影像3D空間定位系統之研發

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姓名

陳文志(Eric Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

影像3D空間定位系統之研發

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摘要(中)

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。

關鍵字(中)

★ CCD
★ 立體視覺
★ 影像處理

關鍵字(英)

論文目次

目錄
第一章緒論
1.1.1 前言 1
1.1.2 文獻回顧 1
1.1.3 研究動機與目的 2
1.1.4 論文架構 3
1.1.5 硬體架構 4
第二章影像處理及特徵搜尋
2.1 軟體補償光源 8
2.2 細線化 11
2.3 SOBEL邊緣及特徵點檢測 13
2.4 特徵的尋找及比對 15
2.5 軌跡追蹤蟲 20
第三章空間定位
3.1 空間座標影像深度 23
3.1.1直角座標推導 23
3.1.2空間球座標表示 24
3.2單CCD空間定位法 26
3.2.1單CCD左右旋轉法 26
3.2.2單CCD完全對焦法 29
3.3 雙CCD空間定位法 31
3.3.1 直接區塊灰階法 31
3.3.2 邊界比對法 33
3.3.3 特徵點重心法 36
3.3.4 投影法 39
3.3.5 類神經網路法 41
第四章數據分析
4.1 實驗前置量測校正 47
4.2 Z軸及X，Y平面空間座標量測 49
4.3 X-Y方向量測及誤差修正 58
第五章結論
5.1結果討論 63
5.2未來發展方向 64
附錄一成像原理及空間定位

參考文獻

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[19] 謬紹綱,數位影像處理-活用Matlab, 全華出版社,1999.

指導教授

黃衍任(Yean-Ren Hwang)

審核日期

2000-7-17

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