跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.14.91) 您好!臺灣時間:2025/02/19 20:51
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

: 
twitterline
研究生:王國欽
研究生(外文):Wang, Guocin
論文名稱:利用電腦視覺之機器人控制
論文名稱(外文):Robot Control Using Computer Vision
指導教授:曾遠威
指導教授(外文):Tseng, Yuanwei
口試委員:曾遠威謝哲光連長華
口試委員(外文):Tseng, YuanweiHsieh, JerguangLien, Changhua
口試日期:2012-01-18
學位類別:碩士
校院名稱:義守大學
系所名稱:電機工程學系
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:68
外文關鍵詞:OpenCV
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:1394
  • 評分評分:
  • 下載下載:25
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:3
本論文之主要研究目的是設計一個透過特徵物訓練,可以追隨連續影像中擔任指揮者的人的行動而能自動躲避障礙物行進的智慧型機器人系統,該智慧型機器人系統並可以依據人的手勢命令對指揮者做攝影和追隨。本研究使用haar 特徵的classifier做包括指揮者及其控制手勢的特徵物訓練,然後利用雙眼視覺原理,使機器人具有三維空間的距離計算能力。並透過校正技術找出兩台網路攝影機的內部參數如影像中心、攝影機焦距、影像歪斜及鏡頭扭曲係數和外部參數如空間坐標與影像坐標間的轉換矩陣,接著可以透過內部參數和外部參數來取得目標物在三維空間的位置和深度。利用雙眼視覺的影像處理找出在連續影像中具有相同特徵點的指揮者,然後使用模糊控制法則,透過質心位移量和位置的資訊,進行機器人旋轉控制,使之對正指揮者,然後利用雙眼視覺原理將指揮者所在的三維座標位置計算出來,並經由座標系統的轉換計算出目指揮者與機器人間的距離,然後機器人就可根據距離資訊做靜止、向前或向後移動與指揮者保持固定距離範圍內,並能判讀指揮者的控制手勢由機器人幫指揮者攝影拍照,實現了指揮者身體就是遙控器的功能。如此就可把智慧型機器人當成寵物一般用手勢來控制。
The purpose of this thesis is to design an intelligent wheel robot, which can follow a commanding person’s movement and can understand that person’s predefined gestures as commands of taking video while automatically bypassing any encountered barricades.
Harr-like feature training algorithm has been applied to enable the robot can quick detect the person and his command gestures for taking videos. The calibrateCamera function in OpenCV is utilized to obtain the intrinsic parameters such as image center, focal length, skew and lens distortion and extrinsic parameters in rotation and translation matrices between spatial coordinates and image plane. Based on intrinsic and extrinsic parameters, applying binocular vision theorem, robot has ability in 3-dimensional range detection so that the robot can always keep constant distance with the commanding person. The rotation of the robot for automatic target tracking is achieved by fuzzy control. The experimental results showed that the robot successfully tracked the target. Consequently, the proposed design approach is proven to be workable. Finally, that commander’s body is the remote control of an intelligent robot has been realized.
摘要i
ABSTRACT ii
目錄iv
圖目錄vi
表目錄viii
第一章 緒論1
1.1 前言1
1.2 研究動機與目的2
1.3 研究方法2
1.4 論文架構3
第二章 系統之軟硬體架構4
2.1 系統架構4
2.2 硬體架構介紹5
2.2.1 電力系統控制板5
2.2.2 UBOT 控制板DSP FPGA 5
2.2.3 感測器6
2.2.4 攝影機7
2.2.5 機器人通訊模式9
2.3 軟體架構介紹9
第三章 電腦視覺處理與控制11
3.1 雙眼視覺原理11
3.2 攝影機校正11
3.2.1 攝影機成像原理11
3.2.2 攝影機內外參數12
3.3 立體視像17
3.4 雙眼測距18
3.5 三維重建模擬21
第四章 特徵物訓練與機器人控制22
4.1 OpenCV簡介22
4.2 訓練法則22
4.3 特徵物訓練24
4.3.1 訓練流程24
4.3.2 訓練過程25
4.4 模糊邏輯控制29
4.4.1 理論概述29
4.4.2 機器人模糊控制31
第五章 實驗結果36
5.1 影像處理與應用36
5.1.1 身體訓練36
5.1.2 左右手訓練40
5.2 機器人部分45
5.3 最後實驗結果46
第六章 結論54
6.1 結論54
6.2 未來展望54
參考文獻55
圖目錄
Fig.2. 1 系統整體流程圖4
Fig.2. 2 紅外線感測器超音波感測器實體圖7
Fig.2. 3 UBOT 感測器配置圖7
Fig.2. 4 Microsoft Webcam VX-2000 7
Fig.2. 5 UBOT (前中右視)實體圖9
Fig.2. 6 軟體架構方塊圖9
Fig.3. 1 透視投影12
Fig.3. 2 外部參數矩陣14
Fig.3. 3 黑白棋盤格校正片(9×7 27mm)15
Fig.3. 4 內部校正圖15
Fig.3. 5 立體成像18
Fig.3. 6 立體成像上視圖18
Fig.3. 7 雙眼視覺幾何關係圖19
Fig.3. 8 三維重建圖21
Fig.4. 1 層疊分類器示意圖23
Fig.4. 2 Haar特徵圖24
Fig.4. 3 特徵訓練流程圖25
Fig.4. 4 Createsamples的命令列參數執行圖27
Fig.4. 5 Haartraining的命令列參數執行圖28
Fig.4. 6 目標物訓練正樣本29
Fig.4. 7 模糊邏輯控制器的基本架構30
Fig.4. 8 模糊邏輯控制機器人流程圖31
Fig.4. 9 質心位置(Centroid)歸屬函數圖32
Fig.4. 10 位移量(Displacement)歸屬函數圖33
Fig.4. 11 機器人旋轉速度圖34
Fig.4. 12 機器人旋轉位移量圖34
Fig.5. 1 層級設置高低的差別圖36
Fig.5. 2 畫面中某點才抓得到37
Fig.5. 3 非目標物圖不夠多38
Fig.5. 4 增加非目標物後訓練測試圖38
Fig.5. 5 正面和背面測試圖39
Fig.5. 6 身體移動中測試圖39
Fig.5. 7 正面和背面在有其他人時測試圖40
Fig.5. 8 測試左右手胸前剪刀的xml在不同角度和位置42
Fig.5. 9 剪刀擺放位置和非目標測試圖42
Fig.5. 10 正和背面右手舉起測試圖43
Fig.5. 11 正和背面左手平舉測試圖44
Fig.5. 12 左右手舉手對非目標物檢測45
Fig.5. 13 機器人任務流程圖46
Fig.5. 14 機器人進行測試圖46
Fig.5. 15 上坡平舉右手啟動錄影狀態47
Fig.5. 16 從上坡到平路都能偵測到人47
Fig.5. 17 利用模糊控制進行轉彎圖48
Fig.5. 18 繼續跟隨人並偵測障礙物48
Fig.5. 19 遇到右邊障礙物開始閃避49
Fig.5. 20 避障後繼續跟隨人50
Fig.5. 21 停止錄影50
Fig.5. 22 再次啟動錄影51
Fig.5. 23 左邊閃避障礙物52
Fig.5. 24 閃避左邊障礙後繼續前進52
Fig.5. 25 終止錄影53
表目錄
Table 2. 1 UBOT 規格表6
Table 2. 2 Microsoft VX-2000 主要規格8
Table 2. 3 通訊函式10
Table 4. 1 規則庫查詢表35
中文部份
[1]工業技術研究院,U-Bot,操作維護手冊,2008。
[2]王進德,類神經網路與模糊控制理論入門與應用,全華圖書股份有限公司,2006。
[3]任紹棟, “具立體視覺測距之移動機器人",國立臺灣科技大學電機工程系碩士論文,2007。
[4]朱怡銘,曾國師,機器人共通移動平台之現況與技術探討。
[5]吳怡明, “手勢辨識應用於遙控音樂播放系統",國立台灣科技大學電機工程系碩士論文,2009。
[6]李家欣,“多視點輔助定位系統",國立台灣科技大學機械工程系碩士論文,2007。
[7]邱耀德, “以單一攝影機追蹤手部與模擬多點觸控螢幕",大同大學資訊工程研究所碩士論文,2009。
[8]陳怡如,“機器人-人臉追蹤與關聯仿射結構辨識系統",國立中正大學電機工程所碩士論文,2007。
[9]陳勝勇,劉盛,基於OpenCV 的計算機視覺技術實現,科學出版社,2008。
[10]黃國軒,“即時影像追蹤智慧型機器人之控制",義守大學電機工程學系碩士論文,2010。
[11]黃國軒,曾遠威,王國欽,李昌萌,“以身體為遙控器的智慧型機器人運動控制",台南遠東科技大學,The 5th Intelligent Systems Conference on Engineering Applications,2011.05。
[12]黃國軒,曾遠威,李昌萌,王國欽,“即時影像追蹤智慧型機器人運動控制",暨南大學, NSSSE2011中華民國系統科學與工程研討會, 2011.06。
[13]傳識資訊股份有限公司,OpenCV 電腦視覺影像處理程式設計,2009。
[14]詹韻瀚 ,“智慧型感知系統於購物服務機器人之研究",南台科技大學電機工程學系碩士論文,2005。
[15]劉欣宇,“具表情與互動功能之全方位移動機器人",國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2007。
[16]劉瑞禎,于仕琪,OpenCV 教程-基礎篇,北京航空航天大學出版社,2007。
[17]潘能煌,何佩琪,吳明哲,林嘉信,Visual C++ 2005,文魁科技股份有限公司,2007。
[18]鄭智湧,張文駿,黃倫維,“具自主追隨功能之智慧型機器人",國立台灣海洋大學電機工程學系論文,2009。
[19]謝耀璋,“主動式攝影機即時人臉追蹤之研究",國立中山大學機械與機電工程學系碩士論文,2005。
[20]鍾國亮,影像處理與電腦視覺,台北市,東華書局,民國91 年。
英文部份
[1]Atop Tech , http://www.atop.com.tw/en/productDetail.php?pd_id=36&pl1_id=4
[2]Gary Bradski, Adrian Kaehler, Learning OpenCV,O’REILLY,2008.
[3]Honoyang,http://honoyang.pixnet.net/blog/post/30782217-%E8%A8%93%E7%B7%B4%E6%A8%A3%E6%9C%AC%E6%96%B9%E6%B3%95
[4]Kevin M. Passino and Stephen Yurkovich, Fuzzy control,Addison-Wesley, 1998.
[5]Open Computer Vision Library, http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary/
[6]OpenCV 中文網站, http://www.opencv.org.cn/
[7]OpenCV's Rapid Object Detection, How-to build a cascade of boosted classifiers based on Haar-like features,2003.
[8]Paul Viola, and J. Michael Jones. “Rapid Object Detection Using a Boosted Cascade of Simple Features," IEEE CVPR ,Vol.1, NO. 2, pp 511-518, Dec. 2001.
[9]R.Y. Tsai, “An efficient and accurate camera calibration technique for 3D machine vision,” Proc. International Conference on Computer Vision an Pattern Recognition,1986, pp. 364-374.
[10]Rainer Lienhart, Jochen Maydt,” An Extended Set of Haar-like Features for Rapid Object Detection” .
[11]RoBot Evolusi On, http://robotku.blogspot.com/
[12]Sens Comp Specification Sheets, http://www.senscomp.com/specsheets.htm
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top