[发明专利]一种快速无码点读定位方式

说明书

一种快速无码点读定位方式，假设原始图像为O，映射图像为I，它是原始图像在不同时刻的影像。把映射图像上的某点(x,y)对应到原始图像上的点(,)的计算步骤如下：1）计算原始图像的角点集{P₁，P₂，P₃，...，P_n}，也称为训练，2）计算映射图像的角点集{Q₁，Q₂，Q₃，...，Q_m}，也称为测试，3）通过配准技术，匹配角点集合P和Q，4）利用3对匹配点通过仿射变换获得在原始图像的坐标位置(,)。

技术领域

本发明属于计算机软件硬件和信息技术处理领域，属人工智能范畴，对图像匹配技术在恰当环境下的应用推广，以实现无编码坐标定位，依次呈现不同的产品应用。

背景技术

点读笔目前在儿童教育市场相当广泛，其基本原理是在书籍印刷过程中增加一个工序，把稀薄碳粒印刷到书上形成特定编码，再通过读码器，把编码读出，解出位置信息，实现点读功能。简而言之，就是要在书上铺码子，然后解析码子，实现点读。如果书上没有铺码或者在有些情况下，无法铺码，点读就无法进行。本发明，利用人工智能中的图像匹配技术，无需铺码就可实现对目标的点读定位，由此可以衍生一系列产品应用，譬如笔尖点读，图像解码器，绘本阅读器等产品。匹配技术可以是开源SHIFT或SURF等多分辨率技术，这些开源技术往往比较复杂，占用的空间和速度资源很大，实时困难。本发明使用的快速定位方法，可以用很少的资源予以实现各种产品应用。

发明内容

精确实现目标坐标定位，需要一些关键定位点。对于铺码技术而言，通过铺码实现关键位置的定位。利用图像匹配技术，则需要计算角点，也称关键点，即图像中剧烈变化的点。一般而言，角点是随机分布在图像整个画面上的。如果我们用I表示一幅图像，用C(I)表示它的角点，每个角点我们用P_i表示，则

C(I) = {P₁，P₂，P₃，。。。，P_n } （1）

其中n表示角点个数，P_i ＝（x_i，y_i)为坐标表示。

利用角点的稳定性和一一对应关系可以实现图像坐标配准，并精确定位目标。假设{P₁，P₂，P₃，。。。，P_n } 是原始图像的角点集，{Q₁，Q₂，Q₃，。。。，Q_m }是映射图像的角点集。利用配准技术譬如SHIT或者SURF，获得匹配子集。假定通过重新排序前s个是匹配点组，那么这些点组应该满足如下摄影变换，也称为单应矩阵或单应变换

（2）

因为一幅图像通过不同角度拍摄得到得所有图像满足一个跟照相器材相关的摄影变换，因此对应角点也是满足摄影关系的。该摄影变换，通过规范化最后一行，可简化为

（3）

公式（3）中未知变量h是8个，需要4个匹配点组,通过求解一个8阶线性方程组就可以精确获得。因此只要图像是匹配的，那么（2）（3）就是确定的。可以说如果是精确定位，很自然就会想到使用（3)来求解，但是在实时计算中，由于公式（3）计算复杂，缺乏定点运算，在点读定位技术中，公式（2）（3）并不实用。

本发明采用仿射变换来代替公式（3）中的变换方式，速度更快更实时，具体公式如下：

=+ （4）

公式（4）有6个未知系数，a和b，需要3个匹配点组求解一个6阶线性方程组，不需要高斯消元等通用算法求解，可以直接公式求得，这就比较容易定点化，速度更快，更能满足实时要求。