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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 全自動(dòng)圍棋計(jì)時(shí)記譜棋具
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 圍棋是中華民族傳統(tǒng)文化中的瑰寶，本作品提供一種全自動(dòng)圍棋計(jì)時(shí)記譜棋具，結(jié)合微控制器技術(shù)和圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圍棋比賽中快速準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)時(shí)、記譜和讀秒，從而減輕人工操作的負(fù)擔(dān)，提高工作質(zhì)量，并為比賽和研究提供各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 圍棋作為一項(xiàng)益智娛樂(lè)的活動(dòng)已經(jīng)受到越來(lái)越多的人的喜愛(ài)。眾所周知，現(xiàn)在的圍棋比賽中計(jì)時(shí)、記譜和讀秒主要靠人工完成，工作量較大，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、錯(cuò)誤率高，棋譜的匱乏更是阻礙了圍棋更進(jìn)一步的研究發(fā)展普及和傳承。 本科技作品是研制一種全自動(dòng)圍棋計(jì)時(shí)記譜棋具，該裝置結(jié)合微控制器技術(shù)和圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圍棋比賽中快速準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)時(shí)、記譜和讀秒。硬件環(huán)境為基于ARM9的mini2440開(kāi)發(fā)板，嵌入式操作系統(tǒng)為wince5.0，軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為VS2005，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C++。實(shí)驗(yàn)證明此裝置行之有效，基本可以完成棋譜的識(shí)別記錄工作。 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)主要分為五個(gè)環(huán)節(jié)：1）收集資料和確定軟硬件總體設(shè)計(jì)思路；2）棋譜圖像識(shí)別算法的設(shè)計(jì)；3）圖像存儲(chǔ)和通訊傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)；4）計(jì)時(shí)及外圍接口電路的開(kāi)發(fā)；5）樣機(jī)外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中，棋譜圖像的處理算法與ARM外圍接口電路設(shè)計(jì)是作品實(shí)現(xiàn)的核心內(nèi)容。比賽的場(chǎng)景設(shè)計(jì)如下：圍棋比賽時(shí)，裁判宣布比賽開(kāi)始時(shí)按一下開(kāi)始按鈕，此時(shí)系統(tǒng)采集一幅空的棋盤(pán)圖像作為第一幅圖像（背景圖像），選手落下棋子后按一下落子按鈕，系統(tǒng)采集第二幅圖像（前景圖像）。得到兩幅圖像后進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理，計(jì)算出落子的種類和位置，運(yùn)算完畢后刪除第一幅圖像并把第二幅圖像作為背景圖像，最后顯示結(jié)果給選手或裁判等相關(guān)人員。 本項(xiàng)目在九個(gè)月的時(shí)間內(nèi)基本完成。實(shí)現(xiàn)了由棋譜圖像數(shù)據(jù)采集、灰度數(shù)據(jù)的獲取、圖像處理算法、圖像和處理結(jié)果的顯示、棋譜記錄、人機(jī)界面、計(jì)時(shí)顯示等環(huán)節(jié)。并在實(shí)物的基礎(chǔ)上，對(duì)硬件進(jìn)行了完善、軟件的相關(guān)調(diào)試以及硬件和軟件聯(lián)合調(diào)試等，成果豐碩，全自動(dòng)圍棋計(jì)時(shí)記譜棋具樣機(jī)已基本開(kāi)發(fā)完畢。 在項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，本小組成員參考了大量書(shū)籍、資料和網(wǎng)站，并與圍棋愛(ài)好者進(jìn)行探討交流。鑒于作者的學(xué)識(shí)水平、經(jīng)驗(yàn)都還很欠缺，樣機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中難免存在紕漏之處，有待完善，懇請(qǐng)?jiān)u委老師批評(píng)指正。相信隨著數(shù)字化逐步深入人心，這樣全自動(dòng)的圍棋計(jì)時(shí)記譜工具會(huì)越來(lái)越多，也會(huì)越來(lái)越簡(jiǎn)便，成為圍棋傳承與發(fā)展的助推劑。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)的目的： 1）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)記譜功能，減輕人工操作負(fù)擔(dān)，提高工作質(zhì)量； 2）為比賽和研究提供各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，促進(jìn)圍棋普及和傳承； 3）提高棋手訓(xùn)練及競(jìng)賽水平，增強(qiáng)棋類活動(dòng)的競(jìng)技性 2.基本思路: 作品結(jié)合微控制器技術(shù)和圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圍棋比賽中快速準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)時(shí)、記譜和讀秒。它包括：位于該圍棋棋具上表面的棋盤(pán)面板和固定在該棋盤(pán)面板上方的攝像頭，位于該圍棋棋具內(nèi)部的中央處理器和非易失性存儲(chǔ)器，以及電源。 3.創(chuàng)新點(diǎn)： 1）作品基于ARM9嵌入式微處理器的強(qiáng)大計(jì)算能力和高清晰圖形顯示的優(yōu)勢(shì)，擺脫了計(jì)算機(jī)的使用，運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)，利于設(shè)備的普及和使用。 2）微處理器技術(shù)與圖像處理技術(shù)相結(jié)合，完成圍棋比賽自動(dòng)計(jì)時(shí)、記譜，減輕人工操作的負(fù)擔(dān)，提高工作質(zhì)量，可提供人機(jī)操作界面； 3）通過(guò)攝像頭采集棋譜圖像，進(jìn)行識(shí)別處理，可為比賽和研究提供各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也為圍棋棋譜的保存與流傳提出了一個(gè)行之有效的方法 4.技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 技術(shù)關(guān)鍵：數(shù)字圖像處理；嵌入式系統(tǒng)；圍棋記譜；ARM9 主要技術(shù)指標(biāo):外形尺寸（HxWxD,mm）:800x600x700;整體重量:5.5KG;分辨率:1280x1024；運(yùn)行電壓/電流:12V/1100mA;供電:市電/電池供電(9800mAh)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.作品科學(xué)性、先進(jìn)性: 針對(duì)目前圍棋比賽中人工計(jì)時(shí)記譜的缺點(diǎn)，一些棋類產(chǎn)品在棋盤(pán)下方安放多組“多控自動(dòng)翻轉(zhuǎn)電路”，利用棋子與控制開(kāi)關(guān)的磁作用，輸出信號(hào)。此類產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)硬件電路的設(shè)計(jì)，對(duì)棋具改動(dòng)較大，不易維護(hù)。而目前市場(chǎng)上未見(jiàn)采用攝像頭基于圖像處理技術(shù)的圍棋棋具，有些專利技術(shù)提及了實(shí)現(xiàn)的思路，但是算法相對(duì)復(fù)雜、無(wú)具體產(chǎn)品或還停留在理論階段。 本作品考慮到以上因素，嚴(yán)格按照圍棋比賽相關(guān)規(guī)則（棋具標(biāo)準(zhǔn)、競(jìng)賽規(guī)定、比賽辦法），提供一種簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確高效的算法，能夠?qū)灞荣愔袛z像頭采集的棋譜圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，快速準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)時(shí)記譜，可為比賽和研究提供各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)提高棋手訓(xùn)練及競(jìng)賽水平，提高裁判工作的準(zhǔn)確性，減輕工作強(qiáng)度，以及增強(qiáng)棋類活動(dòng)的競(jìng)技性有極大的好處。 2.參考文獻(xiàn): [1] 田大順,左憶甫.圍棋全自動(dòng)計(jì)時(shí)記譜棋具.2006－2007 Patent- [2] 田娟,鄭郁正.模板匹配技術(shù)在圖像識(shí)別中的應(yīng)用[J].(2008) 01-0112-03
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2011年4月北京聯(lián)合大學(xué)“啟明星”第四屆大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲一等獎(jiǎng)（科技發(fā)明制作類）。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- （1）技術(shù)轉(zhuǎn)讓（2）技術(shù)入股 （3）出售樣機(jī)（4）出售技術(shù)產(chǎn)品
作品可展示的形式
- （1）實(shí)物（2）產(chǎn)品（3）圖片 （4）錄像（5）樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.使用說(shuō)明： 本設(shè)計(jì)經(jīng)出廠校準(zhǔn)棋盤(pán)圖像即可使用。裁判可以設(shè)置比賽參數(shù)然后通過(guò)按鍵開(kāi)始比賽。裁判側(cè)顯示屏顯示實(shí)時(shí)棋譜、手順及行棋時(shí)間。棋手側(cè)顯示屏可提供雙方的剩余時(shí)間顯示。使用方法遵照圍棋比賽的規(guī)則，棋手每下一手著子后按“計(jì)時(shí)按鍵”，停止我方計(jì)時(shí)，開(kāi)始對(duì)方計(jì)時(shí)，直到一方按“認(rèn)輸按鍵”認(rèn)輸。 2.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 本設(shè)計(jì)提供一種簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確高效的算法，能夠?qū)灞荣愔袛z像頭采集的棋譜圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，完成自動(dòng)計(jì)時(shí)記譜。運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)，擺脫了計(jì)算機(jī)的使用，利于設(shè)備的普及和使用。 3.適應(yīng)范圍及推廣前景： 本作品適用各類圍棋賽事，滿足廣大圍棋愛(ài)好者及家庭益智娛樂(lè)活動(dòng)的需求。目前市場(chǎng)上同類棋具仍為空白，本設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，有一定推廣前景。 4.市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 圍棋項(xiàng)目益智娛樂(lè)，面向各類人群，市場(chǎng)定位廣泛，尤其適用于專業(yè)圍棋大賽，減輕人工負(fù)擔(dān)，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也為圍棋棋譜的保存與流傳提出了一個(gè)行之有效的方法，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
同類課題研究水平概述
- 目前的圍棋比賽中，計(jì)時(shí)和記譜主要靠人工完成，存在工作量大，誤差大，易出錯(cuò)等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些全自動(dòng)圍棋計(jì)時(shí)記譜的工具。 (1)棋子下方附著鐵質(zhì)，利用棋子與控制開(kāi)關(guān)的磁作用。在棋盤(pán)下方安有多組“多控自動(dòng)翻轉(zhuǎn)電路”，利用棋子與“雙組雙聯(lián)開(kāi)關(guān)”動(dòng)片的磁作用，啟動(dòng)和控制開(kāi)關(guān)，輸出有關(guān)行、列及時(shí)間信號(hào)，由插孔與電子棋鐘和打印、識(shí)別系統(tǒng)聯(lián)接。此類棋具強(qiáng)調(diào)硬件電路的設(shè)計(jì)，需對(duì)棋盤(pán)、棋子進(jìn)行改良，要求較高，不易維護(hù)。 (2)利用攝像機(jī)的畸形校正和模板匹配技術(shù)。攝像機(jī)的畸形校正是確定空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，畸形校正的參數(shù)一般須通過(guò)較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算才能得到，不適合于嵌入式系統(tǒng)等計(jì)算能力有限環(huán)境下的實(shí)時(shí)圖像處理。模板匹配技術(shù)中計(jì)算相關(guān)性的算法更是需要大量的計(jì)算，也不能滿足嵌入式系統(tǒng)環(huán)境下的實(shí)時(shí)處理要求。 (3)目前市場(chǎng)用類產(chǎn)品中未見(jiàn)采用攝像頭基于圖像處理技術(shù)的圍棋自動(dòng)計(jì)時(shí)記譜棋具，有一些專利技術(shù)提及了實(shí)現(xiàn)的思路，但是沒(méi)有具體的算法和產(chǎn)品，還停留在理論階段。 本作品正是基于考慮到以上種種因素，從創(chuàng)新以及推廣前景的角度，以嵌入式系統(tǒng)（ARM9嵌入式微處理器）為平臺(tái)，借助圖像處理技術(shù)，提供一種簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確高效的算法，能夠?qū)灞荣愔袛z像頭采集的棋譜圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并在算法設(shè)計(jì)上，考慮減除光照影響因素，相機(jī)振動(dòng)以及棋盤(pán)位移等可能的情況，最終實(shí)現(xiàn)比賽快速準(zhǔn)確的自動(dòng)計(jì)時(shí)記譜。
