Satranç oyunu için bilgisayarla görme tabanlı hamle algılama ve yorumlama sistemi

Abstract

Bu çalışmada, satranç oyununda yapılan hamlelerin gerçek zamanlı olarak tespit edilmesi ve yorumlanmasına olanak veren bilgisayarla görme tabanlı bir izleme sistem geliştirilmiştir. Bu sistem ile satranç müsabakalarındaki hakemlerin karar verme süreçlerinin desteklenmesi planlanmaktadır. Sistemin mekanik bölümü için satranç tahtasını tepeden gören bir izleme düzeneği geliştirilmiş olup bu düzenekte bir RGB web kamerası ve bir dizüstü bilgisayar yer almaktadır. Sistemin yazılım bölümü ise herhangi bir üçüncü parti satranç motoru kullanılmadan sadece Matlab programlama ortamında geliştirilmiştir. Önerilen sistem, hamle algılama ve hamle yorumlama işlevlerini ayrı ayrı yerine getirmektedir. Hamle algılama bölümünde kamera aracılığıyla elde edilen anlık görüntüler sırasıyla işlenerek hamle tespiti yapılmış, satranç taşlarının konum ve renk bilgisi belirlenmiştir. Bu aşamada ayrıca, satranç tahtasının geometrik olarak düzeltilmesi ve görüntü kırpma gibi ön işlemler de yer almaktadır. Hamle yorumlama bölümünde ise, hamle sırasının ve geçerliliğinin belirlenmesi, geçersiz bir hamle yapılması halinde ilgili uyarı mesajlarının verilmesi sağlanmıştır. Ayrıca, oyundan elde edilen verilerin iki boyutlu olarak görselleştirilmesi ve hamle kayıtlarının saklanması da sağlanmıştır. Geliştirilen sistem, her biri 100‟er özdeş hamleden oluşan ancak farklı ışık koşullarında oynanan üç oyun senaryosu ile test edilmiştir. Elde edilen hamle algılama ve yorumlama başarıları her bir oyun için sırasıyla %96, %98 ve %95 olarak hesaplanmıştır. Sistemin yüksek doğrulukla çalışması için bazı kısıtlar mevcut olup bunlar; satranç taşlarının renklerinin birbirlerine çok yakın olmaması, oyun esnasında ortam ışığının sabit kalması ve kamera açısının ve konumunun sabit tutulması, olarak sıralanabilir.

In this study, a real time computer vision based tracking system that enables to detect and interpret moves in a chess game is developed. With this system, it has planned to support the decision making processes of referees in chess matches. For the mechanical part of the system, a setup is established, which is positioned over the chess board and includes a RGB web camera and a laptop computer. For the software part, all the implementations are carried out with Matlab programming environment without using any third party chess engine. The proposed system performs move detection and interpretation processes individually. In move detection part, snapshots taken by the camera are processed one by one. For each snapshot, color and position of each chess piece are identified. This stage also enables the preprocessing steps such as geometric rectification of chess board and image cropping. In move interpretation part, move turns and the validation of the moves are identified. Illegal moves are notified by the system. Besides, the results are visualized in a 2D environment and logged. The system was tested with three game scenarios where each game is composed of 100 identical moves but played under different illumination conditions. The accuracies of move detection and interpretation are computed to be 96%, 98% and 95% for each scenario, respectively. There are some limitations for the system to work with high accuracy; the colors of the chess pieces are not very close to each other, the ambient light remains constant during the game and the camera angle and position are kept constant.