CN110170163A - 一种基于语音的智能五子棋棋盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于语音的智能五子棋棋盘及其使用方法，装置包括五子棋棋盘、控制模块、图像处理模块、棋盘集成电路模块、语音处理模块，所述五子棋棋盘从上至下为透光性的面膜、具有强度的面板、电路板及底壳，所述控制模块、图像处理模块、棋盘集成电路模块和语音模块均位于电路板上；所述具有强度的面板上以棋盘左下角为坐标系原点建立有大小为15×15CM的二维直角坐标系，坐标系内行棋落子的15×15个棋位位置对应设置有与棋盘集成电路模块连接的两种棋子指示灯的小孔。本发明可以实现全语音的控制，不仅简化了五子棋的装置为客户提供便捷，可以将对弈过程记录并且复盘，且提供让残疾人士也能通过语音来进行对弈，能够为五子棋对弈带来极大的便利。

Description

一种基于语音的智能五子棋棋盘

技术领域

本发明属于电子设备领域，尤其涉及一种基于语音的智能五子棋棋盘。

背景技术

五子棋的棋盘是由若干纵横交叉线构成的15×15网格形状的平板棋盘，扁圆状的棋子落入纵横线的交叉点上，棋子一面或两面凸起，便于落子和取子，千百年来莫不如此。虽然历经若干年，棋盘棋子未发生重大的变化，但却存在如下不便。

由于棋盘为平板状，而且为了便于移子，棋盘都比较光滑，因此子位不稳定，在下棋过程中常因误动作或不小心造成棋子移位，影响下棋的连贯性，且传统的五子棋一般为木质或者玻璃、陶瓷材质，使用的时候需要一个棋盘供双方使用，将棋子落入棋盘上的方格或者孔洞之中，因此棋盘是传统五子棋中不可缺少的物件。

但是棋盘的使用，会导致成本增加，同时也会造成资源的浪费，且进行游戏时，还需配备专门放置棋盘的桌子，特别是在室外及户外游玩时，棋盘及桌子携带较为不便，并且传统的棋盘也限制了残疾人士无法参与这一传承千年的益智游戏，因此亟需研发一种可以解决上述问题的语音智能五子棋盘。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于语音的五子棋对弈装置，该智能棋盘能够根据棋手的语音，将其转换成相关指令并通过电子棋盘上纵横线交叉点LED指示灯的变化来完成走棋落子的任务。

本发明采用如下技术方案：

一种基于语音的智能五子棋棋盘，包括五子棋棋盘，图像处理模块、控制模块、语音处理模块，所述五子棋棋盘的盘体上设置有15×15个棋位，每个棋位上均有图像处理模块、控制模块连接的光源，控制模块执行语音处理模块接收到的指令，锁定棋子的位置并通过双色LED灯颜色变化来体现该位置是否已落子及对弈双方哪一方落子；

图像处理模块用于进行图像的采集及调用相关的图像处理算法对五子棋盘和棋盘中的各个棋子进行识别，得到棋盘上每个棋子所在的位置；

所述控制模块用于实时记录五子棋盘上落子信息，并根据五子棋规则判断对弈者落子是否合法，将合法操作通过棋盘的LED灯表示出来，并实时判断对局是否结束；

所述语音处理模块用于：

1.语音信号的采集以及调用相关的语音算法对语音信号进行识别并生成指令。

2.根据控制模块处理结果通过语音的形式给予对弈者诸如：落子有误，已获胜等信息。

一种基于语音的智能五子棋的棋盘的使用方法，包括如下步骤：

步骤1.首先通过图像处理模块对整个五子棋盘进行实时的棋子捕获并将捕获到的棋局的信息实时传递至控制模块；

步骤2.使用者通过语音处理模块按规则描述落子位置，语音处理模块接收到语音信号，并对语音信息进行相应处理，其中包含无用信息的筛查以及如坐标、执子方等关键信息转换为控制模块能够识别处理的指令信息，最后将相应的指令传递至控制模块；

步骤3.控制模块根据五子棋规则判断接收到的指令是否合法，若指令合法则通过棋盘的LED灯变化体现落子情况；若指令不合法则通过语音处理模块反馈相应语音提示给对弈者；

步骤4.控制模块实时判断棋局，记录每个棋盘纵横线的交叉点上棋子的变化，根据预先设置的五子棋规则，当胜负分出时，发出提示音。

进一步的，在步骤1中，对棋盘左下角为坐标系原点建立大小为15×15cm二维直角坐标系，并对对弈者棋子进行黑白棋子分类，实时的将棋盘交叉点上黑子、白子、无子等信息传输至控制模块。

进一步的，语音处理模块采用隐马尔可夫模型与DNN神经网络的方式对对弈者下达指令进行提取分析，将关键信息，如棋子类别、坐标等信息传递至控制模块。

进一步的，控制模块实时地记录棋子更替信息，对收到的语音信息进行合法化判断，并采用扫描函数(达成赢得条件时，那五个连成一直线的棋子中必然有一个是最后下的。由此获取最后棋子的坐标，向八方分别计算各个方向与其相同颜色的棋子个数。)

进一步的，所述五子棋盘棋盘本体从上至下包括：具有透光性的面膜、具有强度的面板、电路板及底壳，所述控制模块、图像处理模块、棋盘集成电路模块和语音处理模块均位于电路板上；所述面板在对应行棋方指示灯和行棋位置指示灯处设有用于透光的小孔。

本发明的有益效果：

本发明可以对棋盘目前的对弈信息进行采集，通过相关的图像识别算法得到棋局信息以及每个棋子的位置，语音处理模块可以接收语音信号通过NLP相关算法对该语音信号进行处理，将语音信号翻译成对应的指令，控制模块接受语音信号通过NLP相关算法对该语音信号传至该位置的LED处，由LED颜色的变化体现棋子的位置。该装置的优点是可以实现全语音的控制，不仅可以使五子棋摒弃传统道具的束缚，使这项活动更加便捷，随时随地进行，同时也可以使残疾人通过语音来进行对弈，目前市面上还未出现通过全语音控制的棋类对弈装置，该发明不仅可以为残障人士下棋过程带来极大的便利，使其感受到传统棋类的魅力。

附图说明

图1为本发明的模块架构图；

图2为本发明的执行流程图；

图3为本发明的五子棋棋盘结构图；

图4为本发明的棋盘集成电路模块的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种基于语音的智能五子棋棋盘，包括五子棋棋盘、图像处理模块、语音处理模块、控制模块、棋盘集成电路模块。

五子棋棋盘本体从上至下包括：具有透光性的面膜、具有强度的面板、电路板及底壳，所述控制模块、图像处理模块、棋盘集成电路模块和语音处理模块均位于电路板上；所述面板在对应行棋方指示灯和行棋位置指示灯处设有用于透光的小孔。

所述图像处理模块用于进行棋盘信息的实时采集，以及调用相关的图像处理算法对棋盘上的所有落子位置和棋盘中的各个黑白棋子进行识别，得到棋盘上每一个黑白棋子所在的位置；

所述语音处理模块用于语音信号的采集，以及调用相关的语音算法对语音信号进行识别并生成指令且可以返回相应的语音信息给对弈者；

所述控制模块用于执行响应的指令，对棋子进行更迭，并根据规则判断落子是否合法，是否已决出胜负；

所述棋盘集成电路具体的展现控制模块的操作，如采用行棋电路传输信号至LED灯，通过LED灯颜色的变化体现棋子的更迭。

如图4所示，棋盘集成电路模块采用可编程逻辑器件来实现硬件电路，用于将各个功能通过硬件电路紧密结合。通过集成电路中的多个寄存器来对整个棋盘运行过程中的数据、指令和地址暂存，以实现和控制模块中数据的双向传送并交由控制模块中的中央处理器对指令、数据进行操作，且使用逻辑门控制棋盘上LED的变化以反映棋子的变化。

智能五子棋棋盘集成电路如下图所示，图中圆圈代表LED灯，为整体美观，仅画出4个而非把整个棋盘的15x15个棋位铺满。

所述图像处理模块主要是图像采集与图像识别算法部分，所述图像采集部分主要用于采集棋盘上的图像信息，其中图像信息包括整个棋盘的格子信息和棋盘上各个位置的五子棋信息；

所述图像识别算法部分主要包括形状检测算法单元、位置检测算法单元、颜色检测算法单元和卷积神经网络单元；

所述位置检测算法单元用于检测棋盘上棋子所落位置，所述形状检测算法单元用于检测棋盘和棋盘上的网格线，所述颜色检测算法单元主要用于识别对弈双方的棋子的颜色，所述卷积神经网络单元主要用于检测每个棋子的类别。

所述语音处理模块包含麦克风和语音处理算法部分，所述麦克风用于对语音信号进行采集，所述语音处理方法部分用于对检测到的语音进行识别，得到具体的识别命令，并通过语义理解算法将其转换成相应的指令后传至控制模块。

所述控制模块主要用于信号的响应、信息的存储、以及对棋局的判断，所述信号响应部分主要用于对接受到的语音信号进行判别和执行，再根据语音信号执行后的结果通过数据库等方式记录在控制模块中并实时更迭，控制模块实时获取棋盘信息并根据最后一枚棋子的坐标，向八方分别计算各个方向与其相同颜色的棋子个数，判断是否为5个这一获胜条件，并向语音模块传递相应信号，通过语音的方式告知对弈者。

所述棋盘集成电路模块，从语音处理模块中获得语音信号，通过语音集成电路将信号传递控制模块，控制模块将合法的语音信号转换为坐标后通过行棋识别电路将电信号传递至该坐标的LED灯处；不合法时或棋局已决出胜负时控制模块将相应信号传递至语音处理模块，通过语音的形式告知对弈者。

如图2所示的语音五子棋对弈装置的使用流程图，对弈装置的实施方式按照如下步骤进行：

步骤一.通过语音启动棋盘，对目前正在对弈的棋盘信息进行读取，并将读取的结果上传控制模块；

步骤二：图像处理模块对已获取的图像信息进行处理，首先通过形状检测算法单元检测出图像中的棋盘，以及棋盘中的棋子，在通过颜色检测算法单元识别出棋盘上的网格线以及辨出对弈双方的棋子，最后通过卷积神经网络单元识别出每个棋子所属的执方。

步骤三：此时需要判断当前轮换到的所述执方并语音告知对弈者。

步骤四：打开麦克风，采集此时的语音信号，并上传到控制模块。

步骤五：控制模块根据上传来的语音数据调用相关的NLP算法，将语音信号翻译成文字信号，根据所翻译的文字利用语音理解相关算法，将其解析成具体所要执行的指令数据。

步骤六：控制模块首先对接受到的语音信号进行合法化判断，若合法，则将接受到的信号转换为坐标并通过行棋识别电路将信号传递至具体位置，通过LED颜色的变化体现哪方落子；若不合法则将信号传递至语音控制模块，通过语音信息告知对弈者。

步骤七：判断当前的对局是否结束，若是，则装置停止，否则返回第一步重新采集图像信息。

五子棋棋盘结构如下图3所示，图中矩形图形代表本智能棋盘的开机键，图正下方的空白部分代表本智能棋盘用于充电的USB接口，棋盘下方4个小圆圈用于接受对弈者的语音指示的麦克风。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于语音的智能五子棋棋盘，包括五子棋棋盘、控制模块、图像处理模块、棋盘集成电路模块、语音处理模块，其特征在于，所述五子棋棋盘从上至下为透光性的面膜、具有强度的面板、电路板及底壳，所述控制模块、图像处理模块、棋盘集成电路模块和语音处理模块均位于电路板上；所述具有强度的面板上有以棋盘左下角为坐标系原点建立的大小为15×15cm的二维直角坐标系，坐标系内行棋落子的15×15个棋位位置对应有设置与棋盘集成电路模块连接的两种棋子指示灯及小孔；

所述控制模块用于执行语音处理模块、图像处理模块响应的指令，对棋子进行更迭，并根据规则判断落子是否合法，是否已决出胜负；

所述图像处理模块用于进行棋盘信息的实时采集以及调用相关的图像处理算法对棋盘上所落子位置和棋盘中的各个黑白棋子进行识别，得到棋盘上每个黑白棋子所在位置；

所述棋盘集成电路模块，具体的展现控制模块的操作，通过指示灯的变化体现棋子的更迭；

所述语音处理模块用于语音信号的采集以及调用相关的语音算法对语音信号进行识别并生成指令送入控制模块，且可以由控制模块返回相应的语音信息给对弈者。

2.根据权利要求1所述一种基于语音的智能五子棋棋盘，其特征在于，所述指示灯为LED灯。

3.根据权利要求1或2所述一种基于语音的智能五子棋棋盘，其特征在于，所述图像处理模块包括图像采集与图形识别算法部分，图像采集部分通过提取棋盘上指示灯变换的信息获取棋子坐标、执方信息并存储至控制模块中的数据存取部分，为了易于还原棋局情况再结合提前存储的整个棋盘坐标系信息生成一张二维当前棋局图来体现棋盘上的图像信息，其中图像信息包括整个棋盘的格子信息和棋盘上各个位置的五子棋信息；所述图像识别算法包括形状检测算法单元、位置检测算法单元、颜色检测算法单元和卷积神经网络单元，所述位置检测算法单元用于检测棋盘上棋子所落位置，所述形状检测算法单元用于检测棋盘和棋盘上网格线，所述颜色检测算法单元用于识别对弈双方的棋子颜色，所述卷积神经网络单元用于检测每个棋子的类别。

4.根据权利要求1所述的一种基于语音的智能五子棋棋盘，其特征在于，所述语音处理模块包含麦克风和语音处理算法部分，所述麦克风用于对语音信号进行采集，所述语音处理算法部分用于对检测到的语音进行识别，得到具体的识别命令，并通过语义理解算法将其转换成相应的指令后传至控制模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于语音的智能五子棋棋盘，其特征在于，所述控制模块用于信号的响应、信息的存储、以及对棋局的判断，所述信号响应部分用于对接受到的语音信号进行判别和执行，再根据语音信号执行后的结果通过数据等方式记录在控制模块中并实时更迭，控制模块实时获取棋盘信息并根据最后一枚棋子的坐标，向八方分别计算各个方向与其相同颜色的棋子个数是否为5个这一获胜条件，判断棋局并向语音模块传递相应信号通过语音的方式告知对弈者。

6.根据权利要求1所述的一种基于语音的智能五子棋棋盘，其特征在于，所述棋盘集成电路模块包括语音集成电路、行棋识别电路，从语音处理模块中获得语音信号，通过语音集成电路将信号传递至控制模块，控制模块将合法的语音信号转换为坐标后通过行棋识别电路将电信号传递至该坐标的指示灯处，不合法时或棋局已决胜负时控制模块将相应信号传递至语音处理模块，通过语音的形式告知对弈者。

7.一种基于语音的智能五子棋棋盘的使用方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1.通过语音启动棋盘，利用图像处理模块对目前正在对弈的棋盘信息进行读取，并将读取的结果上传控制模块；

步骤2.图像处理模块对已获取的图像信息进行处理，首先通过形状检测算法单元检测出图像中的棋盘，以及棋盘中的棋子，再通过颜色检测算法单元识别出棋盘上的网格线以及辨别出对弈双方的棋子，最后通过卷积神经网络单元识别出每个棋子所属的执方；

步骤3.判断当前轮换到的执方，并语音告知对弈者；

步骤4.通过麦克风采集此时的语音信号，并上传到控制模块；

步骤5.控制模块根据上传来的语音数据调用相关的NLP算法，将语音信号翻译成文字信号，根据所翻译的文字信号利用语音理解相关算法将其解析成具体所要执行的指令数据；

步骤6.控制模块接受到语音信号进行合法化判断，若合法，则将接收到的信号转换为坐标并通过行棋识别电路将信号传递至具体位置，通过LED颜色的具体变化体现哪方的落子；若不合法则将信号传递至语音控制模块，通过语音信息告知对弈者；

步骤7.判断当前的棋局是否结束，若是，则停止，否则返回第一步重新采集图像信息。