本研究為探討利用MATLAB及視訊裝置進行即時目標物的辨識。機器視覺近年的研究有增加的趨勢，各式各樣的應用也都與機器視覺有關。因此在本文中，將使用MATLAB並透過視訊進行即時的目標物選取與辨視。MATLAB是一個高階程式語言，以矩陣運算聞名。數位影像在電腦中即是以矩陣來組成，因此MATLAB在影像處理上是相當理想的一種選擇。本研究主要將針對即時選定目標物發展適用的演算法，並且以實際結果驗證其演算法效率與成功率。

This paper investigates the application of machine vision to the real-time target recognition in visible spectrum using MATLAB as platform. Machine vision is applied to wider and wider areas in recent years. Therefore, more and more researches have been done to investigate the applications. In this thesis we use MATLAB as the platform, and aim to recognize any target using machine vision in real-time operations. MATLAB is a well-known software, expert in matrix operations. Since digital images are represented as arrays in computer, MATLAB should be a good choice to deal with this sort of data. This research aims to develop an algorithm that allows us to pick up a target at any time and the computer can analyze the features of the target in real-time. Then the target can be recognized with the obtained features. Experiments are designed to examine the feasibility and efficiency of our algorithm.

中文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i
英文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii
致謝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iii
1 緒論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 研究方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 數位影像處理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
2.1 HSI 空間. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 閾值計算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 二值化轉換. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4 中值濾波. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.5 膨脹侵蝕. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.6 邊緣偵測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.7 影像矩. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3 粒子濾波法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.1 粒子濾波計算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.1 粒子濾波法用於影像辨識. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4 MATLAB 平台使用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
4.1 HSI 轉換、擷取目標物、色調濾波. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2 中值濾波、膨脹侵蝕. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.3 尋找中心點，影像矩計算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5 實驗硬體設備介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
5.1 硬體介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.1.1 影像傳輸器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.1.2 影像接收器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.1.3 影像擷取卡. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1.4 視訊攝影機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.1.5 機載電腦. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.1.6 個人電腦與筆記型電腦. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6 演算法實驗與實際實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
6.1 演算法實驗測試. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.1.1 色調濾波實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2 影像矩實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.3 地面站介面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.4 機載電腦端. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.5 模擬實驗架構與結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.6 實際實驗架構與結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.7 空拍模擬實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.8 實體實驗討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.9 粒子濾波法實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
6.10 戶外實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
6.11 空拍追蹤飛機實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
7 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
8 未來工作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
附錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82

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