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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:曹耀升
研究生(外文):Yao-Sheng Tsao
論文名稱:影像辨識及其在移動式機器人之應用
論文名稱(外文):Image identification and its application to mobile robot
指導教授:蘇國和
指導教授(外文):Kuo-Ho Su
口試委員:黃正自魏榮宗
口試委員(外文):J.-T. HuangWai Rong-Jong
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:數位機電科技研究所
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
中文關鍵詞:不變矩影像辨識移動式機器人模糊法則
外文關鍵詞:Moment InvariantsImage IdentificationMobile RobotFuzzy Rules
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本論文在研究模糊理論與圖樣聚類演算法,旨在設計一種結合兩者優點之影像辨識的簡易實現方法。本論文提出的架構,是以模糊推理修正不變矩分類的盲點,然仍保有不變矩分類之簡易優點,達到互補的效果,使輪式機器人(CHM-R)具有影像追蹤的能力。本論文提出的影像追蹤過程包括,第一步驟:對前置處理後的影像,進行後級處理(圖樣辨識),其辨識流程為每隔固定時間捕捉一次影像,透過分類運算,得到類別之不變矩值與共變異數值,然後與內建的樣本圖樣做貝式分類計算,可得到不變矩的相似度值,依此計算出將來實體機器人需要轉彎的角度,重覆上步驟,直到類別出現;第二步驟:計算位置之不變矩值與共變異數值,然後與內建的樣本圖樣做貝式分類計算,可得到位置相似度值;第三步驟:啟動模糊推理引擎,利用步驟二計算出來的位置相似度值與內建的模糊規則庫,將來實體機器人需要轉彎的角度計算出來。重覆上述步驟,不斷地計算新的轉彎角度,將來以此設計概念植入到實體機器人可達到影像追蹤的目的。本論文,已成功結合模糊與不變矩分類的辨識方法研究,並在Matlab下,完成多種圖樣之模擬追蹤,後續之自我調適能力的改善與實現之實務問題,值得進一步投入研究。
In this thesis, the fuzzy theorem and pattern clustering algorithm are studied to provide the image recognition of a mobile robot (CHM-R). The proposed architecture comprises a fuzzy inference engine and a simple moment invariant method. The former is utilized to remedy the feature vector error which is generated from the moment invariant method. However, the simple implementation merit is still held. In the proposed image tracking process, three steps are included: 1) Clustering recognition: Utilize the moment invariant method to calculate the moment invariant and covariance values of the captured image every samplinginterval. Then the similarity function can be obtained through the Bayes classifier by comparing with the built-in sampling pattern. Finally, the turning angle of the robot can be calculated. Repeating this step until the desired pattern appears. 2) Position recognition: Utilize the moment invariant method to calculate the moment invariant and covariance values of the captured image every sampling time. Then the similarity function can be obtained through the Bayes classifier by comparing with the built-in sampling pattern. 3) Enable the fuzzy inference engine to calculate the turning angle of the robot by the information of similarity function and the built-in fuzzy rules. Repeating above steps, until the tracking object appears. This thesis has successfully combined the fuzzy theorem and moment invariant method to provide the image recognition of a mobile robot. The effectiveness of the proposed architecture is verified by Matlab simulation and its merit is easy to be implemented. The self-adaptive topics and other practical issues are worthy of further research.
摘 要 I
誌 謝 IV
目 錄 VI
圖索引 VII
表索引 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 4
1.3 文獻回顧 6
1.4 論文架構 7
第二章 設計方法 8
2.1 圖樣辨識方法 8
2.1.1 圖樣特徵選取 8
2.1.2 分類與聚類演算法則 10
2.1.3 常見的實現方法 16
2.2 模糊理論 20
2.2.1 模糊命題 22
2.2.2 模糊規則庫 23
2.3 以不變矩特徵值為基礎之模糊圖樣識別 24
2.3.1 不變矩圖像辨識 24
2.3.2 加入模糊推理引擎之不變矩圖像辨識 26
第三章 實作平台 32
3.1 硬體架構 32
3.1.1 機械系統 38
3.1.2 馬達特性 40
3.1.3 齒輪頭特性 41
3.1.4 機器人電子系統 42
3.2 軟體架構 44
3.2.1 機器人軟體系統 44
第四章 結果與討論 45
4.1 圖樣類別辨識 45
4.2 圖樣位置辨識(左、中、右) 48
4.3 Visual C++程式 56
4.4 與其他辨識方法的比較 65
4.5結果討論 65
第五章 結論 66
5.1 總結 66
5.2 未來發展 66
參考文獻 67


[1]王文俊,“認識Fuzzy”,全華科技圖書,90年9月。
[2]張詩言 編著,”FUZZY入門 人類思維新視界 模糊理論”,全欣科技圖書。
[3]繆紹綱 編著,”數位影像處理 活用Matlab”,全華科技圖書。
[4]容丕達,”以影像辨識導引UAV飛行”,國立成功大學航空太空工程學系博士論文,97年7月。
[5]”Visual Pattern Recognition by Moment Invariants*”, MING-KUEI HUt SENIOR MEMBER, IRE, 1962.
[6]林傳生 編著,”Matlab之使用與應用”,儒林圖書公司。
[7]陳冠宇、俞牧之、曾彥博、張文龍、鄧治東,”自主行動機器人之立體視覺影像避障與控制”,中國機械工程學會第二十六屆全國學術研討會論文集,中華民國九十八年十一月二十日、二十一日。
[8]林祥和,”以視覺系統引導機械手臂對移動物進行追蹤之研究”,南台科技大學機械工程研究所碩士學位論文,中華民國九十五年七月。
[9]林其禹、張進億、彭小佳,”基於影像伺服之移動物體追蹤與夾取”,中國機械工程學會第二十六屆全國學術研討會論文集,中華民國九十八年十一月二十日、二十一日。
[10]石昭玲,”以影像內涵之形狀及色彩為基礎的影像檢索系統”,國立交通大學資訊科學系博士論文,中華民國九十一年六月。
[11]蔡尚錚,”以視覺為主的智慧型車輛導航之研究”,國立東華大學電機工程研究所碩士論文,中華民國九十一年七月。
[12]錢鉦津,”模糊控制之立體視覺影像追蹤系統”,94年7月。
[13]Experiment of intelligent wheelchair "TAO Aicle" at the EXPO 2005 AICHI JAPAN, VOL.2006;NO.;PAGE.1A1-E01(2006)。
[14]http://www.geekg.com/node/1891
[15]飆機器人,http://www.playrobot.com/home_index.htm
[16]華亨科技,http://www.hhnet.com.tw/
[17]CHM-R機器人手冊,華亨科技股份有限公司。
[18]http://www.docin.com/p-9691222.html#
[19]MATLAB,http://www.mathworks.com/
[20]鈦思科技,http://www.terasoft.com.tw/
[21]MICHAEL NEGNEVITSJY 原著 顧力栩、沈晉惠 等譯,”人工智慧系統導論(第二版)”,全華科技圖書,97年12月。

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