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申请/专利权人：珠海市一杯米科技有限公司

摘要：基于外部轮廓形状分析的卡片定位方法，它包含如下步骤：一、智能设备的放置；二、开启APP；三、持卡方式及识别触发；四、卡片模板信息的存储；五、视频帧的运动信息检测；六、基于色差信息的外框连通域提取；七、去掉四角不能分占四个象限的连通域；八、无遮挡情形下带状外框的定位；九、手部遮挡外框情形下的处理；十、外框四角的定位：利用四条边对应的直线，计算交点，得到四角；十一、DLT校正；十二、数字编码位置框的确定和裁剪；十三、卡片方向不正确时的处理。本发明既可以解决老人发音不标准的问题，又可以保护幼儿的视力，在幼儿能够熟练使用之后，还可以自己单独学习，节约更多的人力。

主权项：1.基于外部轮廓形状分析的卡片定位方法，其特征在于它包含如下步骤：一、智能设备的放置：使用卡片的时候，将智能设备放置于用户前方的桌子上或者茶几上，智能设备背部的摄像头正对用户；智能设备到用户的距离为30-40cm；智能设备以支撑架的方式固定，使其屏幕表面方向与桌面保持垂直；智能设备内预先装有与卡片配套APP；二、开启APP：打开APP，通过APP控制智能设备打开摄像头，启动实时摄像、扫卡过程；三、持卡方式及识别触发：用户将卡片放置于智能设备摄像头前方10-20cm的距离，保持静止，触发app的自动识别与读卡流程；四、卡片模板信息的存储：将卡片的模板图以及相关信息事先存储起来；五、视频帧的运动信息检测：通过设计算法，将处于运动模糊状态的视频帧过滤，不进行检测，以防止错误识别；六、基于色差信息的外框连通域提取：（1）候选连通域提取：通过对图像中像素的RGB值的差异分析来实现候选连通域提取；（2）对所有的连通域进行分析，得到外框连通域；将不符合要求的连通域去掉，最终保留的就是外框；（3）连通域各处的宽度值的差别小于20个像素；七、去掉四角不能分占四个象限的连通域：根据图像的水平中线、垂直中线将图像划分为左上、右上、左下、右下四个象限，然后通过分析外框连通域是否同时出现在这四个象限来判断此时卡片的位置是否合适，对于没有同时出现在四个象限的卡片，认为其位置不合理，将其过滤掉，不进行后续处理；八、无遮挡情形下带状外框的定位：（1）从外框连通域中提取外侧轮廓序列；（2）从轮廓序列中提取处于直线段中的轮廓点片段；（3）直线拟合，将上一步骤保留下来的直线子轮廓段，拼接成四条边；九、手部遮挡外框情形下的处理：（1）从连通域的中心点发出射线，射线的总数是360条；（2）记录下每条射线与连通域的外侧交点坐标；（3）将所有的射线的外侧交点按照逆时针顺序，形成一个新的点序列；（4）遍历连通域原轮廓序列的每一个点，将每两条射线外侧交点之间的轮廓点，对应性加入到新的点序列之中，形成连通域的外部轮廓；（5）利用步骤八中的方法，处理新的轮廓，得到四条边的直线；十、外框四角的定位：利用四条边对应的直线，计算交点，得到四角；十一、DLT校正：将四角坐标，与模板图中存储的四角坐标，进行对应；然后，利用DLT变换，计算映射关系，实现手机拍摄的图像的视角校正；十二、数字编码位置框的确定和裁剪：在校正之后的图像中，利用模板图中存储的数字串的位置，进行裁剪，得到数字串的子图；有了子图，就可以进行后续的数字识别过程了；十三、卡片方向不正确时的处理：（1）前帧图像不存在运动模糊，且没有检测到数字编码，则假设当前图向左倾倒；将该图右向旋转90度，继续检测；（2）若上述步骤（1）没有检测到数字编码，则假设当前图向右倾倒，将原图左向旋转90度，继续检测；（3）若上述步骤（2）没有检测到数字编码，则假设当前图上下倾倒；将原图旋转180度，继续检测；（4）若上述步骤（3）依然没有检测到数字编码，则说明此时确实不存在卡片；（5）为了降低计算量，如果前一帧在某个方向上检测到了数字编码，则后续帧沿用该方向，不需要再往其余三个方向旋转尝试，以节约算力；所述的步骤五中视频帧的运动信息检测的具体方法如下：a、将当前图像帧，与前一帧图像帧计算帧差图：两张图相同位置的像素，逐一比较RGB值的差值；b、设定阈值为20，比较帧差图中的每一个像素值，将RGB同时比较，是否高于该阈值；如果高于阈值，则将该像素作为前景，否则作为背景，得到帧差前景图；c、设定面积阈值为30，对前景图提取连通域，过滤掉小面积连通域；d、过滤掉小面积连通域之后，依然存在大面积连通域，说明此时存在较大的运动，不适合进行卡片识别，应该忽略当前帧；e、过滤掉小面积连通域之后，前景图中不存在大面积连通域，说明前后两帧不存在运动，此时的图像帧处于用户已经将卡片本体正确放置、并且手部静止下来的情形，此时的图片帧可以用于进行后续步骤；所述的步骤六中外部轮廓提取的具体方法如下：a、对图像中每一个像素点的，分析其RGB的值，如果满足如下条件，则判断为前景，提取出来；具体条件为：absR-Gth或者absG-Bth或者absB-Rth；其中，th为阈值，th=20；b、对前景图进行连通域提取，去掉尺寸较小的连通域；所述的步骤六中外框连通域的判定方法如下：a、外框的面积是图像所有连通域中最大的；b、外形上，外框连通域的宽高比例在0-8-1.2之间；c、连通域呈现环状矩形，即未断裂的情形；或者是带状，即断裂的情形，具体依据如下：外框连通域的内部，如果还存在一个空心区域，且其面积占据外框连通域总面积的70%以上，则判断为环状；如果不是环状，则分析该连通域每一处的宽度值，都大致接近，则可以判断该图形是带状；对于既不是环状，也不是带状的情形，则应该丢弃；所述的步骤六中连通域各处的宽度值比较一致，且在经验范围以内的具体方法如下：a、得到连通域的中心点坐标，也就是通域最小外接矩形的中心；b、从中心点向四周发射射线；射线总计40条，角度上均匀分布；c、记录下每条射线遇到外框内侧边界、外侧边界时的坐标；d、根据射线与外框内外侧交点的坐标，得到该射线对应的宽度值；e、分析40个宽度值，最大的和最小的宽度值差值小于20个像素，则认为宽度值一致，否则不一致；f、对于宽度值不一致的连通域，不能判断为卡片外框。

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