[发明专利]三维空间中象棋棋子位置的确定及其高度的计算方法

权利要求书

1.三维空间中象棋棋子位置确定的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，采集待确定空间位置象棋棋子的图像，先对采集的图像进行图像预处理，再根据象棋棋子上文字颜色的不同，按照HSV颜色模型中各分量的意义，确定棋子上红、绿文字的H、S、V范围，分别对红、绿棋子进行分割，得到两幅二值图像；

步骤2，将对红、绿棋子分别分割后的两幅二值图像进行线性融合，两幅二值图像在融合后，会将各自在提取中产生的噪声点进行相互掩盖，得到一副没有噪声点且包含红、绿棋子的二值图像；

步骤3，对融合后的二值图像进行膨胀运算，连接图像中相邻的元素，使提取到的每个棋子所在的区域成为单个的、互不相关的连通域；

步骤4，对膨胀后图像中的棋子进行轮廓提取，并绘制各自轮廓的外接圆，通过外接圆确定圆心的位置，即32个棋子在图像坐标系下的位置；

步骤5，将标定板放置于32个棋子上表面所在的平面，再通过OpenCV中的标定函数calibrateCamera计算Kinect的彩色相机的内外参(H_rgb,R_rgb,T_rgb)，再通过针孔相机模型中图像坐标系与世界坐标系的转换关系式，进一步计算棋子在世界坐标系下的位置，即棋子在空间中的位置；

步骤6，将标定板放置于32个棋子上表面所在的平面，通过O penCV中的标定函数calibrateCamera计算Kinect的深度相机的内外参(H_d，R_d，T_d)；

步骤7，根据世界坐标系下的点W_p与彩色相机坐标系下的点K_p的转换关系：K_p＝R_rgb*W_p+T_rgb，和世界坐标系下的点W_p与深度相机坐标系下的点K_dp的转换关系：K_dp＝R_d*W_p+T_d，计算出Kinect彩色相机坐标系和深度相机坐标系之间的关系，再根据深度相机标定后的内参，将深度相机坐标系下的空间点转换到深度像素坐标系下，实现了彩色相机坐标系下的空间点与深度像素坐标系下的深度像素点的匹配；根据上述匹配方法，将彩色相机坐标系下的棋子位置转换到深度像素坐标系下，算出深度像素坐标系下棋子的坐标；

步骤8，根据Kinect采集的深度图中景深数据的存储方式，对得到的深度像素坐标系下的棋子坐标进行景深信息的提取，得到空间中棋子上表面的圆心到sensor所在平面的垂直距离d；

步骤9，根据步骤7中得到的棋子在深度像素坐标系下的坐标，将该棋子在深度像素坐标系下的 坐标投影到深度相机坐标系的XOY平面上，算出投影点到深度相机坐标系原点的距离d1，再结合步骤8中得到的距离d，根据勾股定理D²＝d1²+d²，算出空间中棋子上表面的圆心到sensor的实际距离D，即完成了对三维空间中象棋棋子位置的确定。

2.根据权利要求1所述的三维空间中象棋棋子位置确定的方法，其特征在于：所述步骤1中，采集待确定位置象棋棋子的图像，先对采集的图像进行图像预处理，再根据象棋棋子上文字颜色的不同，按照HSV颜色模型中各分量的意义，确定棋子上红、绿文字的H、S、V范围，其步骤包括：

2.1、采用透视变换的方法，对采集的象棋棋子图像进行空间矫正，将图像矫正成正投影的形式；

2.2、对透视变换后的图像设置ROI；

2.3、再根据象棋棋子上文字颜色的不同，按照HSV颜色模型中各分量的意义，确定了棋子红、绿色文字的H、S、V各分量值为：红色H、S、V的取值范围分别为1-15、60-255、0-93，绿色H、S、V的取值范围分别0-95、0-255、0-93。