影像3D空間定位系統之研發

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Title:	影像3D空間定位系統之研發
Authors:	陳文志;Eric Chen
Contributors:	機械工程研究所
Keywords:	CCD;立體視覺;影像處理
Date:	2000-07-17
Issue Date:	2009-09-21 11:33:42 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	電腦業蓬勃發展的現今，各行業將其生產產品及服務項目自動化的趨勢日進。CCD(Charge Coupled Device)裝置，可迅速擷取影像，轉換成數位資料，已成為自動化機械設備中不可或缺的一環。其CCD所擷取之影像為一些黑白灰階或彩色像素(pixel)所組成的位元映射影像(bitmap image)。配合數位影像處理方法，使影像更符合我們的需求，並可應用在其他方面，例如檢測產品、精密量測、或是獲得元件物體的外型資料，作為分析設計和製造之基本數據。本研究乃是利用3D之立體影像(stereo image)來做焊道之量測應用。經由影像定位的方法，可分為主動式(active)跟被動式(passive)兩類，國內外大部分研究立體視覺皆以主動式為主，如中科院發展的楊戩一號機械頭，及光學式逆向三次元量床等，其特點不外乎藉由外加雷射光線，定位建立模型。而主動式因雷射光的形式，又可分為單點式，直線式，及網狀結構式三種輔助的打光方法。而在被動式方面因為影像特徵點的搜尋不易，特徵比對速度較慢及容易受到背景及環境因素影響，故較少有被動式的研究及發展應用。另有其他小部份特殊的方法，如CCD自身旋轉法，資料庫比對法，或者物體固定旋轉角度融合建模…等另類方法，也是可大略估算三維座標模型的方法。而本文針對被動式無外加雷射的特徵搜尋法，提出數種被動式的方法，不須外加雷射光源，而是利用影像灰階分布為基礎，經由單張影像濾波器搜尋方法及影像特徵比對法來找出物體的3D座標位置，採用不同的定位方法包括:雙CCD平行法、單CCD旋轉法、固定焦距法…等不同的立體成像法則。其中雙CCD平行法中又包括區塊灰階比較法、邊界法、投影法、重心法及類神經學習分類等五種方法，來定位空間中物體的三維座標。而研究在驗證上，主要是是利用兩個CCD、影像擷取卡、二軸旋轉機台、XYZ TABEL及電動車的硬體設備，配合Visual Basic 及Visual C++程式設計軟體做硬體界面控制，驗證所提出的數種方法，透過數種定位方法的搭配使用，將目標物體空間座標傳送至機械手臂控制器，使得機器手臂能夠準確定位到定點進行焊接修補裂縫的工作。
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