CN104888469B - 基于图像识别的智能编程积木玩具及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于图像识别的智能编程积木玩具及其实现方法，本申请利用积木的可搭建性，通过在积木块上设置标识符，通过图像采集器对搭建好的积木块上的标识符进行图像采集，利用图像识别装置通过标识符判断相邻连接的积木块是否匹配；若匹配，则将标识符转换成程序代码输出；若不匹配，则向上位机发送信号提示拼接错误；上位机用于运行按照积木块的拼接顺序排列的程序代码形成的源程序，并显示源程序运行的结果。本申请将积木块作为程序编写的工具，可以让孩子们通过类似玩传统积木一样的过程来体验计算机程序设计，是一种成本低廉，富有趣味的益智类儿童玩具。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于图像识别的智能编程积木玩具及其实现方法。
背景技术
积木是一种常见的儿童玩具。但是，现在普通积木，都是给孩子们搭建各种建筑物来游戏使用的。例如，孩子可以使用积木来搭建一座小房子，搭建一个小汽车等等。
目前这种形式的积木玩具，是真正地“堆积起来的木头”。孩子们使用这种积木，通常只能实现锻炼孩子的动手能力、锻炼孩子对几何形状的把握能力。这种玩普通积木的游戏方式，对于孩子而言，几乎是人人都玩过，非常的普及。但是，这种普通积木，其趣味性有限，对孩子的吸引力还有待增强。此外，这种积木对孩子的培养与提升，还仅仅局限在几何知识上，还不能起到更多的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于图像识别的智能编程积木玩具，以解决现有积木玩具趣味性有限，且仅仅只停留在几何知识上的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于图像识别的智能编程积木玩具，包括若干积木块，积木块上设有标识符；图像采集装置，用于采集拼接在一起的积木块上的标识符，并将标识符传送至图像识别装置；图像识别装置，用于根据接收到的标识符对相邻连接的积木块是否匹配进行判断，并根据判断结果对标识符进行处理得到程序代码；上位机，用于接收程序代码，运行按照积木块的拼接顺序排列的程序代码形成的源程序，并显示源程序运行的结果。
进一步地，标识符为二维码和/或字符串。
进一步地，积木块为木块、竹块、金属块、塑料块或纸片。
进一步地，积木块上设有便于拼接的凸块和凹槽。
进一步地，智能编程积木玩具还包括分别通过通信模块与上位机连接的服务器，服务器用于统一运行从上位机获取的源程序，并将源程序的运行结果反馈至上位机予以显示。
进一步地，智能编程积木玩具还包括用于根据服务器的控制命令控制积木块运动的第一执行器和第二执行器；第一执行器与上位机相连接；第二执行器与服务器相连接。
一种基于图像识别的智能编程积木的实现方法，包括以下步骤：
在积木块上设置标识符；
获取标识符；并通过标识符判断相邻连接的积木块是否匹配；若匹配，则将标识符转换成程序代码输出；若不匹配，则向上位机发送信号提示拼接错误；
运行按照积木块的拼接顺序排列的程序代码形成的源程序，并显示源程序运行的结果。
进一步地，积木块的拼接顺序为左右顺序拼接或上下顺序拼接。
本发明的有益效果为：本申请利用积木的可搭建性，通过在积木块上设置标识符，通过图像采集器对搭建好的积木块上的标识符进行图像采集，利用图像识别装置通过标识符判断相邻连接的积木块是否匹配；若匹配，则将标识符转换成程序代码输出；若不匹配，则向上位机发送信号提示拼接错误；上位机用于运行按照积木块的拼接顺序排列的程序代码形成的源程序，并显示源程序运行的结果；服务器用于统一运行从上位机获取的源程序，并将源程序的运行结果反馈至上位机予，以便于查看。
本申请将积木块作为程序编写的工具，可以让孩子们通过类似玩传统积木一样的过程来体验上位机程序设计，具有成本低廉，有趣味的益智类儿童玩具。
附图说明
图1为本发明最佳实施例的结构示意图；
图2为本发明最佳实施例的积木块上的标识符分布图；
图3为本发明另一实施例的积木块上的标识符分布图；
图4为具体有凸块和凹槽的积木块之间的拼接示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示的基于图像识别的智能编程积木玩具，包括若干积木块，积木块上设有标识符，标识符包括字符串和/或二维码。其中，字符串为文字、数字和ASCII字符等组成；二维码为字符串编制成的二维码；其编制格式可以采用标准的编码格式中的任何一种，例如：PDF417二维条码、Datamatrix二维条码、QR Code、Code 49、Code 16K或Code one等。
积木块可以是木块、竹块、金属块、塑料块或纸片；积木块上的字符串或二维码可以通过印刷的方式设置在积木块上，也可以利用不干胶直接贴在积木块的表面。如图2所示，积木块上的二维码位于积木块的一端，且二维码的高度与积木块的高度一致；显然的，积木块上的二维码的位置不是固定的，可以根据实际情况统一设置在积木块的任意一位置，如图3为另一实施例的标识符分布图。
在搭建积木的过程中，积木的拼接方式为左右顺序拼接或上下顺序拼接。在拼接过程中，图像采集装置(本申请中采用的是摄像头)实时对积木块上的标识符进行采集，并将采集到的标识符传送至图像识别装置。
图像识别装置通过图像识别功能，可以得出每个二维码的位置与大小。由于二维码在积木块上的位置是固定的，所以从二维码的位置与大小，可以推算出来每一个积木块的位置与大小。根据每个积木块的位置与大小，就可以得到积木块之间的连接是否匹配。判断积木块是否匹配的方法是：根据得到的积木块的位置与大小，判断积木块的边线是否重合，或者边线之间的距离是否与设定的阈值相同，由此判断积木块是否连接。
当判断相连积木块之间的拼接相匹配，则将接收到的标志符转换成程序代码，其中积木块至上而下的拼接顺序即为程序代码的顺序，若积木块的拼接顺序是左右拼接顺序，那么其从左至右的拼接即为程序代码的顺序。连接在一起的积木块还可以先考虑为一个整块来处理，然后将连接在一起的积木块整体内部再按照从上到下从左到右的顺序处理。若判断积木块之间的连接相匹配，则相上位机和服务器发送信息提示拼接正确。
其中转化后的程序代码可以在上位机上直接执行，执行结果可以立即看到；也可以上传到统一的服务器上进行识别并运行，再将执行结果回送到上位机以供查看。执行结果可以是屏幕显示，可以是通过通信手段利用第一执行器和第二执行器控制积木块进行动作，还可以是发出声音提示。在执行过程中，如果出现错误，还可以将出现错误的积木块回送至原来的位置。
根据本申请的一个实施例，积木块上设有便于拼接的凸块和凹槽，可以帮组孩子更方便地将积木块正确地进行拼接，如图4所示。
一种基于图像识别的智能编程积木玩具的实现方法，包括以下步骤
1：在积木块上设置标识符；其中标识符为字符串或二维码。
2：获取上述标识符；并通过获取到的标识符判断相邻连接的积木块是否匹配；若匹配，则将标识符转换成程序代码输出；若不匹配，则向上位机发送信号提示拼接错误；
3：运行按照积木块的拼接顺序排列的所述程序代码形成的源程序，并显示所述源程序运行的结果。其中积木块的拼接方式为左右顺序拼接或上下顺序拼接。
本申请利用积木的可搭建性，通过在积木块上设置标识符，通过图像采集器对搭建好的积木块上的标识符进行图像采集，利用图像识别装置通过标识符判断相邻连接的积木块是否匹配；若匹配，则将标识符转换成程序代码输出；若不匹配，则向上位机发送信号提示拼接错误；上位机用于运行按照积木块的拼接顺序排列的程序代码形成的源程序，并显示源程序运行的结果；服务器用于统一运行从上位机获取的源程序，并将源程序的运行结果反馈至上位机予，以便于查看。
本申请将积木块作为程序编写的工具，可以让孩子们通过类似玩传统积木一样的过程来体验上位机程序设计，具有成本低廉，有趣味的益智类儿童玩具。
Claims (8)
1.一种基于图像识别的智能编程积木玩具，其特征在于，包括
若干积木块，所述积木块上设有标识符；
图像采集装置，用于采集拼接在一起的积木块上的标识符，并将所述标识符传送至图像识别装置；
图像识别装置，用于根据接收到的所述标识符的位置对相邻连接的积木块是否匹配进行判断，并根据判断结果对所述标识符进行处理得到程序代码；
上位机，用于接收所述程序代码，运行按照所述积木块的拼接顺序排列的所述程序代码形成的源程序，并显示所述源程序运行的结果。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的智能编程积木玩具，其特征在于，所述标识符为二维码和/或字符串。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别的智能编程积木玩具，其特征在于，所述积木块为木块、竹块、金属块、塑料块或纸片。
4.根据权利要求1或3所述的基于图像识别的智能编程积木玩具，其特征在于，所述积木块上设有便于拼接的凸块和凹槽。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别的智能编程积木玩具，其特征在于，所述智能编程积木玩具还包括分别通过通信模块与所述上位机连接的服务器，所述服务器用于统一运行从上位机获取的所述源程序，并将源程序的运行结果反馈至上位机予以显示。
6.根据权利要求5所述的基于图像识别的智能编程积木玩具，其特征在于， 所述智能编程积木玩具还包括用于根据服务器的控制命令控制所述积木块运动的第一执行器和第二执行器；所述第一执行器与所述上位机相连接；所述第二执行器与所述服务器相连接。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的基于图像识别的智能编程积木玩具的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述积木块上设置标识符；
利用所述图像采集装置获取所述标识符；并利用所述图像识别装置根据所述标识符的位置判断相邻连接的积木块是否匹配；若匹配，则将所述标识符转换成程序代码输出；若不匹配，则向上位机发送信号提示拼接错误；
利用所述上位机运行按照所述积木块的拼接顺序排列的所述程序代码形成的源程序，并显示所述源程序运行的结果。
8.根据权利要求7所述的基于图像识别的智能编程积木玩具的实现方法，其特征在于，所述积木块的拼接顺序为左右顺序拼接或上下顺序拼接。
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