臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
在本論文中，主要研究利用光學滑鼠的光學感測器在車輛移動距離偵測的應用，根據光學滑鼠擷取接觸面陰影灰階照片經比對後可判斷光學滑鼠移動方向與距離的理論，我們設計一個簡單的光學量測系統，其中包括透鏡與照明光源的選擇。並針對一般市售轎車、休旅車、小貨車量測各種車輛後照鏡至底盤高度並選擇適合上述所有車輛的高度尺寸，模擬此系統裝置於車輛情況。藉由模擬與實驗的結果，我們可以探討系統設計是否可合乎達到需求。
定位在導航上佔有重要的地位，導航會隨著定位的準確性而有所誤差，以目前全球衛星定位系統利用差分定位(Differential GPS：DGPS)，可達1~5m之定位精度，但衛星訊號易受到遮敝物、軍事演習/戰爭、氣候/電離層等影響而產生訊號漂移現象。利用光學量測系統定位可避免訊號漂移情形產生。
因此在本論文中，我們假設不同路面的模擬，經光學感測器拍照進行畫面比對計算後，由USB界面傳輸訊號至電腦，即可由電腦軟體輸出物體移動方向與距離。利用我們的裝置去量測，然後經由實驗來分析得到數據，從多次的實驗中討論可行性與準確性，並且提供將來繼續研究的依據。

Abstract
In this thesis, the main research is devoted to using optical mouse’s optical sensor and application in vehicle moving distance measurement. According to optical mouse theory of picks up the contact face shadow gray scale picture and compared to be possible to judge optical mouse travel direction and the distance, we developed an optical system about lens and illumination light choice. In addition we aim at the common market passenger vehicle, sport utility vehicle, pickup truck measurement each kind of vehicles rear view mirror to the chassis height and the choice highly the size, simulates this system installment to the vehicles situation. Therefore, the comparison between simulation and experiment could be discussed with result and we may discuss the system design whether can conform with achieves the demand.
Locates holds the important status in the navigation, the navigation can have an error along with the localization accuracy, by present global positioning system use difference localization (Differential GPS: DGPS), may reach of pointing accuracy the 1~5m, but the satellite signal is easy to receive delay influence and so on thing, military exercise/war, climate/ionized layer has the signal drifting phenomenon. It can avoid the signal drifting situation production for using optical measurement system localization.
Therefore In this thesis, our supposition different road surface simulation, photographs after optical sensor element carries on the picture to compare after calculates, by the USB contact surface transmission signal to the computer, then outputs the object travel direction and the distance by the computer software. Uses our system measurement, then by way of tests analyzes obtains the data, discusses the feasibility and the accuracy from the many times experiment, and provides the basis which the future will continue to study.

目 錄
口試簽名頁…………………………………………………………………Ⅰ
博碩士論文授權書…………………………………………………………Ⅱ
中文摘要……………………………………………………………………Ⅲ
英文摘要……………………………………………………………………Ⅳ
誌謝…………………………………………………………………………Ⅴ
目錄…………………………………………………………………………Ⅵ
表目錄………………………………………………………………………Ⅸ
圖目錄………………………………………………………………………Ⅹ
第一章 緒論
1-1 前言……………………………………………………..……...…1
1-2 研究動機與目的………………………………………….………3
1-3 研究方法…………………………………………………….……5
1-4 論文架構…………………………………………………….……5
第二章 系統原理與元件
2-1 光學滑鼠原理介紹…………………………………………….....7
2-1-1 作動原理…………………………………………………..........7
2-1-2 光學成像路徑...…………………………………...……….…...9
2-1-3 光學感測器與接觸面高度距離………………………………10
2-2 光學感測器 Agilent ANDS-2051特點…………………….…..14
2-2-1 精確移動…………………………………………..……….….15
2-2-2 精確度...……………………..……….….…….…..…………..15
2-3 透鏡原理.…………………………………………..……………17
第三章 系統架構與設計
3-1 光學平台系統架構…………………………………………..….23
3-1-1 照明光源選擇……………………………………..…….……25
3-2 車輛裝置高度移動距離確認……………………..……….....…27
3-3 實際路面模擬系統架構………………………………….…..…28
3-4 光學感測器架設高度距離操作條件……………..……….....…29
第四章 研究結果分析
4-1 光學平台模擬系統…………………………………………..….31
4-2 車輛裝置高度移動距離確認實驗……………………….……..33
4-3 實際路面模擬實驗……………………………...………………35
4-3-1 室內大理石……………………………………..…………….35
4-3-2 室外柏油白天有陽光有陰影……….……………………..…41
4-3-3 室外白天柏油有陽光無陰影………………………….…..…44
4-3-4 室外晚上柏油……………………………………………...…46
第五章 結論
5-1 USB介面資料讀取………………………………….…..…….50
5-2 不同種類路面實驗……………………………………...………50
5-3 增加影像辨視判斷路面種類…………………………….…..…50
5-4 使用高性能光學感測器……………………………….……..…51
參考文獻………………………………………………………………….....52






















表目錄
表2.1 鏡片參考平面到接觸面高度距離操作條件……………………...11
表2.2 透鏡成像關係表…………………………………………………...18
表2.3 放大鏡倍率與焦距..…..…………………………………………...22
表3.1 車輛後照鏡至底盤高度尺寸表………………….……..…….…...28
表3.2 光學感測器架設高度距離操作條件…………….……..…….…...30












圖目錄
圖1.1 車輛訊息通信系統……………………………………..………..…1
圖1.2 DGPS基本傳送原理示意圖………………………………..………2
圖1.3 影響衛星訊號接收因素………………………………..………..…4
圖2.1 光學滑鼠內部結構圖 ……………………………………..………7
圖2.2 光學滑鼠作動示意圖……………………………………..……..8
圖2.3 光學感測器元件……………………………………………….…...8
圖2.4 光學感測器拍攝照片比較……………..……………………..……9
圖2.5 光學成像路徑………………………………………………..…….10
圖2.6 鏡片參考平面到接觸面高度距離………………………….…….11
圖2.7 接觸面解析度比較…………………………………………..……12
圖2.8 白色卷宗夾在不同光亮度下解析度……………..……..…......13
圖2.9 黑色複印紙在不同光亮度下解析度……………..……..…......13
圖2.10 光源波長響應圖………………………………………………..14
圖2.11 高速度移動偵測………………………………………………..16
圖2.12 光學滑鼠透鏡…………………………………………….…..…...17
圖2.13 凸透鏡成像原理………………………………………….….…18
圖2.14 凹透鏡成像原理………………………………….……….……18
圖2.15 視網膜成像……….………………………………………….….19
圖2.16 放大鏡的放大率…………………………………………………20
圖2.17 凸透鏡……………………………………………………………22
圖3.1 光學平台系統架構………………………………………………24
圖3.2 訊號擷取作業流程………………………………………………25
圖3.3 40瓦燈泡…...……………………………………………………25
圖3.4 3瓦小照明燈………………………………………….………....26
圖3.5 高亮度氪氣燈泡手電筒……………………………………26
圖3.6 車輛後照鏡至底盤高度距離……………………………………27
圖3.7 實際路面模擬系統架構…………………………………………29
圖4.1 光學平台模擬系統………………………………………………32
圖4.2 光學平台模擬實驗結果…………………………………………32
圖4.3 實際路面模擬系統……………………………..………………33
圖4.4 室內大理石「Z」字與光學感測器移動軌跡比較……..………33
圖4.5 室外柏油白天「Z」字與光學感測器移動軌跡比較…..………34
圖4.6 室外柏油晚上「Z」字與光學感測器移動軌跡比較…..………34
圖4.7 室內大理石路面1……………………………………..…………37
圖4.8 室內大理石路面2……………………………………..…………37
圖4.9 室內大理石實驗圖…………………………………………….…37
圖4.10 室內大理石路面1-Y軸實驗結果………………………………38
圖4.11 室內大理石路面2-Y軸實驗結果………………………………38
圖4.12 室內大理石路面1-X軸實驗結果………………………………39
圖4.13 室內大理石路面2-X軸實驗結果………………………………39
圖4.14 室內大理石平均偵測移動距離…………………………………40
圖4.15 Labview室內大理石平均偵測移動距離………………….……40
圖4.16 室外細柏油………………………………………………………41
圖4.17 室外粗柏油………………………………………………………42
圖4.18 室外柏油實驗圖 …………………………………….……….…42
圖4.19 室外細柏油-有陽光有陰影實驗結果……………….….…….…43
圖4.20 室外粗柏油-有陽光有陰影實驗結果……………….….…….…43
圖4.21 室外柏油-有陽光有陰影平均偵測移動距離……………….…..44
圖4.22 室外細柏油-有陽光無陰影實驗結果…………………….……..45
圖4.23 室外粗柏油-有陽光無陰影實驗結果…………………….……..45
圖4.24 室外柏油-有陽光無陰影平均偵測移動距離…………….……..46
圖4.25 室外晚上細柏油實驗結果…………………………….…….…..47
圖4.26 室外晚上粗柏油實驗結果……………………….…….………..47
圖4.27 室外晚上柏油平均偵測移動距離…………………….….……

參考文獻
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