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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林士涵
研究生(外文):LIN SHIH HAN
論文名稱:嵌入式系統架構實現即時追熱系統
論文名稱(外文):Design and Implementation of Real Time Thermal Tacking system
指導教授:許毅然許毅然引用關係彭守道彭守道引用關係
指導教授(外文):HSU I JANPENG SHOU TAO
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:嵌入式系統熱影像儀追蹤系統
外文關鍵詞:DesignThermalTacking
相關次數:
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本研究的目的在於完成一個針對熱源的追蹤系統,並以FPGA為控制器,不但節省電力,且體積小攜帶方便,可以架設在移動裝置之上,使得追熱系統的監控範圍大大提升。熱影像儀最大優點,在於它不受環境明暗度的影響,加上所有的物質凡所處溫度高於絕對溫度零度以上,物體皆會因內部分子振動而有強弱不等之熱幅射。故使用熱影像儀作為熱源之追蹤工具最適合不過。本研究以熱影像儀感測器作為追熱的感測器並透過影像擷取完成影像處理與熱源位置計算的工作,再配合由AC伺服馬達所架構的旋轉平台,控制熱影像儀使熱源影像落在畫面中心,對熱源目標作追蹤捕捉的動作。
本系統使用Altera DE2發展板做為硬體平台,以VerilogHTL硬體描述語言與高度整合性的SoPC Builder實現嵌入式之熱影像追蹤系統,本獨立系統平台可達到體積小型化及低成本等要求,將可運用於多種視訊監視系統。
The major advantages of the thermal tracking system are that the system won’t be affected by the shading value and all substances that their temperatures are higher than the absolute temperature zero emit the thermal radiation. So using the thermal imager for tracking system is very proper. In this paper, the thermal imager is used to sense the temperature and capture the images. After processing the images and calculating the position of heat source through the image capture, use the AC servomotor and the camera lens to follow the thermal object.
The design and implementation of this embedded image processing system for motion detection is based on an Altera DE2 development board using highly integrated SOPC builder. The experiment result shows this system can fulfill the demand of compact size, and low cost.
摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目次 iv
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3相關文獻回顧 3
1.4論文架構 4
第二章 系統基礎理論 5
2.1尋找熱源的問題 5
2.2紅外線溫度感測原理與應用 6
2.3紅外線溫度計的特性與量測原理 7
2.4紅外線熱像儀 9
2.5數位影像處理 11
2.5.1 VGA標準簡介 11
2.5.2 視訊的更新 13
2.5.3 Video DAC元件介紹 14
2.5.4 Video DAC元件資料取樣模式 15
2.5.5 影像二質化 17
2.6色彩空間的轉換 20
2.6.1 RGB色彩空間 21
2.6.2 HSI色彩空間 22
2.6.3 YCbCr色彩空間 24
2.7 Jacobian修正法則 25
第三章 SOPC架構下熱源追蹤系統的設計 28
3.1 軟體流程 29
3.2 熱影像的擷取 30
3.2.1 影像格式的轉換 31
3.3 找出熱源所在位置 34
3.4 熱源中心點的尋找 35
3.5 特殊情況的處理 38
3.5.1 多熱源的狀況 38
3.5.2 熱度較高與熱源範圍較大的選擇問題 39
3.5.3 熱源重疊 43
3.6 SOPC發展環境 45
3.6.1 Nios_II微處理器 46
3.6.2 Avalon Bus 47
3.6.3 Nios_II系統之規劃與實現 48
第四章 系統架構 51
4.1 系統流程 53
4.2 系統的軟硬體 56
4.2.1 DE2發展版 57
4.2.2 Cyclone II FPGA晶片特色 58
4.3 DAC元件詳細介紹 60
4.3.1 Quartus II編譯合成軟體 62
4.3.2 Nios II IDE 64
4.4紅外線熱影像儀 67
4.5 AC伺服馬達 69
4.6 二軸平台 70
第五章 實驗結果與討論 71
5.1以高溫物體(烙鐵)為目標物固定追蹤 72
5.2在黑暗中追蹤熱源目標物(拳頭) 77
5.3繞圓追蹤 80
第六章 結論與未來展望 84
參考文獻 86
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