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系統識別號 U0002-1907201011383700
中文論文名稱 以機器視覺為基礎之智慧型自動停車系統研究
英文論文名稱 Research in Vision-based Intelligent Automatic Parking System
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 98
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 蘇育平
研究生英文姓名 Yu-Ping Su
學號 697372091
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-05-21
論文頁數 55頁
口試委員 指導教授-孫崇訓
委員-孫崇訓
委員-王銀添
委員-楊智旭
委員-滕有為
委員-邱智煇
中文關鍵字 影像處理  最小平方法  模糊控制器  階層式模糊控制器 
英文關鍵字 Image Processing  Least Square Method  Fuzzy Controller  Hierarchical Fuzzy Controller 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 近年來,智慧型車輛控制的功能研發逐漸受到重視,其中智慧型自動停車的功能就是一個重要的研發方向之ㄧ。本研究將對自走車設計一個智慧性自動路邊停車系統。藉由自走車上之無線攝影機進行影像擷取。影像資訊的偵測是以影像處理演算法(Image Processing Algorithm)計算而得,其中車身角度是以最小平方法(Least Square Method)進行計算。獲得的資訊將在模糊控制器(Fuzzy Controller)中使用。自走車在前進控制過程中,將使自走車與車道線保持平行前進。如此自走車就能夠偵測停車格的前後方邊線作為偵測停車格的依據。在偵測到停車格後,將會執行自動停車程序。模糊控制器中我們考慮了三個輸入變數,導致模糊規則的數量龐大。因此,利用了階層式模糊控制器(Hierarchical Fuzzy Controller)來達到降低模糊規則數及運算量的目的。實驗結果顯示,我們所設計的自動停車系統在環境簡單的情況下,是能夠完成路邊停車的任務,也證明了其可行性與穩定性。
英文摘要 Recently, The function of intelligent vehicle control is researched and pay attention to. The automatic parallel parking is one of important function. In this thesis, we design an intelligent automatic parallel parking system for mobile robot. Image capture is by wireless camera on the robot. The image Information detection between mobile robot and lane line is calculated by image processing algorithm. Moreover, the angle between robot and horizontal is calculated by least square method. The Information will be used in fuzzy controller. In the course of move forward control, the robot will keep parallel with lane line. Then, the mobile robot can detect the front and rear sidelines of the parking space. After parking space detecting, the mobile robot will execute the automatic parking process. In fuzzy control system, we consider three input variables, and it leads to large fuzzy rules. Thus, we utilize hierarchical fuzzy controller to reduce number of the fuzzy rules and computing requirement. Experimental results show the effectiveness of the proposed automatic parking system, when the environmental complexity is low.
論文目次 目錄
論文提要 ......................I
英文摘要 .....................II
目錄 ........................III
圖目錄 ........................V
表目錄 .....................VIII
第一章 緒論 ...................1
1.1 研究動機與目的 ............1
1.2 文獻回顧 ..................1
1.3 研究範圍 ..................2
1.4 論文大綱 ..................3
第二章 系統流程與硬體架構 .....4
2.1 系統流程 ..................4
2.2 硬體架構 ..................5
2.2.1 車體 ....................5
2.2.2 微控制器 ................6
2.2.3 無線傳輸模組 ............7
2.2.4 無線攝影機 .............10
2.2.5 RC伺服機 ...............10
2.2.6 電腦與影像擷取卡 .......13
2.3 本章結論 .................13
第三章 影像處理系統 ..........14
3.1 影像處理系統流程 .........14
3.2 ROI選取 ..................14
3.3 影像校正 .................15
3.4 色彩空間轉換 .............17
3.5 影像二值化 ...............17
3.6 車體與車道線資訊 .........19
3.6.1 車身角度 ...............19
3.6.2 角度變化率 .............22
3.6.3 車身與車道線距離 .......22
3.7 偵測停車格 ...............23
3.8 本章結論 .................24
第四章 模糊理論與控制器設計 ..25
4.1 控制系統流程 .............25
4.2 模糊控制 .................25
4.3 簡化模糊規則 .............30
4.4 自動停車 .................33
4.5 本章結論 .................38
第五章 實驗結果 ..............39
5.1 實驗環境 .................39
5.2 人機介面 .................40
5.3 實驗 .....................41
5.4 本章結論 .................51
第六章 結論 ..................52
6.1 結論 .....................52
6.2 未來展望 .................52
參考文獻 .....................54

圖目錄
圖2-1 整體系統架構流程圖...........5
圖2-2 自走車(a)(b)...........6
圖2-3 前輪轉向角示意圖...........6
圖2-4 BS2微處理器...........7
圖2-5 無線傳輸流程...........7
圖2-6 藍芽模組...........8
圖2-7 藍芽模組腳位圖...........8
圖2-8 電腦端藍芽連線設定...........9
圖2-9 BS2端藍芽連線設定...........9
圖2-10 RF無線模組...........10
圖2-11 行車紀錄器...........10
圖2-12 360度旋轉伺服機...........11
圖2-13 伺服機訊號時序圖...........12
圖2-14 驅動伺服機之PBASIC語法...........12
圖2-15 伺服機PWM訊號圖...........12
圖2-16 影像擷取卡...........13
圖3-1 影像處理系統流程圖 ...........14
圖3-2 ROI影像處理 (a)原始影像 (b)ROI後影像...........15
圖3-3 幾何變型校正示意圖(a)校正前(b)校正後...........16
圖3-4 轉換坐標(a)轉換前坐標(b)轉換後坐標...........16
圖3-5 仿射轉換 (a)處理前(b)處理後...........17
圖3-6 光源充足 (a)灰階影像(b)影像直方圖...........18
圖3-7 光源不足 (a)灰階影像(b)影像直方圖...........18
圖3-8 二值化影像(a)光源充足(b)光源不足...........19
圖3-9 車身角度示意圖(a)攝影機拍攝範圍(b)車身角度示意圖...........19
圖3-10 車道線距離量測示意圖...........20
圖3-11 線性迴歸模型...........21
圖3-12 角度變化示意圖...........22
圖3-13 理想路徑示意圖...........23
圖3-14 偵測停車格後方邊線示意圖...........23
圖3-15 偵測停車格前方邊線示意圖 23
圖4-1 控制系統流程圖...........25
圖4-2 模糊控制器...........26
圖4-3 輸入(Input1)模糊歸屬函數...........27
圖4-4 輸入(Input2)模糊歸屬函數...........27
圖4-5 輸入(Input3)模糊歸屬函數...........27
圖4-6 輸出(Output)模糊歸屬函數...........28
圖4-7 階層式模糊控制器...........31
圖4-8 第一層輸入變數(level_1_Input1)模糊歸屬函數...........31
圖4-9 第一層輸入變數(level_1_Input2)模糊歸屬函數...........31
圖4-10 第一層輸出變數(level_1_Output)模糊歸屬函數...........31
圖4-11 第二層輸入變數(Level_2_Input1)模糊歸屬函數...........32
圖4-12 第二層輸入變數(level_2_Input2)模糊歸屬函數...........32
圖4-13 第二層輸出變數(level_2_Output)模糊歸屬函數...........32
圖4-14 無向前修正之停車步驟一示意圖...........34
圖4-15 無向前修正之停車步驟二示意圖...........34
圖4-16 無向前修正之停車步驟三示意圖...........34
圖4-17 無向前修正之停車步驟四示意圖...........35
圖4-18 無向前修正之停車步驟五示意圖...........35
圖4-19 無向前修正之停車步驟六示意圖...........35
圖4-20 有向前修正之停車步驟一示意圖...........36
圖4-21 有向前修正之停車步驟二示意圖...........36
圖4-22 有向前修正之停車步驟三示意圖...........36
圖4-23 有向前修正之停車步驟四示意圖...........37
圖4-24 有向前修正之停車步驟五示意圖...........37
圖4-25 有向前修正之停車步驟六示意圖...........37
圖4-26 有向前修正之停車步驟七示意圖...........38
圖4-27 有向前修正之停車步驟八示意圖...........38
圖5-1 無向前修正之停車場地(a)實際場地(b)場地大小...........39
圖5-2 有向前修正之停車場地(a)實際場地(b)場地大小...........40
圖5-3 人機介面...........40
圖5-4 實驗一初始位置示意圖...........42
圖5-5 實驗結果 (a)~(j)...........43
圖5-6 實驗二初始位置示意圖...........44
圖5-7 實驗二結果 (a)~(j)...........45
圖5-8 實驗三初始位置示意圖...........46
圖5-9 實驗三結果 (a)~(j)...........47
圖5-10 實驗四初始位置示意圖...........47
圖5-11 實驗四結果 (a)~(j)...........49
圖5-12 實驗五結果 (a)~(l)...........50

表目錄
表2-1 伺服機規格...........11
表4-1 模糊規則庫...........29
表4-2 階層式模糊規則庫...........33

參考文獻 [1]李匯宗 (許健平 教授指導),設計與實作一輛具無線傳輸能力之多功能自走車,國立中央大學資訊工程系碩士論文,2008。
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[14]范逸之,C++ Builder與RS-232串列通訊控制,文魁資訊公司,2002。
[15]黃文隆,迴歸分析,臺灣東華書局,1995。
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  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2010-07-28公開。
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