一種教育玩具套件及其定位孔檢測定位方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及計算機視覺檢測處理技術領域，特別設及一種教育玩具套件及其定位 孔檢測定位方法。
【背景技術】
[0002] 現在平板電腦上有許多有趣的幼教游戲應用程序或者兒童游戲，但往往只是讓小 朋友在屏幕上指指畫畫，互動性欠缺，長時間看著屏幕容易對眼睛造成傷害;而當下一些互 動性強的傳統性游戲玩具已經脫離了時代的發展，形式上無法滿足孩子學習、玩耍的需求， 也不便于孩子和家長的互動溝通。
[0003] 為了解決上述問題，應用計算機視覺識別處理技術領域成功的開發了一種教育玩 具套件，包括:支架、頭盎探測器和底板，并且支架安裝于底板上，頭盎探測器安裝于支架 上;底板上方設置有第一凹槽;支架底部具有凸起，凸起安裝在第一凹槽內，頂部具有第二 凹槽和第=凹槽，第二凹槽用于放置平板電腦;頭盎探測器安裝于第=凹槽內。
[0004] 上述的教育玩具套件雖然解決了平板電腦中游戲的互動性欠缺的問題，但是其定 位安裝常常出現偏差，會導致安裝緩慢，圖像采集出錯，分析結果不準確等問題的出現。
[0005] 因此，計算機視覺檢測處理技術領域急需一種教育玩具套件及其定位孔檢測定位 方法，在教育玩具套件上設置定位孔，能夠應用針對性的圖像處理技術檢測部件上預設的 定位孔的位置是否居中，實現對部件相互之間裝備安裝的檢測，提高安裝的精確度，提高安 裝速度，圖像采集W及分析結果更加準確。

【發明內容】

[0006] 本發明為了解決上述問題，提供了一種教育玩具套件及其定位孔檢測定位方法， 技術方案如下：
[0007] -種教育玩具套件，包括支架、頭盎探測器和底板，并且支架安裝于底板上，頭盎 探測器安裝于支架上，底板上方設置有第一凹槽;支架底部具有凸起，凸起安裝在第一凹槽 內，頂部具有第二凹槽和第=凹槽，第二凹槽用于放置平板電腦;頭盎探測器安裝于第=凹 槽內；還包括:定位孔，設置于第=凹槽側壁的縱向中屯、軸上。
[000引一種教育玩具套件的定位孔檢測定位方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟一，首先將平板電腦的底端安裝于第二凹槽內，然后通過第四凹槽將頭盎探 測器安裝于平板電腦的頂端；
[0010] 步驟二，固定安裝好后，通過平板電腦的前置攝像頭采集圖像；
[0011] 步驟=，在前置攝像頭采集的圖像中提取出定位孔的位置圖像；
[0012] 步驟四，通過步驟=中提取出的位置圖像，判斷出定位孔的位置，進而由定位孔的 位置判定平板電腦是否安裝準確。
[0013] 在步驟=中得出的定位孔位置圖像中，正確情況下定位孔應該位于圖像的中屯、點 位置;預先設定一個偏差闊值，如果定位孔的偏差小于等于偏差的闊值，則認為安裝準確； 如果圖像中出現了定位孔，但是定位孔的偏差超過偏差闊值，則表示平板電腦沒有正確安 裝;如果定位孔沒有出現在圖像中，則表示平板電腦或者頭盎探測器沒有正確安裝。
[0014]優選的，在上述一種教育玩具套件的定位孔檢測定位方法中，步驟二的具體步驟 為：
[001引將平板電腦前置攝像頭所獲取圖像定義為Ixy，Ixy = f(x，y);
[0016] 其中，（x，y)表示圖像像素點的位置坐標，f(x，y)表示圖像的在(x，y)上的像素值；
[0017] 由于攝像頭采集的圖像為彩色圖片，因此f(X，y) = (Rxy，Gxy，Bxy);
[001引其中，Rxy表示圖像像素點在紅色通道的色彩值，Gxy表示圖像像素點在綠色通道的 色彩值，Bxy表示圖像像素點在藍色通道的色彩值。
[0019] 優選的，在上述一種教育玩具套件的定位孔檢測定位方法中，步驟=的具體步驟 為：
[0020] 首先，把步驟二中采集得到的彩色圖像轉換為灰度圖像，具體公式為：
[0021] Gray (X，y) = 0.2989 X Rxy+0.5870 X Gxy+0.1140 X Bxy;
[0022] 其中，Gray(x，y)表示灰度圖像；
[0023] 進一步地，定義一個模板矩陣用W提取定位孔，模板矩陣大小為(n+2) X (n+2)，并 且模板矩陣是中間為nXn零矩陣、邊界為1的方形矩陣，模板矩陣具體為：
[00巧]其中，mask(n+2)x(n刮表示模板矩陣；
[0026] 進一步地，把灰度圖像與模板矩陣一起做卷積運算；
[0027] 因為定位孔設置于第=凹槽的側壁底側，所W定位孔應該位于灰度圖像的上半部 分，在卷積運算的過程中只去灰度圖像的上半部分與模板矩陣一起做運算即可；
[002引卷積運算的具體公式為：C(s, f) - a.x G.'.巧仁.，，V.) X .fma.sk;。--:;/。?-..。二'a X 丄試r ^Gr嗎..(T, .r)xnu2sfc(、v-"?，;
[0029] 〇<s<Mr+n+l；
[0030] 0< t<Mc+n+l；
[0032] 其中，Mr表示圖像的高度，Mc表示圖像的寬度，C(s，t)表示卷積圖像，n的具體數值 由圖像中定位孔的直徑確定；
[0033] 進一步地，從灰度圖像中減去卷積圖像得出差圖像，再計算差圖像的像素值，并對 差圖像進行二值化處理，具體公式為： r 1 , .、 \1, Grav(x, vl - C(x, v) < -30
[0034] 技（A-，y)二 ；. ; (Of Cri巧…C(;Vf y) > -30
[0035] 其中，B(x，y)表示差圖像的二值化圖像；
[0036] 進一步地，采用形態學先驗知識濾除非定位孔區域，得到只含有定位孔的位置圖 像。
[0037] 優選的，在上述一種教育玩具套件的定位孔檢測定位方法中，步驟=中采用形態 學先驗知識濾除非定位孔區域，得到只含有定位孔的位置圖像的具體步驟為：
[0038] a)對差圖像的二值化圖像做8鄰域連通分量標記；
[0039] 8鄰域連通是指將一個像素的像素值非零，另一個像素點的上、下、左、右、左上、右 上、左下、右下8個方向也存在非零像素值的點，則認為運2個像素點是8鄰域連通的，因此不 同的連通區域即可被一一區分出來；
[0040] b)分別計算步驟a)標記完成的連通區域的面積，并且設定面積闊值；
[0041] 計算每個8鄰域連通分量中含有的像素個數，像素個數即為連通區域的面積；
[0042] C)分別計算步驟a)標記完成的連通區域的離屯、率，并且設定離屯、率闊值；
[0043] d)根據每個連通區域的面積、面積闊值、離屯、率W及離屯、率闊值即可濾除非定位 區域，得出定位孔位置圖像；
[0044] 首先，將步驟b)中計算得出的連通區域的面積數值與面積闊值進行比較，當面積 數值超出面積闊值范圍時表示該連通區域為非定位區域，將其濾除；
[0045] 然后，將步驟C)中計算得出的連通區域的離屯、率與離屯、率闊值相比較，當離屯、率 超出離屯、率闊值范圍時表示該連通區域為非定位區域，將其濾除；
[0046] 進一步地，濾除非定位區域的剩余連通區域為定位孔位置圖像。
[0047] 優選的，在上述一種教育玩具套件的定位孔檢測定位方法中，步驟四中通過步驟 =中提取出的位置圖像，判斷出定位孔的位置，進而由定位孔的位置判定平板電腦是否安 裝準確的具體步驟為：
[0048] 在步驟=得出的定位孔位置圖像中，正確情況下定位孔應該位于圖像的中屯、點位 置;預先設定一個偏差闊值，只要定位孔的偏差小于等于偏差的闊值即認為安裝準確;如果 圖像中出現了定位孔，但是定位孔超過偏差闊值，則表示平板電腦沒有正確安裝;如果定位 孔沒有