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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:簡嘉慶
研究生(外文):Jian-JiaQing
論文名稱:利用影像實現遠距定位之研究
論文名稱(外文):Positioning of A Distant Target Using Image Method
指導教授:謝成
指導教授(外文):Chen Hsieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
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:56
中文關鍵詞:無人飛行載具影像定位影像校正
外文關鍵詞:UAVimage positionimage calibration
相關次數:
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本篇論文的主要研究目標為針對無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)研發一個使用影像來對遠距離目標物進行定位之系統。此系統主要分為載具端及地面站兩部分,其中載具端使用單顆可變焦攝影機作為拍攝工具,負責將含有目標物之影像及UAV上的諸多感測器資訊經無線模組傳送到地面站。地面站首先會對影像進行畸變校正,經由手動方式選定目標點在影像上的座標位置後,即可依據載具端上傳來的各種資訊以特定演算法求出目標物的實際座標位置。
The aim of this research is to develop an image position system, which could be installed on an UAV and to find out the position of an object at far side. This image system is dividing into UAV module and ground station. The UAV module includes a variable zoom camera and wireless transmission. The image of object is obtained from the camera and sent to the ground station via the wireless transmission. Final, the ground station calibrates the deformation of images and calculates the location of the selected object on the image. The experimental results show that system successfully finds out the location of a selected object on an image which got from the UAV’s camera.
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 1
1-3 研究目標與方法 1
1-4 文獻回顧 3
1-5 章節安排 7
第二章 系統架構 8
2-1 攝影機 9
2-2 影像擷取卡 10
2-3 機載電腦(On Board Computer, OBC) 11
2-4 姿態儀(Attitude Heading Reference System, AHRS) 11
2-5 RF無線傳輸模組 13
2-6 無線影像傳輸模組 14
2-7 地面站人機介面軟體 16
第三章 基礎理論與相關文獻回顧 17
3-1 成像模型 17
3-1.1 針孔成像模型 17
3-1.2 透鏡成像模型 18
3-2 參考坐標定義及座標轉換 19
3-2.1 二維圖像像素座標系 19
3-2.2 二維圖像物理座標系 20
3-2.3 攝影機座標系 21
3-2.4 體座標系 22
3-2.5 當地水平座標系 23
3-2.6 地心地固座標系 24
3-2.7 WGS84座標系 25
3-2.8 座標轉換(NED to ECEF) 25
3-2.9 座標轉換(LLA to ECEF) 27
3-3 攝影機參數標定 28
3-3.1 攝影機內參數 28
3-3.2 畸變參數 29
3-3.3 完整投影模型 30
3-3.4 標定方法 31
3-4 遞迴最小平方法 32
第四章 演算法推導 36
4-1 座標轉換 36
4-2 約略估計目標點 39
4-3 以迭代法估計目標點 42
4-4 計算步驟整理 46
第五章 實驗與結果討論 47
5-1 室內實驗 47
5-1.1 假設數據皆為完美 48
5-1.2 點選像素誤差分析 48
5-1.3 角度誤差分析 49
5-2 室外實驗 51
第六章 結論與未來展望 54
參考文獻 55
自述 56

[1]Bradski, G. and Kaehler, A., “Learning OpenCV: Computer Vision with the OpenCV Library, In O’Reilly Media, Inc., 2008.
[2]Brown, D. C., “Decentering Distortion of Lenses, Photometric Engineering, Vol. 32, No. 3, May 1966, pp. 444-462
[3]Zhang, Z., “A Flexible New Technique for Camera Calibration, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 22, Redmond, WA, USA, Nov. 2000, pp. 1330 – 1334.
[4]Ming-Chih Lu, Wei-Yen Wang, “Image-Based Distance and Area Measuring Systems“IEEE, Vol. 6, No. 2, May 1966
[5]陳子祥,「變焦式攝影機之參數鑑別」, 國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2006。
[6]James Shau-Shiun, “Satellite Navigation Modernization, IAA,NCKU , 2010.
[7]Foggia, P., Limongiello A., and Vento, M. “A real-time stereo-vision system for moving object and obstacle detection in AVG and AMR applications,in Proceedings of the 7th International Workshop on Computer Architecture for Machine Perception, pp. 58-63, 2005.
[8]KlimKov, Y.M., “A laser polarmetric sensor for measuring angular displacementof objects, in Proc. Eur. Conf. Lasers and Electro-Optics, Sep. 8–13, 1996.
[9]Barnard, S. T. and Fischler, M. A., “Computation stereo, Comput.Surv., vol. 14, pp. 553-572, 1982
[10]王樹根,攝影測量原理與應用,湖北:武漢大學出版社。

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