(18.206.177.17) 您好!臺灣時間:2021/04/16 22:33
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:黃聖紘
研究生(外文):Sheng-Hong Huang
論文名稱:應用3D立體視覺之全向輪機器人伺服控制
論文名稱(外文):Servo Control of an Omni -Wheel Robot by a 3D Stereo Vision
指導教授:陳孝武
口試委員:黃榮興林君明陳孝武
口試日期:2013-06-21
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:自動控制工程學系
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:48
中文關鍵詞:全向輪影像處理立體視覺
外文關鍵詞:Omni-wheelImage processingStereo vision
相關次數:
  • 被引用被引用:4
  • 點閱點閱:596
  • 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:164
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文主要研究智慧型機器人,使機器人具有對目標進行定位功能。整體架構分為感測系統、控制處理系統、結構與動力驅動系統。整合這三個系統與電腦端,通過藍芽無線傳輸,控制智慧型機器人進行定位。
智慧型機器人的移動方式是使用全向輪來進行任意方向的移動,而在感測系統上具有雙CCD (Change Couple Devices)攝影機。主要透過影像處理來擷取目標,利用校正方法找出攝影機內部幾何關係,經由3D立體視覺透過座標轉換計算出目標的三維空間座標,成功執行辨識以及空間定位工作,正確提供機器人與目標的位置資訊達到影像伺服控制的目的。
The thesis studies on intelligent robot. The robot has to locate with object. The proposed includes sensing system, control processing system, mechanism and structure and power drive system. Integration of these three systems and computer by bluetooth wireless transmission to control with intelligent robot by location.
The intelligent robot use omni-wheel to move in any direction. There are double CCD (Change Couple Devices) in sensing system. Mainly through image processing to capture the object. Using the calibration to find internal geometry information of the cameras. Calculate the three-dimensional coordinate of the object with coordinate transformation by a 3D stereo vision. Perform the identification and spatial localization successfully. And exactly to provide the location information for robot with object for servo control purposes.
中文摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
1.3 國內外相關研究 2
1.4 論文架構 3
第二章 系統架構與全向輪運動方程式推導 4
2.1 全向輪車體架構 4
2.1.1控制器 5
2.1.2直流馬達 8
2.1.3藍芽模組 8
2.2 影像處理系統架構 9
2.2.1 CCD攝影機 9
2.2.2影像處理程式介面 11
2.3 全向輪運動方程式 12
第三章 影像處理 16
3.1 影像擷取 17
3.2 色彩選取 17
3.3 點狀目標偵測 19
3.3.1 分區圓心 20
第四章 立體視覺 23
4.1 透視投影幾何 23
4.2 攝影機參數 25
4.2.1攝影機校正內部參數 25
4.2.2內部參數校正步驟 26
4.2.3攝影機定位校正外部參數 29
4.3 空間定位 31
4.3.1雙CCD定位攝影機座標 31
4.3.2 3D影像之自走車導航 32
第五章 實驗模擬與結果 35
5.1 影像校正 36
5.2 影像處理 36
5.3 角度實驗比較 37
5.4 X軸方向實驗比較 39
5.5 Z軸距離實驗比較 41
5.6 PID控制 42
5.7 人機介面 43
5.8 影像伺服控制結果 44
第六章 結論與建議 46
參考文獻 47


圖目錄
圖2. 1 系統流程圖 4
圖2. 2 全向輪內部架構圖 5
圖2. 3 全向輪外部架構圖 5
圖2. 4 Arduino ADK 6
圖2. 5 Arduino擴充板接角分佈 7
圖2. 6 12V減速DC直流馬達 8
圖2. 7 BlueSMiRF Silver 藍芽模組接腳圖 9
圖2. 8 無線CCD攝影機 10
圖2. 9 USB影像接收器 10
圖2. 10 DFK 22AUC03攝影機 11
圖2. 11 CCD擷取影像圖 12
圖2. 12 全向輪座標系統 13
圖2. 13 編號A、B、C全向輪 14
圖3. 1 影像處理流程圖 16
圖3. 2 色彩空間模型圖 17
圖3. 3 圖像擷取 18
圖3. 4 RGB閥值二值化影像圖 19
圖3. 5 點狀目標影像擷取圖 20
圖3. 6 分區圓心流程圖 21
圖3. 7 分區圓心 22
圖4. 1 透視投影幾何圖 24
圖4. 2 影像平面 24
圖4. 3 像素陣列失真 25
圖4. 4 全部15張校正版影像 27
圖4. 5.a 點選校正版左上角 27
圖4. 5.b 點選校正版右上角 27
圖4. 5.c 點選校正版右下角 28
圖4. 5.d 點選校正版左下角 28
圖4. 6 Matlab校正系統自動依比例找出各點的幾何位置 28
圖4. 7 Matlab利用corner operator 找出真正位置 29
圖4. 8 攝影機旋轉平移關係 30
圖4. 9 雙CCD定位座標 31
圖4. 10 全域與自走車座標關係 33
圖4. 11 自走車移動前後的座標與全域座標間的旋轉關係 33
圖5. 1 雙CCD影像伺服控制流程 35
圖5. 2 左右攝影機校正外部參數影像 36
圖5. 3 左右攝影機影像處理 37
圖5. 4 角度實驗 38
圖5. 5 X軸方向移動距離實驗 39
圖5. 6 圓心距離實驗 40
圖5. 7 Z軸距離實驗 41
圖5. 8 程式人機介面 43
圖5.9.a (0,125)車體空間定位 44
圖5.9.b (0,100)車體空間定位 44
圖5.9.c (-25,100)車體空間定位 45
圖5.9.d (25,100) 車體空間定位 45
表目錄
表2. 1 Arduino元件功能表 7
表2. 2 無線攝影機規格表 10
表2. 3 有線CCD攝影機規格表 11
表5. 1 角度比較表 38
表5. 2 X軸方向移動距離比較表 39
表5. 3 圓心長度比較 40
表5. 4 Z軸距離比較 41
表5. 5 程式人機介面表 43
表5. 6 影像伺服PID控制全向輪空間定位 45
[1]許哲源,自走車之驅動控制與避障規劃,國立成功大學工程科學系碩士論文,2003。
[2]陳巧音,小型自走車以超音波避障之研究,國立成功大學工程科學系碩士論文,2002。
[3]蘇裕紀,以FPGA晶片實現智慧型車庫停車控制系統,國立成功大學電機工程系碩士論文,1999。
[4]簡卓建,應用模糊控制於自走車路徑導引避障之整合設計,國立成功大學航空太空工程系碩士論文,2003。
[5]Baturone I. , Moreno-Velo F.J. , Sanchez-Solano S. , Ollero A. ,“Automatic Design of Fuzzy Controller for Car-Like Autonomous Robots” , IEEE Trans.On Fuzzy System, Vol.12, No.4, pp447-465 ,2004.
[6]Tzuu-Hseng L. , Shih-Jie C. ,“Autonomous Fuzzy Parking Control of a Car-Like Mobile Robot” , IEEE Trans. On Fuzzy system, Vol.33, No.4, pp451-465 , 2003.
[7]Rigatos G. , Tzafestas G. , Evangelidis J. ,“ReactiveParking Control of Nonholonomic Vehicles Via a Fuzzy Learning Automaton,”IEEE Proc.-Control Theory Apply, Vol.48, No.2,pp169-179 ,2001.
[8]Ching-Wen C. , Shih-Jie C. , Tzuu-Hseng L. , “Parallel-Parking Control of Autonomous Mobile Robot” ,IECON Int.Conf., Vol1.3, pp1305-1310, Nov,1997.
[9]Simon Y. , Meng H. , Max H. , Peter L. ,“An Embedded Fuzzy Cintroller for a Behavior-Based Mobile Robot With Guaranteed Performance,” IEEE Trans. On Fuzzy System, Vol.12, No.4, pp436-446 ,2004.
[10]Tzuu-Hseng L. , Shih-Jie C. , Wei T. ,“Fuzzy Target Tracking Control of Autonomous Mobile Robots by Using Infrared Sensors,” IEEE Trans. On Fuzzy System, Vol.12,No.4,pp491-501 ,2004.
[11]Watanabe K. , Shiraishi Y. , Tzafestas S. G. , Tang J. , and Fukuda T. , “Feedback Control of an Omnidirectional Autonomous Platform for Mobile Service Robots,”Journal of Intelligent and Robotic Systems,Vol. 22, No. 3,pp. 315-330, 1998.
[12]Paromtchik I. E. , Asama H. , Fujii T. , and Endo I. ,”A Control System for an Omnidirectional Mobile Robot,”Proceedings of the 1999 IEEE International Conference on Control Applications,pp.1123-1128,1999.
[13]Heisele B. , Ritter W. ,“Obstacle detection based on color blob flow”, Proceedings Intelligent Vehicles Symposium i95, pp .282 - 286, 1995.
[14]Kruger W. , Enkelmann W. , Rossle S. ,“Real-time estimation andtracking of optical flow vectors for obstacle detection”, Proceedings of the Intelligent Vehicles Symposium,pp. 304-309, 1995.
[15]Mun L. , Yuncai L. , Thomas H. ,“Estimating 3d vehicle Motion in an outdoor scene from monocular and stereo image sequences”, Proceedings of the IEEE Workshop on Visual Montion, pp. 62-68,1991.
[16]Xie M. , Trassoudaine L. , Alizon J. , Gallice ,“Road obstacle detection and tracking by an active and intelligent sensing strategy”, Machine Vision and Applications, Vol7, pp.165-177, 1994.
[17]Yunting P. , Qiang H. , Weimin Z. , Zhangfeng H. , AltafHussain R. , Kejie L. ,“Real-time Object Tracking of a Robot Head Based on Multiple Visual Cues Integration”, Proceeding of the 2006IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems,pp.686-691 ,2006.
[18]Wei D. , Zhenbang G. , Shaorong X. , Hairong Z. ,“Real-time Vision-based Object Tracking from a Moving Platform in the Air”,Proceeding of the 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robot and Systems, pp.681-685,2006.
[19]Sonka M. , Hlavac V. , Boyle R. ,“Image Processing: Analysis and Machine Vision”, Brooks/Cole Pubblishing Company, 1999.
[20]Forsyth D. A. ,Ponce J. , “Computer Vision:A Modern Approach ”, Prentice Hall, 2003.
[21]Heikkilä J. , Silvén O. , “A Four-step Camera Calibration Procedure with Implicit Image Correction ”, Infotech Oulu and Department of Electrical Engineering University of Oulu , pp.1106-1112,1997.
[22]黃文吉,C++Builder集影像處理,台北,儒林圖書公司,2003 年。
[23]連國珍,數位影像處理,台北,儒林圖書公司,民國93年。
[24]Camera Calibration Toolbox for Matlab
http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/
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
無相關期刊
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔