[发明专利]一种用于将二维正方体堆砌图解析为三维的方法

说明书

本发明涉及一种用于将二维正方体堆砌图解析为三维的方法，图像识别技术领域，包括以下步骤：S1：利用自动化数据采集模块采集正方体堆砌图的数据，形成数据集并自动编写标签文件；S2：利用数据集训练基于BlockNet网络的几何体目标识别模块；S3：拍摄待解析的正方体堆砌图，利用训练好的几何体目标识别模块解析正方体堆砌的几何体结构；S4：将解析得到的几何体结构发送到AR设备进行动态展示。

技术领域

本发明属于图像识别领域，涉及一种用于将二维正方体堆砌图解析为三维的方法。

背景技术

传统的中小学数学几何教学面临许多难点，在数学知识中，几何知识是比较重要的组成部分，立体几何知识具有复杂性、抽象性和系统性等难点。

例如，针对如图1所示初中数学题目，从小正方体堆砌的几何体中画出各种视图，许多学生缺乏一定的空间想象能力，一般的语言讲解教学在立体几何较难实施，现有技术中尚不存在将该种正方体堆砌二维图片解析成三维图进行教学展示的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于将二维正方体堆砌图解析为三维的方法，使用本方法与显示设备结合的教学模式,可加深学生对几何体的理解增加教学的趣味性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于将二维正方体堆砌图解析为三维的方法，包括以下步骤：

S1：利用自动化数据采集模块采集正方体堆砌图的数据，形成数据集并自动编写标签文件；

S2：利用数据集训练基于BlockNet网络的几何体目标识别模块；

S3：拍摄待解析的正方体堆砌图，利用训练好的几何体目标识别模块解析正方体堆砌的几何体结构；

S4：将解析得到的几何体结构发送到AR设备进行动态展示。

进一步，步骤S1中所述自动化数据采集模块在3D模拟软件中采集训练所需的虚拟数据；在3D模拟软件中，利用三维坐标系将小方块的位置编码为(0,0,0)到(5,5,5)共216个，标签文件用216个数字表示对应216个小正方体是否存在，数字0表示对应位置小正方体不存在，数字1表示对应位置的小正方体存在。

进一步，3D模拟软件从坐标(0,0,0)到(5,5,5)的小正方体中随机生效，生成的要求是在坐标x＝a,y＝b的位置上小正方体数量为c，则(a,b,0)到(a,b,c-1)的值都为1，表示对应位置上存在小正方体；同时要求整个几何体的小正方体数量和位置可通过图片进行唯一性推理确定，所述唯一性推理，由3D模拟软件中的射线作如下检测来保证：

对于x＝a,y＝b的位置上存在多个小正方体，则最上面的一个小正方体必须能被射线检测，对于x＝a,y＝b的位置上不存在小正方体，则当假设存在一个小正方体时，该正方体可被射线检测到；

当整个几何体是唯一可推理时，将几何体图片进行截取，并写入标签文件，作为一个数据。

进一步，所述自动化数据采集模块的数据采集流程如下：

建立数组map[a][b]＝c表示在x＝a,y＝b的坐标上有c个小正方体生效；

将(0,0,0)到(5,5,5)的216个方块置为非激活状态,使其在3D模拟失效；

从i＝0开始，记录第i层方块分布的map[i][0],map[i][1],map[i][2],map[i][3],map[i][4],map[i][5]，生成6个0-6的随机数；

对map[i][1-5]上的方块分布进行以下操作：map[i][0]＝k则将(0,i,0)到(0,i,k-1)上的小正方体置为激活状态,进行生效的操作；