臺灣博碩士論文加值系統

目前電腦視覺輔助之車輛行車監控系統已趨成熟，但尚須駕駛者轉移部分專注力於汽車上LCD顯示器，才能獲得即時輔助資訊，這對於行車安全上有著一定程度的影響。若將輔助資訊直接且即時投射於車輛擋風玻璃上，並不影響駕駛者視線規範下，則使用上的效果必會更加顯著。本篇論文針對行車安全監控之駕駛者擋風玻璃警示系統進行研究，將車道障礙物資訊顯示於車輛擋風玻璃上。藉由偵測到之車道障礙物之位置資訊，透過系統數學模型求得駕駛者與障礙物之視線方程式，進而求得視線方程式與擋風玻璃之交點，再同步驅動雷射投射裝置將警告資訊投射於此位置，讓駕駛者得以直接藉由該雷射投影點看到後方車道障礙物，以達到有效警示目的，有助於降低車禍發生率且增進行車安全。

Up to now, computer-assisted visual traffic surveillance system for vehicles has become popular. Most warning system requires the driver to view the warning message on the LCD monitor, which generates a certain degree of uncertainty on traffic safety. This paper aims to provide a unique warning system, which will display the obstacle appearing on the drive way on the windshield. The obstacle on the drive way is first detected by the image capture system, and by using the mathematical model to obtain the straight line between the obstacle and the head of the driver. After that, a real time laser projecting system will emit a warning dot on the point on the windshield which is the intersection between the obstacle and the driver’s head. The driver can effectively see the obstacle on the drive way by looking to the laser projected point on the windshield to reduce the possibility of accidents.

摘要 ...........................................I
Abstract ...................................II
致謝 ...........................................III
圖目錄 ...........................................VI
表目錄 ...........................................VIII
第1章 緒論 ...................................1
1.1 研究動機及目的 ...........................1
1.2 文獻探討 ...........................1
1.3 警示系統之流程 ...........................4
1.4 章節簡介 ...........................6
第2章 基礎數學模式之建立 ...................7
2.1 座標系統之建立 ...........................7
2.2 座標系統之轉換 ...........................8
2.3 擋風玻璃之建立 ...........................10
2.3.1 虛擬擋風玻璃之建立 ...................10
2.3.2 虛擬擋風玻璃與視線之交點 ...........12
2.3.3 曲面擋風玻璃之建立 ...................15
2.3.4 曲面擋風玻璃與視線之交點 ...........17
第3章 時間補償與系統模擬 ...................19
3.1 路徑預測 ...........................19
3.1.1 一階路徑預測 ...........................19
3.1.2 二階路徑預測 ...........................20
3.2 系統時間補償 ...........................21
3.3 模擬軟體 ...........................22
3.3.1 軟體介面 ...........................22
3.3.2 系統模擬 ...........................26
第4章 雷射投影機構 ...........................34
4.1 雷射投影裝置之目的與需求 ...........34
4.2 雷射投影裝置之裝設位置探討 ...........35
4.2.1 擋風玻璃警告之範圍 ...................36
4.2.2 雷射投影機構之裝設位置 ...................41
4.3 雷射投影機構之電控系統 ...................44
4.3.1 輸出伺服馬達轉角資訊 ...................44
4.3.2 雷射投影機構之電控系統 ...................45
4.3.3 雷射投影機構之電控軟體 ...................48
第5章 警示系統實驗與平台架設 ...................49
5.1 平台架設 ...........................50
5.2 實驗結果數據與分析 ...................52
5.2.1 系統誤差量之實驗數據與分析 ...........52
5.2.2 驗證雷射裝置投射於視線與擋風玻璃之交點 ...59
第6章 結論及未來方向 ...........................61
6.1 結論 ...................................61
6.2 未來方向 ...........................62
參考文獻 ...................................63
附錄 ...........................................64
附錄一 ...........................................64
附錄二 ...........................................66
附錄三 ...........................................67
作者簡介 ...................................68

[1] 孫瑞鴻，「以電腦視覺為基礎之行車安全輔助系統」，資訊工程學系碩士論文，亞洲大學，台中，2008。

[2] 冷玉琦，「機械視覺於道路駕駛偏航檢知系統之研究」，航空太空工程學系碩士論文，國立成功大學，台南，2009。

[3] 林全財，「影像處理與電腦視覺技術應用於駕駛輔助系統之研究」，電機與控制工程學系博士論文，國立交通大學，新竹，2009。

[4] Wei, Y., Meng, H. D., Zhang, H. and Wang, X. Q. “Vehicle Frontal Collision Warning System based on Improved Target Tracking and Threat Assessment,” Proceedings of the IEEE Intelligent Transportation Systems Conference, Seattle, WA, USA, Sept. 30 – Oct. 3, 2007.

[5] Matsumoto, M. and Harada, T. “Field Watch Apparatus,” U.S. Patent, 20100141414, Dec. 3, 2009.

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[7] Litvin, F. L. and Fuentes, A. “Gear Geometry and Applied Theory,” Cambridge University Press, USA, 2004.

[8] Chivate, P. N. and Jablokow, A. G. “Review of Surface Representations and Fitting for Reverse Engineering,” Computer Integrated Manufacturing System Vol. 8, No. 3, pp. 193-204, 1995.

[9] 戴義國與蔡新春編著，數值分析(數值方法)，文京圖書有限公司，1989。

[10] Futaba S3102 伺服馬達，URL：
http://www.espritmodel.com/browseproducts/Futaba-S3102-Servo.HTML

[11] Quest 3D軟體，URL：http://www.quest3d.com/