臺灣博碩士論文加值系統

本研究是發展一部能對特定的動態目標物進行辨識及攔截之智慧型自走車。於自走車上設置一架CCD攝影機以擷取目標物之影像，將所擷取之影像傳送至監控電腦端，進行即時影像處理並求得控制訊號，透過色彩篩選與形狀重心運算技術，以求得目標物在影像上的位置及速度。應用模糊理論結合PID回授控制方法求得自走車執行攔截任務之控制訊號，藉由無線傳輸模組接收目標物的影像資訊並且傳送控制訊號至自走車。本研究之自走車包含CCD影像次系統、結構及驅動次系統、無線通訊傳輸次系統、微控制器及資料處理次系統。為達到快速及準確的攔截，將車上CCD所擷取的大量影像資訊傳回主控電腦端進行處理，並把所的求出之控制訊號再傳回自走車上之微控制器，以持續並穩定的對目標物進行鎖定攔截。本研究設計概念是以電腦模擬及硬體實驗來得到適合及成功的結果，測試的案件將於論文中展示此研究策略的效用。

The objective of this study is to develop a smart robot car which can identify and intercept a specified moving target. A CCD camera is placed on the car to capture the target image, which is then sent to a monitoring PC for real-time image processing and control signal generation. Through color screening and shape centering technique, the location and the speed of the target are estimated. Fuzzy theory coupled with PID feedback control method is applied to generate tracking signal for the robot car to perform intercepting maneuver. Both the target image and the control signal are received from and transmitted to the robot car via wireless communication hardware. The robot car built in this research includes CCD camera imaging subsystem, structure and power drive subsystem, infrared environmental sensing subsystem, wireless and radio transmission subsystem, and micro- controller and data handling subsystem. To achieve fast and accurate intercepting result, large amount of images of the target captured by on-board CCD camera is transmitted back to the monitoring PC. Also, the intercepting signal computed is sent back from PC to on-board micro-controller to maintain secured intercept objective. Computer simulation and hardware experiment of the study indicate successful and compatible results for the design concept. Test cases will be included in the papers to demonstrate the effectiveness of the procedures.

目 錄
中文摘要........................................................i
英文摘要.......................................................ii
目錄..........................................................iii
圖目錄.........................................................vi
表目錄.........................................................ix

第一章 緒論
1-1 前言.................................................1
1-2 文獻回顧.............................................1
1-3 論文大綱.............................................2
第二章 自走車系統架構及整合
2-1 內容簡介.............................................4
2-2 系統運作流程.........................................4
2-3 車體結構及動力驅動次系統.............................5
2-3-1 車體結構.......................................6
2-3-2 前輪轉向步進馬達...............................7
2-3-3 後輪驅動直流馬達...............................8
2-3-4電源供應器.....................................10
2-4 環境感測次系統 ......................................11
2-4-1 CCD攝影機.....................................11
2-4-2 紅外線感測器 ..................................12
2-5 無線傳輸次系統 ......................................13
2-5-1 無線影像傳輸模組..............................13
2-5-2 控制命令傳輸模組..............................14
2-6 主控電腦及影像處理次系統............................17
2-7 微控制處理器次系統..................................18
2-8 結語................................................21
第三章 影像處理及目標鎖定
3-1 內容簡介............................................23
3-2 全彩數位影像........................................24
3-3 顏色篩選及目標物影像分割............................25
3-3-1 R、G、B位元面灰階............................26
3-3-2 灰階分佈分析..................................27
3-3-3 影像分割及二值化..............................28
3-4 中值濾波器..........................................30
3-5 面積過濾與重心座標計算..............................31
3-6 多色彩之目標物鎖定範例..............................33
3-7 結語................................................35
第四章 模糊PID理論與自走車控制器之設計與模擬
4-1 內容簡介............................................36
4-2 模糊理論及模糊控制器................................36
4-2-1 模糊化........................................37
4-2-2 模糊規則庫....................................39
4-2-3 模糊推論引擎..................................39
4-2-4 解模糊化......................................40
4-3 PID控制器..........................................41
4-4 模糊PID控制器......................................42
4-5 自走車攔截控制模擬..................................43
4-5-1 自走車運動方程式..............................43
4-5-2 目標物位置估測................................45
4-5-3 控制器之設計..................................47
4-5-4 攔截實驗之模擬................................50
4-6 結語................................................57
第五章 自走車攔截實驗結果與分析
5-1 內容簡介............................................58
5-2 實驗介紹............................................58
5-3 攔截實驗結果與模擬之比較............................59
5-4 實驗討論............................................66
第六章 結論及未來發展
6-1 結論................................................68
6-1 未來發展............................................68
參考文獻.......................................................69

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