第五章 目標物追蹤之實驗結果
5.3 加入即時線上追蹤速度調整機制的追蹤結果…
在前面的實驗結果中因為系統的追蹤速度是固定的,所以沒辦法根據物體的
速度來對追蹤誤差更進一步的作優化調整的動作。在本節中,將上面的例子重新 再做一遍並將4.5 節所提到的速度調整機制加入系統並觀察誤差的改善狀況。
為了更清楚的看出速度調整機制的作用,本節的追蹤將眼球機器人脖子轉軸 和眼睛轉軸的初始速度設為5.2 節的一半,亦即Vmax_neck為400 轉/分而Vmax_eye為 50 轉/分。
距影像中 心誤差
系統調整 次數
圖5.25 目標物定速移動加入速度調整機制的水平方向追蹤誤差軌跡
距影像中 心誤差
系統調整 次數
圖5.26 目標物定速移動加入速度調整機制的垂直方向追蹤誤差軌跡
距影像中 心誤差
距影像中 心誤差
圖5.27 目標物定速移動加入速度調整機制的二維追蹤誤差軌跡
由圖5.25 和圖 5.26 可以看出水平和垂直的誤差皆在慢慢的變小,到最後水 平的誤差約在±0.02 左右而垂直的誤差約在±0.03 附近。和 5.2 節中±0.04 的誤差相
比較,明顯的加入速度調整機制後可以有更佳的追蹤軌跡。由圖5.27 也可以看出 軌跡圖由外慢慢往內繞,離影像中心的誤差越來越小。
再來是目標物作規律變速移動的狀況,在系統加入速度調整機制後的追蹤結 果。
距影像中 心誤差
系統調整 次數
圖5.28 目標物規律變速移動加入速度調整機制的水平方向追蹤誤差軌跡
距影像中 心誤差
系統調整 次數
圖5.29 目標物規律變速移動加入速度調整機制的垂直方向追蹤誤差軌跡
距影像中 心誤差
距影像中 心誤差
圖5.30 目標物規律變速移動加入速度調整機制的二維追蹤誤差軌跡
由圖 5.28~5.30 中還是可以看出不管在水平或垂直的軌跡誤差上都有由大到 小慢慢改善的狀況。加入速度調整機制後最終的誤差約在±0.018 上下,可是和 5.2 節目標物規律變速移動的最終誤差±0.02 比較,並沒有目標物定速移動的狀況中 改善得這麼多。這是因為在本追蹤狀況中,目標物的移動速度已經相當的慢(最 高速度約為0.04m/sec),原本 5.2 節中眼球機器人的初始設定(脖子轉軸的最大 速度Vmax_neck為800 轉/分,眼睛轉軸的最大速度Vmax_eye則為100 轉/分)已經貼近 了該速度的最佳追蹤轉速。故在本狀況中雖然誤差還是由大到小,但和未加入速 度調整機制的狀況相差不大。但是在圖中還是可以發現,若原本的初始設定使誤 差過大,加入速度調整機制後是可以將誤差軌跡慢慢修正回來的。
最後將目標物速度隨機變化的狀況加入速度調整機制後,因為速度調整機制 的反應時間不夠快,而速度變化的間隔又太短。所以在加入後反而造成比原本固 定機器人各軸追蹤速度還要差的軌跡誤差,這將於結論中作總結說明。
第六章 結論
度太快的影像會因為反應時間跟不上而追丟,而速度調整機制也來不及反應的狀 況。對於這部份來說4.5 節所提到的速度調整機制顯然還有很大的改善空間,而 在程式的編寫上也可以轉往C code 上面編寫以提升系統的反應速度。期許將來本 系統能朝這幾方面作改善,使得本系統可以應用在各個場合的追蹤上。
參考文獻
[1] A. Arsenioa and J. Santos-Victor, “Robust Visual Tracking by an Active Observer,” IEEE IROS 97, Vol 3, pp.1342-1347, 1997.
[2] D. H. Nguyen and B. Widrow, "Neural networks for self-learning control systems,
" IEEE Control Systems Magazine, pp. 18-23, Apr. 1990.
[3] A.M. Baumberg, and D.C. Hogg, “An Efficient Method for Contour Tracking using Active Shape Models,” Motion of Non-Rigid and Articulated Objects, Proceedings of the IEEE Workshop , pp.194-199, Nov. 1994.
[4] J.S.R. Jang, "Self-learning fuzzy controller based on temporal backpropagation,"
IEEE Trans. Neural Networks, Sept. 1992.
[6] J. Hertz, A. Krogh, and R. G. Palmer, Introduction to the Theory of Neural Computation. Reading, MA: Addison-Wesley, 1991.
[7] O. Omidvar and D. L. Elliott, Neural Systems for Control. NewYork: Academic, 1997.
[8]W.T. Miller III, R.S. Sutton, and P.J. Werbos, Eds., Neural Networks for Control.
Cambridge, MA: MIT Press, 1990.
[9] B. C. Kuo and F. Golnaraghi, Automatic Control Systems, Wiley, 2002.
[10] Buchanan, J. L. and Turner, P. R., Numerical methods and analysis, McGRAW-Hill, 1992.
[11] Matlab 程式設計與應用,張智星著,清蔚科技出版。
[12]應用類神經網路,葉怡成著,儒林圖書公司,1997。
[13]人工神經網絡模型分析與應用,閻平凡,黃端旭著 安徽教育出版社, 1993。
[14]數位影像處理,Woods R.E., Gonzalez R.C.著; 繆紹綱譯,普林斯頓國際有限
公司,2002。
[15] 倒傳遞類神經網路在冰水機節能控制上之應用,古國松,賴炎生,林俊民 著,國立台北科技大學電機工程研究所,2004。