(3.237.178.91) 您好!臺灣時間:2021/03/07 02:22
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:徐振祥
研究生(外文):Syu, Jhen-Siang
論文名稱:高速即時立體視覺追蹤目標系統之設計與實現
論文名稱(外文):Design and Implementation of High Speed Real-Time Stereo Vision Tracking Object System
指導教授:許毅然許毅然引用關係
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:立體視覺FPGA色彩空間
外文關鍵詞:stereo visionFPGAcolor space
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:183
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
我們在使用3C攝影機相關產品,舉凡照相手機、照相機、監視器、網路攝影機…等等,都會有一個共同的現象,在攝影畫面上因物體移動速度過快,造成影像失真模糊和畫面上物體瞬移的現象,會造成這些現象的因素,就是因為frame rate執行畫面更新速度的不足。
為了解決這個問題,我們構想將frame rate提升至60個frame/sec以上,超越人眼所能看到影像視覺頻率,完成高速即時影像,解決了動態影像不易追蹤辨識目標物的困難點,讓機器視覺更廣泛應用,且在人工智慧領域上使機器平台完成人們無法完成的作業,提升系統效能、功能及應用領域。
本論文研究的目的將實現即時立體視覺系統控制自走車來追蹤目標,系統採用雙眼立體視覺架構,偵測自走車與目標物實際距離、即時鎖定目標物行進方向並保持固定距離。我們以FPGA(Field Programmable Gate Array)實現了具有即時立體視覺目標追蹤系統之設計與驗證工作,並且以320×256解析度把畫面更新速度提升到166 fps(frames per second),改善傳統立體視覺系統在影像處理上速度慢的現象,克服了無法即時處理影像的缺點。賦予自走車具有視覺感知的能力,並且使系統平台具有高速即時影像處理之優點,完成高速即時立體視覺追蹤目標系統。
ABSTRACT

A common phenomenon has been found to occur during the usage of consumer electronic products such as camera phones, digital cameras, surveillance systems, and webcams. When the movement speed of the object across the camera screen is too quick, image distortion, blurriness and transience object shift will occur. The main factor that leads to this phenomenon is the insufficient frame rate of the screen.
To resolve this problem, we attempted to increase the frame rate to over 60 fps , which is beyond the image visual frequency of the human eye. At this rate, high-speed real-time images can be achieved, effectively resolving the difficulty of tracking and identifying target objects in motion video. This will also allow for the widespread application of machine vision/computer vision technologies. Furthermore, in the field of artificial intelligence, it can be utilized to aid machine platforms complete tasks beyond the reach of humans and further enhance system efficiency, functionality and application.
The purpose of this research is to construct a real-time 3D visually-controlled self-propelled vehicle for the tracking of target objects. The system employs a binocular stereo vision to detect the actual distance between the vehicle and the target object, and features real-time lock-in with the target object to maintain distance and direction. We implemented FPGA (Field Programmable Gate Array) to realize the design and verification of real-time 3D visual target object-tracking systems. In addition, the resolution of 320X256 was utilized to increase the frame refresh rate to 166 fps . This improved the slow image processing rates of previous systems, and further overcame the inability of the real-time processing of images. This grants self-propelled vehicles and the system platform with visual perception and high-speed real-time 3D functionality for the visual tracking of target objects.
目  次
摘要 iv
英文摘要 v
誌謝 vii
目次 viii
表目錄 xi
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研就動機與目的 3
1.3 研究方法與步驟 4
1.4 論文架構 5
第二章 影像理論與原理分析 7
2.1攝影機 7
2.2彩色濾波陣列 10
2.3 CMOS影像輸出格式 11
2.3.1 NTSC 12
2.3.2 PAL 12
2.3.3 SECAM 13
2.4數位影像介紹 13
2.5 RGB影像 14
2.6 VGA標準原理簡介 16
2.7色彩空間轉換 17
2.7.1 RGB色彩空間 17
2.7.2 YCbCr色彩空間 18
2.7.3 YIQ色彩空間 19
2.8 雙線性內插法 20
2.9 二值化 21
2.10目標物重心計算 23
2.11邏輯運算 25
2.12視訊更新 27
第三章 立體視覺測距與跳點模式 29
3.1雙眼擺設方式 29
3.2跳點模式 30
3.3三角測距法 34
3.3.1 立體視覺原理 34
3.3.2 立體視覺與三度空間距離量測 35
3.4有效畫面限定 37
3.4.1 Sobel 邊緣偵測 38
第四章 系統架構 41
4.1設計與實現 41
4.2 SOPC發展環境 41
4.3系統架構 42
4.4車體結構 43
4.5開發平台 44
4.5.1 Cyclone II FPGA 晶片特色 45
4.5.2 DE2-70發展版(DAC元件介紹) 46
4.5.3 CMOS攝影機 47
4.6馬達驅動晶片 51
4.7馬達驅動電路 52
4.8系統動作流程 52
4.9 FPGA設計 54
4.9.1 硬體描述語言 54
4.9.2 Quartus II編譯合成軟體 56
4.10 TFT-LCD 顯示器 58
第五章 實驗結果與討論 62
5.1畫面更新速度 62
5.2最小安全視野距離 64
5.3即時立體視覺追蹤實驗 66
5.4討論 70
第六章 結果與未來展望 72
6.1結論 72
6.2未來展望 73
參考文獻 74
參考文獻
[1] A. D. Kulkarni, Computer Vision and Fuzzy-Neural Systems, Prentice Hall,
Inc., 2001.
[2] D. Marr and T. Poggio, Cooperative Computation of Stereo Disparity,
Science,Vol. 194, pp. 283-287, 1976.
[3] S. T. Barnard and W. B. Thompson, Disparity Analysis of Images, IEEE
Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 2, pp.
330-340,1980.
[4] K. William Pratt, Digital Image Processing, John Wiley & Sons, Inc., 1978.
[5] Y. Shirai and H. Inoue, Guiding a Robot by Visual Feedback in Assembling
Tasks, Pattern Recognition, Vol. 5, pp. 99-108, 1973.
[6] A. C. Sanderson and L. E. Weiss, Image-based visual servo control using
relational graph error signals, Proceedings of the IEEE International
Conference on Robotics and Automation, pp. 1074–1077, 1980.
[7] S. Hutchinson, G. D. Hager, and P. I. Corke, A Tutorial on Visual Servo
Control, IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 12, No. 5,
pp.651-670, 1996.
[8] 陳彥良,即時立體視覺追蹤系統,中原大學機械工程學系碩士論文,民國
92年。
[9] 傅培耕,即時物體追蹤之立體視覺導引自走車,中原大學機械工程研究所
碩士論文,民國93年。
[10] 鍾書銘,以SOPC實現強健性彩色影像物體追蹤及移動預測系統,國立成
功大學電機工程研究所碩士論文,民國92年。
[11] 蔡蘇威,使用嵌入式系統於影像動態偵測之設計與實現,南台科技大學電
機工程研究所碩士學位論文,民國95年。
[12] 王碩裕,不穩定亮度變化之即時影像追蹤色彩系統演算法研究,中原大學
機械工程研究所碩士論文,民國91年。
[13] Wikimedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Charge-coupled_device
[14] 張俊隆、蔡雅惠、吳兆棋,機器人視覺技術與應用概論,智慧機器人技術
專輯,機機械工業雜誌281期,民國95年。
[15] 李奇,Visual C++6基礎與程式架構篇,ISBN:957-8260-88-1,文魁資訊
股份有限公司,民國88年。
[16] Homepage, http://www.xdp.it/cximage.htm

[17] PanasonicWV-CP470Series, Datasheet, Panasonic Company, 2001.
[18] ADV7181B, Datasheet, Analog Devices, Inc., 2005.
[19] DE2 Development and Education Board User Manual, Altera Corporation,
2006.
[20] ADV7123, Datasheet, Analog Devices, Inc., 2002.
[21] 黃英叡、黃稚存,Verilog硬體描述語言,ISBN:986-154-104-7,培生教育
出版集團,民國94年。
[22] 簡弘倫,Verilog晶片設計─使用Modelsim,ISBN:986-125-557-5,文魁資
訊股份有限公司,民國94年。
[23] Quartus II Handbook, Altera Corporation, 2004.
[24] ITU-R BT.656-4,Interfaces for Digital Component Video Signals in 525-Line and 625-line Television System Operating at The 4:2:2 Level of Recommendation ITU-R BT.601, 1998
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 11. 李孟訓,2007,提昇台灣農業生物科技產業競爭優勢關鍵成功因素及其策略之研究,農業經濟半年刊, 82 期,頁107-156。
2. 歐陽鍾玲,1986,識覺及認知,地理教育,12,100-102。
3. 林韋秀、廖學誠,2005,汐止地區店家的洪患災害識覺及調適行為之研究,中華水土保持學報,36(4),413-427。
4. 林子雯,2000,成人學生角色扮演、社會支持與幸福感之相關研究,正修學報,13,269-290。
5. 黃朝恩,2000,人類活動所激化的自然災害,環境教育季刊,41,49-56。
6. 曾文志,2007,大一學生歷經創傷事件與復原力模式之研究,國立臺灣師範大學教育心理與輔導學系教育心理學報,39(2),317-334。
7. 廖楷民,2009,從風險認知角度分析民眾備災心理-以地震災害為例,科技發展政策報導,2,76-82。
8. 陳樹群、吳俊毅、黃柏璁、陳振宇、林裕益,2009,工程與非工程方法之土石流災害風險管理-以松鶴地區為例,中華水土保持學報,40(1),23-37。
9. 陸洛、黃茂丁、高旭繁,2005,工作與家庭的雙向衝突:前因、後果及調節變項之探討,應用心理研究,27,133-166。
10. 許文耀,2003,資源流失、因應、社會支持與九二一地震災民的心理症狀之關係,中華心理學刊,45(3),263-277。
11. 3. 陳超明,鎂合金的高速超塑性成形技術,工業材料,第168期,第102-104頁,2001
12. 徐享崑、劉豐壽、鄭昌奇,1995,臺灣地區地層下陷之現況、成因與對策,臺灣水利,171,19-29。
13. 李新民、陳密桃,2007a,融入式生命教育課程對在職幼兒教師心理幸福感之提升效果,課程與教學季刊,10(4),123-140。
14. 吳榮平,2000,環境災害分析及應變策略評估,中央警察大學學報,36,435-456。
15. 曹建宇、張長義,2008,地震災害經驗與調適行為之比較研究-以台南縣白河、台中縣東勢居民為例,華岡地理學報,21,52-75。
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔