Registro automático de una partida de go mediante visión por computador Automatic recording of

75 Pages·2017·7.68 MB·Spanish

Registro autom´atico de una partida
de go mediante visio´n por
computador
Automatic recording of a game of Go
through computer vision
Guillermo Siles Bonilla
Titulaci´on: Grado en Ingenier´ıa Inform´atica.
Centro: Escuela T´ecnica Superior de Ingenier´ıa Inform´atica,
Universidad de M´alaga.
Tutor: D. Javier Gonz´alez Jim´enez.
Departamento: Ingenier´ıa de Sistemas y Autom´atica.
6 de febrero de 2017
Fecha de defensa:
El secretario del tribunal
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Resumen
El objetivo de este trabajo fin de grado es construir una aplicaci´on An-
droid de forma que con un dispositivo mo´vil se analice el transcurso de una
partida de Go1 y genere un archivo que registre todos los movimientos reali-
zados durante la partida. Posteriormente puede revisarse la partida en otra
seccio´n de la aplicacio´n, que debe ser capaz de reproducir ´esta sin ningu´n
error.
La detecci´on de las jugadas se realizar´a mediante t´ecnicas de visio´n por
computador, usando la librer´ıa OpenCV y procurando la m´ınima interaccio´n
posible entre el usuario y la aplicaci´on. Sera´ necesario preparar el sistema
antes de empezar la partida, colocando el dispositivo mo´vil a una altura
apropiadaycalculandomanualmentelaposicio´ndelasesquinasparadetectar
el tablero.
Palabras clave
Visio´n por computador, procesamiento de im´agenes, android, java, siste-
mas, automa´tica, go, baduk, weiqi, AEGO, AMAGO, OpenCV, erosi´on, di-
latacio´n, Hough, circunferencias de Hough, grabacio´n, suavizado gaussiano,
correlacio´n cruzada, homograf´ıa, perspectiva, lo´gica, ruido, detecci´on, falso
positivo, falso negativo, media, ca´mara, tr´ıpode, sgf, Lee Hajin.
1Juego oriental, originado en China aproximadamente 3000 an˜os antes de Cristo. Ac-
tualmente el juego es muy popular en China, Corea y Jap´on.
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Abstract
The objective of this work is to build an Android application that can
analize a game of go with a mobile phone and generate an archive with the
movestheplayersplayedduringthegame.Lateronthegamecanbereviewed
in other section of the application, that should be able to reproduce the game
without errors.
The detection of moves will be achieved by computer vision using the
OpenCV library, with the minimum interaction between the player and the
application.Itwillbenecessarytopreparethesystembeforethegamestarts,
setting the mobile at a proper height and manually calculating all the corners
in order to detect the board.
Keywords
Computer vision, image processing, android, java, systems, automatics,
go, baduk, weiqi, AEGO, AMAGO, OpenCV, erode, dilate, Hough, Hough
circunferences, recording, gaussian blur, cross correlation, homography, pers-
pective, logic, noise, detection, false positive, false negative, mean, camera,
tripod, sgf, Lee Hajin.
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Indice
1. Introduccio´n 11
1.1. Reglas de juego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1.1. Puntuaci´on de una partida de Go . . . . . . . . . . . . 12
1.1.2. Captura de piedras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1.3. El Go en occidente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2. Descripci´on global del sistema 15
2.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2. Descripcio´n de la aplicaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3. Descripcio´n de la parte f´ısica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4. Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3. Interfaz de usuario 18
3.1. Reproducir partida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.1. Lista de partidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.2. Reproducci´on de la partida . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2. Grabar partida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.1. Detecci´on de esquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.2. Homograf´ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2.3. Detecci´on de movimientos . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4. Codificacio´n 24
4.1. Base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.2. Clases de apoyo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2.1. Game . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2.2. CompetitorPoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.3. Reproduccio´n de partida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.4. Visio´n por computador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4.1. Instalaci´on de OpenCV . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4.2. Detecci´on de esquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.4.3. Homograf´ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.4.4. C´alculo de homograf´ıa y competitorPoints . . . . . . . 36
4.4.5. Detecci´on de jugadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.4.6. Obtenci´on de votos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.4.7. Ganador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5. Pruebas y resultados 41
5.1. Primera Prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.1.1. Descripcio´n actual del sistema . . . . . . . . . . . . . . 41
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5.1.2. Descripcio´n de los resultados . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2. Segunda prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.2.1. Cambios aplicados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2.2. Descripcio´n de los resultados . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2.3. Experimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
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5.3. Ultimas pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3.1. Cambios aplicados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3.2. Descripcio´n de los resultados . . . . . . . . . . . . . . . 53
6. Conclusiones 56
6.1. Resultado final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.2. Limitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.3. Aprendizaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.4. Continuaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
A. Algoritmo de deteccio´n de capturas 60
B. M´etodo onCameraFrame 66
C. Co´digo de la aplicaci´on 73
Bibliograf´ıa 74
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Indice de figuras
1. Tablero de go con una partida en curso. . . . . . . . . . . . . . 11
2. Captura de piedras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3. Sistema en funcionamiento grabando una partida. . . . . . . . 17
4. Pantalla de presentaci´on con dos botones. . . . . . . . . . . . 18
5. Lista de partidas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6. Partida en proceso de reproduccio´n. . . . . . . . . . . . . . . 20
7. A la derecha el menu´ desplegable. . . . . . . . . . . . . . . . 20
8. Vista del menu´ principal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
9. Vista del menu´ principal cuando se esta´ grabando la partida. 23
10. Diagrama representante de los calculos que se hacen dentro de
la clase Game. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
11. M´etodo calculaSiguienteMatriz. . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
12. Algoritmo del m´etodo calculaMuertas. . . . . . . . . . . . . . 27
13. Grid antes y despu´es de una jugada. . . . . . . . . . . . . . . 31
14. Diagrama de procesamiento de ima´genes. . . . . . . . . . . . 32
15. Circunferencias de Hough en el espacio de para´metros. . . . . 33
16. Distintas transformaciones proyectivas. . . . . . . . . . . . . . 35
17. Procesado de la imagen durante la detecci´on de jugadas. . . . 37
18. Efectos de dilataci´on y erosi´on. . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
19. Algoritmo de obtenci´on de votos. . . . . . . . . . . . . . . . . 38
20. Secuencia que detecta falsos positivos. . . . . . . . . . . . . . 39
21. Pasos a seguir con el ganador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
22. Deteccio´n de las cuatro esquinas del tablero (puntos rosas). . . 41
23. Deteccio´n de todas las intersecciones del tablero. . . . . . . . . 42
24. Primer movimiento de una partida (marcado en rojo). . . . . . 42
25. Antes de capturar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
26. Captura de la piedra (no´tese la desaparicio´n del c´ıruclo rojo). 43
27. La piedra negra no es detectada hasta pasados 10 segundos. . 44
28. Falsopositivo(C´ırculoenrojomarcandounapiedrainexistente). 45
29. Partida de 142 movimientos detectada sin ningu´n fallo. . . . . 47
30. Partida de m´as de 200 movimientos a punto de terminar. . . . 48
31. Jugadas interesantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
32. Ko en la esquina superior derecha. . . . . . . . . . . . . . . . . 50
33. Movimiento dif´ıcil de detectar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
34. Co´digo corregido para evitar el IndexOutOfBoundsException. 52
35. The 12th Jeongkwanjang Cup. Main Round, played March 26,
2011. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
36. The 14th Women’s Kuksu. Semi-finals, played January 22, 2009. 55
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