假设原始图像为O，映射图像为I，它是原始图像在不同时刻的影像。把映射图像上的某点(x,y)对应到原始图像上的点(,)的计算步骤如下：1）计算原始图像的角点集{P1，P2，P3，...，P

【技术实现步骤摘要】
一种快速无码点读定位方式


[0001]本专利技术属于计算机软件硬件和信息技术处理领域，属人工智能范畴，对图像匹配技术在恰当环境下的应用推广，以实现无编码坐标定位，依次呈现不同的产品应用。

技术介绍

[0002]点读笔目前在儿童教育市场相当广泛，其基本原理是在书籍印刷过程中增加一个工序，把稀薄碳粒印刷到书上形成特定编码，再通过读码器，把编码读出，解出位置信息，实现点读功能。简而言之，就是要在书上铺码子，然后解析码子，实现点读。如果书上没有铺码或者在有些情况下，无法铺码，点读就无法进行。本专利技术，利用人工智能中的图像匹配技术，无需铺码就可实现对目标的点读定位，由此可以衍生一系列产品应用，譬如笔尖点读，图像解码器，绘本阅读器等产品。匹配技术可以是开源SHIFT或SURF等多分辨率技术，这些开源技术往往比较复杂，占用的空间和速度资源很大，实时困难。本专利技术使用的快速定位方法，可以用很少的资源予以实现各种产品应用。

技术实现思路

[0003]精确实现目标坐标定位，需要一些关键定位点。对于铺码技术而言，通过铺码实现关键位置的定位。利用图像匹配技术，则需要计算角点，也称关键点，即图像中剧烈变化的点。一般而言，角点是随机分布在图像整个画面上的。如果我们用I表示一幅图像，用C(I)表示它的角点，每个角点我们用P
i
表示，则C(I) = {P1，P2，P3，。。。，P
n }
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（1）其中n表示角点个数，P
i ＝（x
i，
y
i
)为坐标表示。
[0004]利用角点的稳定性和一一对应关系可以实现图像坐标配准，并精确定位目标。假设{P1，P2，P3，。。。，P
n } 是原始图像的角点集，{Q1，Q2，Q3，。。。，Q
m }是映射图像的角点集。利用配准技术譬如SHIT或者SURF，获得匹配子集。假定通过重新排序前s个是匹配点组，那么这些点组应该满足如下摄影变换，也称为单应矩阵或单应变换（2）因为一幅图像通过不同角度拍摄得到得所有图像满足一个跟照相器材相关的摄影变换，因此对应角点也是满足摄影关系的。该摄影变换，通过规范化最后一行，可简化为
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）公式（3）中未知变量h是8个，需要4个匹配点组,通过求解一个8阶线性方程组就可
以精确获得。因此只要图像是匹配的，那么（2）（3）就是确定的。可以说如果是精确定位，很自然就会想到使用（3)来求解，但是在实时计算中，由于公式（3）计算复杂，缺乏定点运算，在点读定位技术中，公式（2）（3）并不实用。
[0005]本专利技术采用仿射变换来代替公式（3）中的变换方式，速度更快更实时，具体公式如下：=+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）公式（4）有6个未知系数，a和b，需要3个匹配点组求解一个6阶线性方程组，不需要高斯消元等通用算法求解，可以直接公式求得，这就比较容易定点化，速度更快，更能满足实时要求。
[0006]本专利技术采用的这种新的快速无码点读定位方式，假设原始图像为O，映射图像为I，它是原始图像在不同时刻的影像。把映射图像上的某点(x,y)对应到原始图像上的点(,)的计算步骤如下：1）计算原始图像的角点集{P1，P2，P3，。。。，P
n }，也称为训练，2）计算映射图像的角点集{Q1，Q2，Q3，。。。，Q
m }，也称为测试3）通过配准技术，匹配角点集合P和Q，4）利用3对匹配点通过仿射变换获得在原始图像的坐标位置(,)。
[0007]所述步骤4）中的仿射变换为公式（4），通过该公式可以获得系数a和b，再根据当前图像的坐标(x,y)获得在原始图像的坐标位置(,)。
[0008]上述描述针对的是单幅图像，在大部分应用中，都是针对多幅图像。譬如绘本阅读和笔尖定位。针对一本书多个页面（图像画面），当笔点到某页上的某个位置，我们必须有办法计算出笔的页码和位置坐标。这是个多目标问题，需要我们给出当前图像的概念，就是正在处理的这副图像（页面）作为当前图像。这样本专利技术的求解延伸为如下步骤。
[0009]1）训练所有图像页面，即计算每页的角点集2）计算映射图像的角点集跟当前图像页面角点集匹配3）如果匹配，直接计算位置关系4）如果不匹配，寻找新页，把匹配结果设置为当前页，并计算位置关系。
[0010]所述步骤4）中的寻找新页采用近邻页查询方式。该方式更符合用户习惯，并且可以加速计算，使用户体验更好。还有一种方式为顺序查询，就是从第一页查到最后一页。近邻页查询则是谁靠当前页最近谁先被查询，也就是按当前页，下一页，上一页，下下页，上上页，。。。与当前页保持最近的步伐查询。由于人们在翻书时，大部分时间是前后翻，后一种查询模式更符合用户习惯，因此效率更高。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的单页定位流程图。
[0012]图2为本专利技术的多页定位流程图。
[0013]图3为固定摄像头定位示意图。
[0014]图4为移动摄像头定位示意图。
具体实施方式
[0015]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0016]求解公式（4），可以通过直接推导求解，无需高斯消元过程，假设有三个点对和,其中i = 0,1,2。写成坐标形式{(,)，(,)}。记 =
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,
ꢀꢀ
=
ꢀꢀ‑ꢀ
; =
ꢀ‑ꢀ
, =
ꢀꢀ‑ꢀ
,那么=
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)=
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(6)=
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)=
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)利用（5）到（8）计算出a, 也就很容易获得b. 因此只要三对匹配点就能精确获得变换系数，从而得到空间的一一对应关系。这些公式的计算是快速和便捷的。
[0017]在固定摄像头的应用中，摄像头是固定在阅读装置上不可移动的，如图3所示，绘本放置在摄像头照射范围之内，阅读绘本的位置是随机的，通过该方式可以将绘本画面拍摄下来形成原始图片库，可以拍摄新图片作为映射图片进行角点匹配。通过本专利技术的计算流程和方法可以获得绘本移动的距离及位置关系，利用这些信息实现更智能的控制。
[0018]在移动摄像头的应用中，譬如笔尖点读，如图4所示，摄像头放置在不断移动的笔杆顶部，随着笔在绘本上的移动，摄像头也在不断移动，同固定摄像头一样可以进行原始图片库的采集，该方式还可以设置某位置的坐标，通过本专利技术的计算和方法可以获得笔尖位置，精度在5象素之内，从而实现点读功能。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速无码点读定位方式，假设原始图像为O，映射图像为I，它是原始图像在不同时刻的影像，把映射图像上的某点(x,y)对应到原始图像上的点(,)的计算步骤如下：1）计算原始图像的角点集{P1，P2，P3，
…
，P
n }，也称为训练，2）计算映射图像的角点集{Q1，Q2，Q3，
…
，Q
m }，也称为测试，3）通过配准技术，匹配角点集合P和Q，4）利用3对匹配点通过仿射变换获得在原始图像的坐标位置(,)。2.根据权利要求1所述的快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零六V三零一四，
申请(专利权)人：上海闻通信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：