图像定位及分割的方法及系统与流程

1.本发明涉及图像识别领域，具体地，涉及一种图像定位及分割的方法及系统。


背景技术：

2.编辑程序让电脑执行的过程就叫编程很多软件都可以编程具有代表性的计算机 语言有java，basicc，c ，vb，vf，sql,网页编程jsp，asp，php等等。java是 应用最广泛的编程语言之一，大学中则常常以c语言作为编程的入门语言，basic 是beginner's all
‑
purpose symbolic instruction code(初学者通用符号指令代 码)的缩写，是国际上广泛使用的一种计算机高级语言。
3.计算机编程一般在大学阶段进行教学学习，编程学习对设备的要求较高，不适 合编程普及教育，编程学习尤其不容易被儿童接受，同时，编程学习也容易对儿童 视力和身体造成损害。美国麻省理工学院针对少儿编程，设计了scratch编程方法。 通过将程序指令抽象成积木，能够降低儿童学习的成本且能够保护儿童的身体健康。 这种方法让儿童在计算机上拖拽积木既可以编写简单的程序，并直接运行。但该设 计需要电脑或平板设备，编程教学和学习的门槛比较高；儿童需要拖拽或使用鼠标， 对于低龄儿童来说不够直观且存在一定的难度，同时，长期使用电脑或平板，对儿 童的视力会有损害。
4.现有一种编程积木玩具，将编程指令做成了一个个积木，通过对多个指令积木 进行排序来进行编程，避免了儿童长期使用电脑学习编程而影响视力，但是，儿童 通过积木拼接成的代码需要先经过人工识别，在输入到电脑中进行代码的校验，对 人力成本需要较高。
5.在公开号为cn111625003a的中国专利文献中，公开了一种移动机器人玩具及 其使用方法，包括移动机器人，所述移动机器人从所在的承载面上读取标注的路段， 根据所述路段在所述承载面上移动以搜寻读取指令卡得到相应的动作指令，并按照 如下任一种方式执行动作：根据单个指令卡执行动作；根据多个指令卡的组合执行 动作；根据指令卡与路段的组合执行动作；根据指令卡与承载面上的标识信息的组 合执行动作；根据路段执行动作；其中，所述执行动作包括机械运动、人机互动动 作、信息传输中的任一种或任多种动作。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种一种图像定位及分割方法及系 统。
7.根据本发明提供的一种图像定位及分割方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.步骤s1：对含有指令模块的底板进行拍照，指令模块中至少包含三个定位模块；
9.步骤s2：将步骤s1中获得的照片进行逐行扫描，根据定位模块确定需要分割的部 分；
10.步骤s3：对扫描后的图像进行首次分割，得到照片中的单个指令；
ts
i
、bs
i
；
65.模块m3.6.2：计算过点ts1与bs1的直线方程l1；
66.模块m3.6.3：计算过点ts2与bs2的直线方程l2；
67.模块m3.6.4：计算过点a与d的直线方程lad；
68.模块m3.6.5：计算l1、l2分别与lad的交点r1、r4；
69.模块m3.6.6：计算过点r1与直线ab平行的直线方程l3；
70.模块m3.6.7：计算直线l3与直线l2的交点r2；
71.模块m3.6.8：计算过r4平行ab的直线l4；
72.模块m3.6.9：计算直线l1与直线l4的交点r3，得到指令图标的四个顶点r1、r2、 r3和r4；
73.模块m3.6.10：计算其余的指令图标的顶点坐标2
74.优选的，所述模块m4中二次分割包括以下步骤：
75.模块m4.1：对图片做边缘检测；判断指令是否完整，若指令不完成则在原图中切割 更大的照片；若指令完整则进入模块m4.2；
76.模块m4.2：计算指令图标到四个边界的距离并与阈值判断，若距离大于阈值，则重 新定义边界，若四个距离均小于阈值，则进入模块m4.3；
77.模块m4.3：根据重新定义的边界重新切割图标；
78.所述模块m4中的完整性判断包括以下步骤：
79.模块m4.4：加载指令图标上的图标颜色；
80.模块m4.5：扫描图标颜色并计算连续颜色在横向与纵向的最大长度；
81.模块m4.6：判断横向最大长度和纵向最大长度是否均在设定范围内，若是则进入模 块m4.7，若否则该图标不完整；
82.模块m4.7：扫描图标颜色的边缘是否为非图标颜色，若是则图标完整，若否则图标 不完整。
83.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
84.1、本发明提供的图像定位及切割方法针对积木产品本身的特点研发，并且在 该图像定位及切割方法实际应用中，首次分割可以得到90％以上的有效图标，首次 分割的计算量小，可以快速的得到结果。
85.2、本发明中的二次分割作为补充，可以确保得到想要获取的图标。
86.3、对于资源较弱的mcu而言，采用首次分割与二次分割相结合，既可以快速 准确的获取理想的图标；同时也经济实惠、节约成本。
附图说明
87.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
88.图1为本发明实施例中定位模块识别步骤流程图；
89.图2为本发明实施例中首次分割流程图；
90.图3为本发明实施例中扫描出的图像示意图；
91.图4为本发明实施例中指令首次分割效果图；
92.图5为本发明实施例中二次分割流程图；
93.图6为本发明实施例中指令图标颜色示意图；
94.图7为本发明实施例中图标完整性判断流程图。
具体实施方式
95.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于 本发明的保护范围。
96.本发明提供了一种图像定位及分割方法，应用于包含指令积木照片中，其中包括一 个底板，底板上均匀阵列分布有多个基点，在底板上位于基点处插装有多个指令模块， 每个指令模块至少占用一个基点，其中至少包括三块圆形黑色的定位模块。通过至少3 个定位模块锁定底板上用于识别的指令的范围。
97.图像的定位及分割方法包括以下步骤：
98.步骤s1：对含有指令模块的底板进行拍照，指令模块中至少包含三个定位模块；
99.步骤s2：将步骤s1中获得的照片进行逐行扫描，根据定位模块确定需要分割的部 分。
100.步骤s2对照片的多个定位模块进行识别，参照图1，具体的包括以下子步骤：
101.步骤s2.1：对照片进行行扫描，加载像素点的rgb值；
102.步骤s2.2：判断像素点的rgb值是否符合阈值，若是则更新定位模块在对应行占用 的像素长度并进入步骤s2.3，若否则进行噪点判断，若判断不为噪点则清空长度记录， 对下一个像素点进行步骤s2.1操作，若判断为噪点，否则更新像素长度并进入步骤s2.3；
103.步骤s2.3：判断该行是否扫描完成，若是则记录最大长度及中心坐标，若否则对下 一个像素点进行步骤s2.1操作；
104.步骤s2.4：判断所有行是否扫描完成，若是则获取所有行中的最大长度及中心点坐 标，进入步骤s2.5，若否则对下一行进行步骤s2.1操作；
105.步骤s2.5:判断最大长度及中心点坐标是否在预设范围，若在预设范围，则成功获 取定位点；若否，则提示用户报错，重新调整底板位置，并回到步骤s2.1。
106.步骤s3：对扫描后的图像进行首次分割，得到照片中的单个指令。
107.参照图2所示，首次分割包括以下步骤：
108.步骤s3.1：识别由定位模块确定的四个定位点a、b、c、d，参照图3；
109.步骤s3.2：根据底板最小单位的数量，确定直线ab上所有模块的分割点，同样确 定直线cd上所有指令的分割点；
110.步骤s3.3：直线ab与直线cd对应点，形成竖直分割直线；
111.步骤s3.4：计算ad与每条竖直分割直线的交点；
112.步骤s3.5：通过交点获取指令标在竖直方向的长度，同时得到水平分割线，效果图 如图4所示；
113.步骤s3.6：计算每个图标临近的水平分割线与竖直分割线的交点，从而得到单个指 令在图片上的4个顶点。
114.上述的步骤s3.6包括以下子步骤：
115.参照图5所示，步骤s3.6.1：根据底板上单位图标的个数计算ab与cd直线上的图 标边界点坐标集ts
i
、bs
i
；i表示第i个边界点。
116.步骤s3.6.2：计算过点ts1与bs1的直线方程l1；
117.步骤s3.6.3：计算过点ts2与bs2的直线方程l2；
118.步骤s3.6.4：计算过点a与d的直线方程lad；
119.步骤s3.6.5：计算l1、l2分别与lad的交点r1、r4；
120.步骤s3.6.6：计算过点r1与直线ab平行的直线方程l3；
121.步骤s3.6.7：计算直线l3与直线l2的交点r2；
122.步骤s3.6.8：计算过r4平行ab的直线l4；
123.步骤s3.6.9：计算直线l1与直线l4的交点r3，得到指令图标的四个顶点r1、r2、 r3和r4；
124.步骤s3.6.10：计算其余的指令图标的顶点坐标。
125.步骤s4：首次分割因图像变形的影响，可能会出现有效的图标占比较小或图标不完 整等，对分割后的指令图标检查，判断是否有效图标占比小或图标不完整，若有则进行 二次切割以及完整性判断，若无则本步骤结束。
126.参照图6所示，在步骤s4中二次分割包括以下步骤：
127.步骤s4.1：对图片做边缘检测；判断指令是否完整，若指令不完成则在原图中切割 更大的照片；若指令完整则进入步骤s4.2；
128.步骤s4.2：计算指令图标到四个边界的距离并与阈值判断，若距离大于阈值，则重 新定义边界，若四个距离均小于阈值，则进入步骤s4.3；
129.步骤s4.3：根据重新定义的边界重新切割图标。
130.图7为指令图标示意图，该指令图标具有2种颜色，颜色1为图标颜色，颜色2为 图标周围颜色，颜色2包围颜色1。
131.参照图7所示，在步骤s4中的指令图标完整性判断包括以下步骤，
132.步骤s4.4：加载指令图标上的图标颜色1，；
133.步骤s4.5：扫描图标颜色并计算连续颜色在横向与纵向的最大长度xl和yl；
134.步骤s4.6：判断横向最大长度和纵向最大长度是否均在设定范围内，若是则进入步 骤s4.7，若否则该图标不完整，关于xl和yl的范围设定根据实际图标的大小来确定；
135.步骤s4.7：扫描图标颜色1的边缘是否为颜色2，若是则图标完整，若否则图标不 完整。
136.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及 其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提 供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制 器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装 置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、 模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、 单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
137.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、
ꢀ“
竖
直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的 限制。
138.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改， 这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的 特征可以任意相互组合。