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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖瑞祺
研究生(外文):Ruei-CiLiao
論文名稱:雙軸影像穩定系統之研究
論文名稱(外文):Development of A Two-Axis Image Stabilization System
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:61
中文關鍵詞:影像穩定系統影像鏡射系統
外文關鍵詞:Image StabilizationMirror Image StabilizationMISIS
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本研究主題就是將載具的震動情況補償回來,使攝影機能取得穩定的影像。其方法是在攝影機前面裝上可旋轉的鏡子,利用鏡子反射影像的特性,轉動鏡子,即使攝影機在震盪的時候,攝影機拍攝到的影像是一樣,運用影像鏡射系統來達到影像穩定的結果,在本研究中,提出了一套雙軸影像鏡射系統與虛擬攝影機的概念,來達到雙軸影像穩定。
The aim of this research is to develop an on board image stabilization system, which is designed to resist vibration. On this purpose, we designed a dual-axis mirror system, which is rotated by motors, and then set a camera in front of the mirror system. When UAVs are rotating or shaking, we can use the gyroscope sensor to maintain the clarity of image capturing. In this way, it can reflect the same view clearly as in the situation without vibration. In this thesis, we create a concept of virtual camera and derivate the relation of a dual-axis mirror system.
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
符號目錄 XI
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 2
1-4 文獻回顧 2
第二章 硬體介紹與系統架構 5
2-1 系統架構 5
2-2 硬體介紹 7
一 攝影機 7
二 機載電腦OBC (on-board computer) 8
三 振鏡系統 9
四 PC裝置 11
五 影像擷取卡 12
六 震動平台 12
第三章 基礎理論與影像鏡射系統 13
3-1 攝影機座標系 13
一 針孔成像模型 13
二 透鏡成像模型 14
3-2 基礎理論 15
一 方向餘弦矩陣 ( Direction Cosine Matrix – DCM ) 15
二 Kinematical Differential Equation in Terms of Orientation Angles 17
3-3 平面鏡特性 18
3-4 虛擬攝影機的概念 18
3-5 向量和座標系鏡射 19
3-6 虛擬攝影機與雙軸影像鏡射系統 22
一 虛擬攝影機與單軸鏡子 23
二 虛擬攝影機與雙軸影像鏡射系統 26
3-7 影像鏡射系統的偏移 30
3-8 影像鏡射系統的優缺點及限制 32
第四章 控制邏輯 34
4-1 控制概念與硬體設計 34
4-2 控制邏輯 36
4-3 虛擬攝影座標系的姿態與角速度 38
4-4 濾波處理 39
4-5 控制前處理 40
一 Gyro校正 41
二 影像鏡射系統校正 43
第五章 實驗測試 45
5-1 硬體測試 45
一 Galvanometer scanner 性能測試 45
二 Gyro角速度感測器測試與前處理 48
5-2 實際測試 53
一 實驗測試搭配馬達系統 53
二 實驗測試搭配震動平台 55
第六章 結論與未來展望 58
6-1 研究結論 58
6-2 未來展望 59
參考文獻 60
自述 61
[1] Kane, Thomas R., Likins, Peter W., Levinson, David A., SPACECRAFT DYNAMICS, 1983.
[2] David Sachs, Steven Nasiri, Daniel Goehl, Image Stabilization Technology Overview.
[3] 黃柏堅, The Development of a Digital Position Control System for Laser Scan Heads, 國立成功大學航空太空工程學所碩士論文, 2006.
[4] 梁祐銘, 陳世旺, 廖弘源, Image Stabilization for ITS Applications, 2002.
[5] Katsuhiko Ogata, Discrete-Time Control Systems, Second Edition, 2006.
[6] Furukawa, Hiroshi etal., U.S. Patent #3,942,862, Image Stabilizing Optical System Having A Variable Prism, March 9, 1976.
[7] Toba, Akira., U.S. Patent #5,648,815, Video Camera With Electronic Picture Stabilizer, June 14, 1997.
[8] Stavely, Donald J., Image Stabilization Technology Presentation, September 6, 2005
[9] 林裕貿, Image Stabilization System on a Camera Module with Image Composition, Department of Computer Science and Information Engineering, National Taiwan University, June, 2006.
[10] Alan C. Brooks, Real-Time Digital Image Stabilization, March 2003.

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