基本信息
- 项目名称：
- 全自动围棋计时记谱棋具
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 围棋是中华民族传统文化中的瑰宝，本作品提供一种全自动围棋计时记谱棋具，结合微控制器技术和图像处理技术，实现围棋比赛中快速准确的自动计时、记谱和读秒，从而减轻人工操作的负担，提高工作质量，并为比赛和研究提供各种实时数据。
- 详细介绍：
- 围棋作为一项益智娱乐的活动已经受到越来越多的人的喜爱。众所周知，现在的围棋比赛中计时、记谱和读秒主要靠人工完成，工作量较大，费时、费力、错误率高，棋谱的匮乏更是阻碍了围棋更进一步的研究发展普及和传承。 本科技作品是研制一种全自动围棋计时记谱棋具，该装置结合微控制器技术和图像处理技术，实现围棋比赛中快速准确的自动计时、记谱和读秒。硬件环境为基于ARM9的mini2440开发板，嵌入式操作系统为wince5.0，软件开发环境为VS2005，开发语言为C++。实验证明此装置行之有效，基本可以完成棋谱的识别记录工作。 设计开发主要分为五个环节：1）收集资料和确定软硬件总体设计思路；2）棋谱图像识别算法的设计；3）图像存储和通讯传输的实现；4）计时及外围接口电路的开发；5）样机外观结构设计。其中，棋谱图像的处理算法与ARM外围接口电路设计是作品实现的核心内容。比赛的场景设计如下：围棋比赛时，裁判宣布比赛开始时按一下开始按钮，此时系统采集一幅空的棋盘图像作为第一幅图像（背景图像），选手落下棋子后按一下落子按钮，系统采集第二幅图像（前景图像）。得到两幅图像后进行相应的运算处理，计算出落子的种类和位置，运算完毕后删除第一幅图像并把第二幅图像作为背景图像，最后显示结果给选手或裁判等相关人员。 本项目在九个月的时间内基本完成。实现了由棋谱图像数据采集、灰度数据的获取、图像处理算法、图像和处理结果的显示、棋谱记录、人机界面、计时显示等环节。并在实物的基础上，对硬件进行了完善、软件的相关调试以及硬件和软件联合调试等，成果丰硕，全自动围棋计时记谱棋具样机已基本开发完毕。 在项目设计开发过程中，本小组成员参考了大量书籍、资料和网站，并与围棋爱好者进行探讨交流。鉴于作者的学识水平、经验都还很欠缺，样机设计过程中难免存在纰漏之处，有待完善，恳请评委老师批评指正。相信随着数字化逐步深入人心，这样全自动的围棋计时记谱工具会越来越多，也会越来越简便，成为围棋传承与发展的助推剂。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计的目的： 1）实现自动计时记谱功能，减轻人工操作负担，提高工作质量； 2）为比赛和研究提供各种实时数据，促进围棋普及和传承； 3）提高棋手训练及竞赛水平，增强棋类活动的竞技性 2.基本思路: 作品结合微控制器技术和图像处理技术，实现围棋比赛中快速准确的自动计时、记谱和读秒。它包括：位于该围棋棋具上表面的棋盘面板和固定在该棋盘面板上方的摄像头，位于该围棋棋具内部的中央处理器和非易失性存储器，以及电源。 3.创新点： 1）作品基于ARM9嵌入式微处理器的强大计算能力和高清晰图形显示的优势，摆脱了计算机的使用，运用嵌入式系统，利于设备的普及和使用。 2）微处理器技术与图像处理技术相结合，完成围棋比赛自动计时、记谱，减轻人工操作的负担，提高工作质量，可提供人机操作界面； 3）通过摄像头采集棋谱图像，进行识别处理，可为比赛和研究提供各种实时数据，也为围棋棋谱的保存与流传提出了一个行之有效的方法 4.技术关键和主要技术指标： 技术关键：数字图像处理；嵌入式系统；围棋记谱；ARM9 主要技术指标:外形尺寸（HxWxD,mm）:800x600x700;整体重量:5.5KG;分辨率:1280x1024；运行电压/电流:12V/1100mA;供电:市电/电池供电(9800mAh)
科学性、先进性
- 1.作品科学性、先进性: 针对目前围棋比赛中人工计时记谱的缺点，一些棋类产品在棋盘下方安放多组“多控自动翻转电路”，利用棋子与控制开关的磁作用，输出信号。此类产品强调硬件电路的设计，对棋具改动较大，不易维护。而目前市场上未见采用摄像头基于图像处理技术的围棋棋具，有些专利技术提及了实现的思路，但是算法相对复杂、无具体产品或还停留在理论阶段。 本作品考虑到以上因素，严格按照围棋比赛相关规则（棋具标准、竞赛规定、比赛办法），提供一种简洁准确高效的算法，能够对围棋比赛中摄像头采集的棋谱图像进行实时处理，快速准确的自动计时记谱，可为比赛和研究提供各种实时数据。同时，对提高棋手训练及竞赛水平，提高裁判工作的准确性，减轻工作强度，以及增强棋类活动的竞技性有极大的好处。 2.参考文献: [1] 田大顺,左忆甫.围棋全自动计时记谱棋具.2006－2007 Patent- [2] 田娟,郑郁正.模板匹配技术在图像识别中的应用[J].(2008) 01-0112-03
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年4月北京联合大学“启明星”第四届大学生课外学术科技作品竞赛中荣获一等奖（科技发明制作类）。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- （1）技术转让（2）技术入股 （3）出售样机（4）出售技术产品
作品可展示的形式
- （1）实物（2）产品（3）图片 （4）录像（5）样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明： 本设计经出厂校准棋盘图像即可使用。裁判可以设置比赛参数然后通过按键开始比赛。裁判侧显示屏显示实时棋谱、手顺及行棋时间。棋手侧显示屏可提供双方的剩余时间显示。使用方法遵照围棋比赛的规则，棋手每下一手着子后按“计时按键”，停止我方计时，开始对方计时，直到一方按“认输按键”认输。 2.技术特点和优势： 本设计提供一种简洁准确高效的算法，能够对围棋比赛中摄像头采集的棋谱图像进行实时处理，完成自动计时记谱。运用嵌入式系统，摆脱了计算机的使用，利于设备的普及和使用。 3.适应范围及推广前景： 本作品适用各类围棋赛事，满足广大围棋爱好者及家庭益智娱乐活动的需求。目前市场上同类棋具仍为空白，本设计相关技术可以实现，有一定推广前景。 4.市场分析和经济效益预测： 围棋项目益智娱乐，面向各类人群，市场定位广泛，尤其适用于专业围棋大赛，减轻人工负担，提供实时数据，也为围棋棋谱的保存与流传提出了一个行之有效的方法，经济效益十分可观。
同类课题研究水平概述
- 目前的围棋比赛中，计时和记谱主要靠人工完成，存在工作量大，误差大，易出错等问题。针对这些问题市场上也出现了一些全自动围棋计时记谱的工具。 (1)棋子下方附着铁质，利用棋子与控制开关的磁作用。在棋盘下方安有多组“多控自动翻转电路”，利用棋子与“双组双联开关”动片的磁作用，启动和控制开关，输出有关行、列及时间信号，由插孔与电子棋钟和打印、识别系统联接。此类棋具强调硬件电路的设计，需对棋盘、棋子进行改良，要求较高，不易维护。 (2)利用摄像机的畸形校正和模板匹配技术。摄像机的畸形校正是确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，畸形校正的参数一般须通过较复杂的实验和计算才能得到，不适合于嵌入式系统等计算能力有限环境下的实时图像处理。模板匹配技术中计算相关性的算法更是需要大量的计算，也不能满足嵌入式系统环境下的实时处理要求。 (3)目前市场用类产品中未见采用摄像头基于图像处理技术的围棋自动计时记谱棋具，有一些专利技术提及了实现的思路，但是没有具体的算法和产品，还停留在理论阶段。 本作品正是基于考虑到以上种种因素，从创新以及推广前景的角度，以嵌入式系统（ARM9嵌入式微处理器）为平台，借助图像处理技术，提供一种简洁准确高效的算法，能够对围棋比赛中摄像头采集的棋谱图像进行实时处理，并在算法设计上，考虑减除光照影响因素，相机振动以及棋盘位移等可能的情况，最终实现比赛快速准确的自动计时记谱。
