激光与光电子学进展, 2019, 56 (8): 081007, 网络出版: 2019-07-26   

基于卷积神经网络的棋子定位和识别方法 下载: 1331次

Methods for Location and Recognition of Chess Pieces Based on Convolutional Neural Network
作者单位
中北大学大数据学院, 山西 太原 030051
图 & 表

图 1. 整体算法流程图

Fig. 1. Flow chart of whole algorithm

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图 2. 棋子定位算法流程图

Fig. 2. Flow chart of algorithm for location of chess pieces

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图 3. 棋盘预处理。(a)透视变换图;(b) ROI图

Fig. 3. Chessboard pretreatment. (a) Perspective transformation picture; (b) ROI picture

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图 4. 线性混合图

Fig. 4. Linear mixture picture

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图 5. 棋子定位图

Fig. 5. Location picture of chess pieces

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图 6. 识别算法流程图

Fig. 6. Flow chart of recognition algorithm

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图 7. 网络结构

Fig. 7. Network structure

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图 8. 棋子数据集示例

Fig. 8. Examples of chess data

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图 9. 所提方法的训练和验证结果。(a)训练和验证准确率;(b)训练和验证损失值

Fig. 9. Training and verification results of proposed method. (a) Training accuracy and validation accuracy; (b) training loss and verification loss

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图 10. 基于CNN的棋子识别结果。(a)部分实验结果一;(b)部分实验结果二

Fig. 10. Recognition results of chess pieces based on CNN. (a) Partial experimental results 1; (b) partial experimental results 2

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图 11. 实验结果对比

Fig. 11. Comparison of experimental results

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表 1网络结构配置信息和数据(Conv1~Conv4 layout data)

Table1. Configuration information and data of network structure (Conv1-Conv4 layout data)

ConvConv1Conv2Conv3Conv4
Data_Size100×100×348×48×3224×24×6424×24×128
Conv: Num_Filter3264128128
Conv: padding0211
Conv: Filter_Size5×5×35×5×323×3×6424×24×128
Conv: stride1111
Data_Size after convolution96×96×3248×48×6424×24×12824×24×128
ActivationReLUReLUReLUReLU
Data_Size after activation96×96×3248×48×6424×24×12824×24×128
Pooling: Kernel_Size2×22×22×2
Pooling: stride222
Data_Size after pooling48×48×3224×24×6424×24×12812×12×128
LRN(Data_Size)48×48×3224×24×6424×24×12812×12×128

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表 2网络结构配置信息和数据(FC1~FC3 layout data)

Table2. Configuration information and data of network structure(FC1-FC3 layout data)

FCFC1FC2FC3
Data12×12×1281024512
Data after FC1024102414
ActivationReLUReLU
Data after activation10241024
Dropout Kept_prob0.50.5
Data after dropout fitting1024512

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表 3棋子定位实验

Table3. Location experiment of chess pieces

PieceTime ofsegmentation /sCoordinate of imageCalculated coordinateActual coordinateError /mm
Col /pixelRow /pixelX /mmY /mmX' /mmY' /mm
Red_Car0.1731292.88972.66-56.816-101.251-56.7-100.21.09
Red_House0.1771286.983921.603-57.532-32.759-57.5-61.61.15
Red_Ele0.1911279.039869.282-57.568-21.625-57.4-21.50.2
Red_Knight0.2071273.411824.562-57.6515.628-57.515.60.15
Marshal0.1821266.772777.076-57.10756.284-57.156.40.12
Red_Gun0.1861189.585919.27320.505-62.27920.5-61.70.58
Red_Pawn0.181128.461776.13261.96455.66761.755.80.29
Green_Pawn0.185986.305614.135185.19210.372186.2210.81.1
Green_Gun0.182943.496979.248219.448-64.996219.6-650.15
General0.179854.364771.18299.64657.123299.557.50.4
Green_Knight0.184850.955814.87300.59719.501300.119.20.36
Green_Ele0.183849.73863.732298.672-21.476299.1-21.60.45
Green_House0.183845.265918.192298.95-65.306298.8-65.90.61
Green_Car0.186843.988956.32298.05-101.029297.6-101.30.53
Total piece0.208------0.51

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表 4实验结果对比

Table4. Comparison of experimental results

Experimental dataProposed methodRef. [3]Ref. [14]
Location time /s0.2120.484-
Location error /mm0.51-0.87

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韩燮, 赵融, 孙福盛. 基于卷积神经网络的棋子定位和识别方法[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(8): 081007. Xie Han, Rong Zhao, Fusheng Sun. Methods for Location and Recognition of Chess Pieces Based on Convolutional Neural Network[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(8): 081007.

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