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研究生:劉德宏
研究生(外文):Te-Hung Liu
論文名稱:使用Kinect感測器作空間定位以及自走車之行徑控制
論文名稱(外文):Using Microsoft Kinect Sensor to Locate the Target Position and Control the Vehicle Moving
指導教授:彭吳忠謀彭吳忠謀引用關係
指導教授(外文):Chung-Mou PengWu
口試委員:王有禮尤芳銘彭吳忠謀
口試日期:2015-01-28
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:資訊工程系碩士班
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:35
中文關鍵詞:空間定位自走車
外文關鍵詞:Kinect
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隨著科技越來越發達,座標定位被廣泛的運用在無人駕駛飛機,導彈,手機以及自動駕駛車等等….,座標定位可以說是無所不在,其利用GPS、超音波、雷達、紅外線,Wi-Fi以及RFID來作為座標定位,本篇論文利用Microsoft推出的Kinect感測器裝置,其優點是可以被廣泛的運用在室內空間座標定位,使用深度攝影機取得影像深度值再用三角量測法計算出室內空間座標,再透過彩色攝影機取得彩色影像作空間定位,經由行徑計算以及障礙物偵測計算,最後再透過藍芽傳遞數值給自走車,使其在室內空間上能避開障礙物並移動至設定之目的地。
As technology becomes more developed, coordinate positioning is widely used in unmanned aircraft, missiles, mobile phones and cars, Microsoft Kinect sensor device is used in this thesis . The advantage can be widely used in locating interior space positions. The image, obtained from a color camera together with a depth camera to get depth values, can provide information to calculate the target coordinate in interior space with triangulation measurement method. With the position of target, the running time of motor in vehicle can be easily calculated with the moving direction and distance of vehicle to target. This running time is then transferred to Arduino board on the vehicle via Bluetooth to control the motor. The obstacles on the path to the target, if any, can also be detected and a detour is given to make the vehicle moving to the target.
目錄
論文摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1研究動機 1
1-2文獻探討 1
1-3章節說明 2
第二章 研究目的 3
2-1問題與需求 3
2-2研究目標 3
2-3系統架構 5
2-4 Kinect介紹 5
2-5 Arduino介紹 7
2-6 Parallax介紹 9
2-7藍芽通訊模組 11
第三章 研究方法 13
3-1 Kinect攝影機特性 13
3.1.1 Kinect彩色攝影機 14
3.1.2 Kinect深度攝影機範圍 15
3-2自走車與目的地間的距離 16
3-3自走車與目的地的方向和角度 19
3-4障礙物偵測 20
3.4.1障礙物偵測(1) 20
3.4.2預設路徑 22
第四章 實驗結果 24
4-1操作介面 24
4-2 Kinect影像深度值 25
4-3行駛距離與旋轉角度 26
4-4障礙物模擬 30
第五章 結論與未來展望 33
參考文獻 34



圖目錄
圖2.1:環境介紹圖 3
圖2.2:根據圖2.1中Kinect裝置所擷取的彩色影像 4
圖2.3:系統架構圖 5
圖2.4:Kinect裝置 6
圖2.5:Arduino UNO電路圖 7
圖2.6:Arduino程式語言設計界面 7
圖2.7:Arduino UNO電路板 8
圖2.8:Parallax電路板 9
圖2.9:Parallax伺服馬達 9
圖2.10:Parallax伺服馬達旋轉向關係圖 10
圖2.11:BlueSMiRF Silver 藍芽模組 11
圖2.12:BlueSMiRF Silver腳位連結 12
圖3.1:俯視圖 13
圖3.2:側視圖 14
圖3.3:彩色影像像素座標640x480 14
圖3.4:Kinect深度攝影機偵測範圍 15
圖3.5:深度值 16
圖3.6:環境圖 17
圖3.7:Kinect彩色影像 18
圖3.8角度圖 19
圖3.9:環境圖(1) 20
圖3.10:Kinect彩色影像(1) 21
圖3.11環境圖(2) 22
圖4.1操作介面說明圖 24
圖4.2深度值 25
圖4.3自走車外觀 26
圖4.4線性迴歸圖 29
圖4.5無障礙物 30
圖4.6障礙物1 31
圖4.7障礙物2 32




表目錄
表2.1 Kinect詳細規格 6
表2.2 Arduino UNO產品規格 8
表2.3Parallax伺服馬達產品規格 10
表2.4BlueSMiRF Silver 藍芽模組規格 11
表4.1 Kinect實際測量深度值實驗數據表 26
表4.2計算結果、行駛距離與時間(t)之間的比較表 27
表4.3角度實驗數據表 28




參考文獻
[1]蕭賢德,“電腦視覺系統應用於自走車系統障礙物檢測之研究”碩士論文國立成功大學工程科學研究所民國89年
[2]陳柏安,“利用電腦視覺作自走車之障礙物定位與環境掃描”碩士論文國立成功大學工程科學系民國92年
[3]陳巧茵,“小型自走車以超音波避障之研究”碩士論文國立成功大學工程科學研究所民國91年
[4]邱永澤,“移動機器人影像處理及其在避障之應用”碩士論文國立臺灣科技大學電機工程系民國95年
[5]徐健人,”紅外線導引之自走機器人”碩士論文國立臺灣科技大學機械工程系民國100年
[6]維基百科Kinect http://zh.wikipedia.org/wiki/Kinect
[7] Kinect for Windows 應用入門http://msdn.microsoft.com/zh-tw/hh367958.aspx
[8]Arduino http://arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf
[9]曹永忠、許智誠、蔡英德“Arduino遙控車設計與製作”渥瑪數位有限公司,民國102年10月初版
[10]網昱多媒體http://swf.com.tw/?p=569
[11]飆機器人_普特企業有限公司 Arduino UNO http://www.playrobot.com/cart/shop.php?id=748&factory=&header=&sub=&ctype2=&typeid=&pagename=&Fno=&date_buy=
[12] Parallax http://www.parallax.com/product/35000
[13]飆機器人_普特企業有限公司藍芽通訊模組http://www.playrobot.com/cart/shop.php?id=1034&factory=&header=&sub=&ctype2=&typeid=36&pagename=&Fno=&date_buy=
[14]飆機器人_普特企業有限公司伺服馬達http://www.playrobot.com/cart/shop.php?id=291&factory=&header=&sub=&ctype2=&typeid=184&pagename=&Fno=&date_buy=
[15] parallaxhttp://www.parallax.com/product/28109
[16]王森“Kinect體感程式設計入門與應用”碁峰資訊民國102年第二版
[17]劉超群“Kinect體感程式探索 : 使用C#”松崗資產管理民國102年初版
[18] David Catuhe著,JavaHand譯“寫給專業開發者用的Windows Kinect SDK技術手冊”博碩文化民國102年初版
[19]孫駿榮,盧聰勇,吳明展“最簡單的互動設計Arduino一試就上手”碁峰資訊民國101年二版
[20]趙英傑“超圖解Arduino互動設計入門”旗標民國102年
[21]葉難“Arduino輕鬆入門 : 範例分析與實作設計”博碩文化民國103年初版

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