基于视频图像的点读机坐标定位方法研究

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1、中图分类号：TP391.4硕士学位论文题目基于视频图像的点读机坐标定位方法研究作者姓名周婷指导教师熊邦书学科、专业检测技术与自动化装置2014年5月学校代码：10406分类号：TP391.4学号：110081102008南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）基于视频图像的点读机坐标定位方法研究硕士研究生：周婷导师：熊邦书教授申请学位级别：硕士学科、专业：检测技术与自动化装置所在单位：南昌航空大学答辩日期：2014-06授予学位单位：南昌航空大学CoordinateLocationMethodinPoint-ReaderBasedonVideoImage

2、ADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnDetectionTechnologyandAutomaticEquipmentbyZhouTingUndertheSupervisionofProf.XiongBangshuSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2014摘要随着数字摄像设备的小型化和大众化，数字图像处理技术在工业、农业、医学和国防等领域的应用越来越广泛。点读机作为中小学生新一代媒体学习

3、工具，被广泛应用于课外教学辅助和家庭学习。为了提高点读机的通用性和便携性，同时降低点读机的生产成本，本文开展了基于普通USB视频摄像头的点读机坐标定位方法研究，主要工作和成果如下：(1)研究了基于普通USB摄像头的点读目标图像获取及预处理方法。利用VFW技术构建了实时视频图像捕获和处理平台。同时，针对图像采集过程中因环境因素产生的噪声干扰，采用CLAHE算法对图像亮度进行校正，并将RGB颜色空间转换到LUV颜色空间等预处理方法，减少了亮度不均匀对点读效果的影响，提高了点读坐标提取精度。(2)研究了书本坐标系建立方法。首先，在LUV颜色空间，采用邻近像素

4、差分和自适应阈值法，提取书本区域；然后，对二值化图像进行腐蚀和中值滤波处理，增加书本边缘的连续度同时减小噪声的影响；最后，采用最大连通域法和最小二乘直线拟合法提取点读书本边缘直线，进而以书本的左上角、上边缘和左边缘分别作为书本坐标系的原点、x轴和y轴，建立书本坐标系。(3)研究了笔尖坐标定位方法。首先，采用综合了颜色和纹理特征的JSEG算法进行目标图像分割，进而利用点读笔的杆状特性和最小颜色特性提取点读笔区域，解决了不同握笔情况下的点读笔区域提取问题；然后，利用笔尖的曲率特性，区分左右手握笔，采用行扫描法获取笔尖坐标；最后，采用坐标转换法实现书本坐标系

5、中点读笔笔尖的定位。通过在不同光照强度、不同背景颜色和有无干扰物的条件下进行实验，验证了本文方法对光照、书本背景颜色和干扰物等因素不敏感；同时，对不同的握笔方式，也能准确地提取出点读笔笔尖坐标。关键词：视频图像，边缘检测，JSEG算法，点读机IAbstractAstheminiaturizationandpopularizationofdigitalcameras,digitalimageprocessingtechnologyiswidelyusedinindustry,agriculture,medicine,andnationaldefense.

6、Pointreadingmachineastheprimaryandmiddleschoolstudents’newgenerationofmedialearningtoolsiswidelyusedintheextracurricularteachingauxiliaryandfamilystudies.Inordertoimprovingthegeneralityandportabilityofpointreadingmachine,reducingproductioncostofpointreadingmachinethispaperhascar

7、riedouttheresearchmethodsofthepointreadingmachinecoordinatesbasedontheordinaryUSBvideocamera.Themainworkandresultsareasfollows:(1)ResearchingthemethodofobtainingandpreprocessingthepointreadingimagethatisbasedonordinaryUSBcamera.UsingVFWtechnologytobuildtheplatformthatusedtocaptu

8、reandprocessthereal-timevideoimage.Asthesametim