場景實驗

本篇論文以本校工學院以及實驗室為場景實驗地點，根據不同情況設計八種 不同情況的場景，讓智慧型自走車分別於這八種場景實地走一遍，並在事後做分 析。圖 4.6 是自走車行走於場景中定義的相對座標與影像中抽取出的特徵線定 義角度。

一、牆角右轉

圖 4.7 場景一：牆角右轉

圖 4.7 是場景一的俯視圖，可以由圖中得知牆壁出現在自走車的左側，而 自走車根據所在位置定義直走是 Y 軸方向，而右轉是 X 軸方向。初始位置自走車 擷取到的影像（取樣頻率 5 frames/sec）如圖 4.8（a），從圖中抽取出的特徵 線角度為 164 度，在影像導航設計的流程中，特徵線角度在 101 度至 179 度這個 範圍內即進入了右轉模式，在這模式中，164 度是介於 151 度至 170 度之間，當 特徵線在這個範圍裡面，對自走車所下達的決策是直走，所以自走車便會沿著所 偵測到的特徵線（牆壁與路面的邊界）前進。當車子前進到快碰到牆壁時，這時 便會偵測到前方牆壁與路面的邊緣，如圖 4.8（b）特徵線便會變成 91 度，在右 轉模式中，特徵線角度落於 80 度至 100 度時，將會下達右轉的命令給車子，這 時自走車便會右轉 90 度後，根據當時的情況繼續讀取下一時刻的影像還是停止 系統。

(a) (b)

圖 4.8 場景一實驗圖

(a)初始位置擷取到的影像 (b)快行進到牆壁所擷取到的影像 二、牆角左轉

圖 4.9 場景二：牆角左轉

圖 4.9 是場景二的俯視圖，可以由圖中得知牆壁出現在自走車的右側，而 自走車根據所在位置定義直走是 Y 軸方向，而左轉是負 X 軸方向。初始位置自走 車擷取到的影像如圖 4.10（a），從圖中抽取出的特徵線角度為 20 度（實際測 得角度為 200 度，但超過 180 度的角度將會減去 180 度），在影像導航設計的流 程中，特徵線角度在 0 度至 79 度這個範圍內即進入了左轉模式，在這模式中，

20 度是介於 11 度至 30 度之間，當特徵線在這個範圍內，對自走車所下達的決

策是直走，所以自走車便會沿著所偵測到的特徵線（牆壁與路面的邊界）前進。

當車子前進到快碰到牆壁時，這時便會偵測到前方牆壁與路面的邊緣，如圖 4.10

（b）特徵線便會變成 87 度，在左轉模式中，特徵線角度落於 80 度至 100 度時，

將會下達左轉的命令給車子，這時自走車便會左轉 90 度後，根據當時的情況繼 續讀取下一時刻的影像還是停止系統。

(a) (b)

圖 4.10 場景二實驗圖

(a)初始位置擷取到的影像 (b)快行進到牆壁所擷取到的影像

三、樓梯右轉

圖 4.11 場景三：樓梯右轉

圖 4.11 是場景三的俯視圖，可以由圖中得知牆壁出現在自走車的左側，而 自走車根據所在位置定義直走是 Y 軸方向，而右轉是 X 軸方向。初始位置自走車 擷取到的影像如圖 4.12（a），從圖中抽取出的特徵線角度為 167 度，在影像導 航設計的流程中，特徵線角度在 101 度至 179 度這個範圍內即進入了右轉模式，

在這模式中，167 度是介於 151 度至 170 度之間，當特徵線在這個範圍裡面，對 自走車所下達的決策是直走，所以自走車便會沿著所偵測到的特徵線（牆壁與路 面的邊界）前進。當車子前進到快碰到牆壁時，這時便會偵測到前方牆壁與路面 的邊緣，如圖 4.12（b）特徵線便會變成 90 度，在右轉模式中，特徵線角度落 於 80 度至 100 度時，將會下達右轉的命令給車子，這時自走車便會右轉 90 度後，

根據當時的情況繼續讀取下一時刻的影像還是停止系統。

(a) (b)

圖 4.12 場景三實驗圖

(a)初始位置擷取到的影像 (b)快行進到牆壁所擷取到的影像 四、樓梯左轉

圖 4.13 場景四：樓梯左轉

圖 4.13 是場景四的俯視圖，可以由圖中得知牆壁出現在自走車的右側，而 自走車根據所在位置定義直走是 Y 軸方向，而左轉是負 X 軸方向。初始位置自走 車擷取到的影像如圖 4.14（a），從圖中抽取出的特徵線角度為 20 度（實際測 得角度為 200 度，但超過 180 度的角度將會減去 180 度），在影像導航設計的流

程中，特徵線角度在 0 度至 79 度這個範圍內即進入了左轉模式，在這模式中，

20 度是介於 11 度至 30 度之間，當特徵線在這個範圍內，對自走車所下達的決 策是直走，所以自走車便會沿著所偵測到的特徵線（牆壁與路面的邊界）前進。

當車子前進到快碰到牆壁時，這時便會偵測到前方牆壁與路面的邊緣，如圖 4.14

（b）特徵線便會變成 89 度，在左轉模式中，特徵線角度落於 80 度至 100 度時，

將會下達左轉的命令給車子，這時自走車便會左轉 90 度後，根據當時的情況繼 續讀取下一時刻的影像還是停止系統。

(a) (b)

圖 4.14 場景四實驗圖

(a)初始位置擷取到的影像 (b)快行進到牆壁所擷取到的影像

五、樓梯邊緣

圖 4.15 場景五：樓梯邊緣

圖 4.15 是場景五的俯視圖，可以由圖中得知樓梯邊緣的止滑踏板出現在自 走車的右側，而自走車根據所在位置定義直走是負 X 軸方向，而左轉是負 Y 軸方 向。初始位置自走車擷取到的影像如圖 4.16（a），從圖中抽取出的特徵線角度 為 20 度（實際測得角度為 200 度，但超過 180 度的角度將會減去 180 度），在 影像導航設計的流程中，特徵線角度在 0 度至 79 度這個範圍內即進入了左轉模 式，在這模式中，20 度是介於 11 度至 30 度之間，當特徵線在這個範圍內，對 自走車所下達的決策是直走，所以自走車便會沿著所偵測到的特徵線（牆壁與路 面的邊界）前進。當車子前進到快碰到牆壁時，這時便會偵測到前方牆壁與路面 的邊緣，如圖 4.16（b）特徵線便會變成 92 度，在左轉模式中，特徵線角度落

於 80 度至 100 度時，將會下達左轉的命令給車子，這時自走車便會左轉 90 度後，

根據當時的情況繼續讀取下一時刻的影像還是停止系統。

(a) (b)

圖 4.16 場景五實驗圖

(a)初始位置擷取到的影像 (b)快行進到牆壁所擷取到的影像 六、右側凸角

圖 4.17 場景六：右側凸角

圖 4.17 是場景六的俯視圖，可以由圖中得知牆壁出現在自走車的右側，而

自走車根據所在位置定義直走是 Y 軸方向，而左轉是負 X 軸方向。這個場景跟之 前不同的是，當自走車走到右側凸角處，它所要追尋的特徵線將會不見，這時會 根據最後一次偵測到的特徵線為準則，直到找到下一條的特徵線。初始位置自走 車擷取到的影像如圖 4.18（a），從圖中抽取出的特徵線角度為 13 度，在影像 導航設計的流程中，特徵線角度在 0 度至 79 度這個範圍內即進入了左轉模式，

在這模式中，13 度是介於 11 度至 30 度之間，當特徵線在這個範圍內，對自走 車所下達的決策是直走，所以自走車便會沿著所偵測到的特徵線（牆壁與路面的 邊界）前進。當車子前進到右側牆壁快消失，也就是所要依據的特徵線會找不到，

這時智慧型自走車將會依據最後找的特徵線資料，如圖 4.18（b）最後一次偵測 到的特徵線角度為 20 度，也是落在左轉模式的直走範圍內，所以假使下一刻找 不到特徵線了，車子本身還是會依據上一次所找到的特徵線資料所行走，直到遇 到牆壁左轉為止。

(a) (b)

圖 4.18 場景六實驗圖

(a)初始位置擷取到的影像 (b)右側牆壁快消失的影像

七、左側凸角

圖 4.19 場景七：左側凸角

圖 4.19 是場景七的俯視圖，可以由圖中得知牆壁出現在自走車的左側，而 自走車根據所在位置定義直走是 Y 軸方向，而右轉是 X 軸方向。這個場景上一個 一樣，當自走車走到左側凸角處，它所要追尋的特徵線將會不見，這時會根據最 後一次偵測到的特徵線為準則，直到找到下一條的特徵線。初始位置自走車擷取 到的影像如圖 4.20（a），從圖中抽取出的特徵線角度為 162 度，在影像導航設 計的流程中，特徵線角度在 101 度至 179 度這個範圍內即進入了右轉模式，在這 模式中，162 度是介於 151 度至 170 度之間，當特徵線在這個範圍內，對自走車 所下達的決策是直走，所以自走車便會沿著所偵測到的特徵線（牆壁與路面的邊 界）前進。當車子前進到左側牆壁快消失，也就是所要依據的特徵線會找不到，

這時智慧型自走車將會依據最後找的特徵線資料，如圖 4.20（b）最後一次偵測 到的特徵線角度為 158 度，也是落在左轉模式的直走範圍內，所以假使下一刻找

不到特徵線了，車子本身還是會依據上一次所找到的特徵線資料所行走，直到遇 到牆壁左轉為止。

(a) (b)

圖 4.20 場景七實驗圖

(a)初始位置擷取到的影像 (b)左側牆壁快消失的影像 八、實驗桌上

圖 4.21 場景八：實驗桌上

圖 4.21 是場景八的俯視圖，可以由圖中得知牆壁出現在自走車的左側，而 自走車根據所在位置定義直走是 Y 軸方向，而右轉是 X 軸方向。初始位置自走車 擷取到的影像如圖 4.22（a），從圖中抽取出的特徵線角度為 165 度，在影像導 航設計的流程中，特徵線角度在 101 度至 179 度這個範圍內即進入了右轉模式，

在這模式中，165 度是介於 151 度至 170 度之間，當特徵線在這個範圍裡面，對 自走車所下達的決策是直走，所以自走車便會沿著所偵測到的特徵線（牆壁與桌 面的邊界）前進。當車子前進到快接近邊界時，這時便會偵測到前方桌面的邊緣，

如圖 4.22（b）特徵線便會變成 92 度，在右轉模式中，特徵線角度落於 80 度至 100 度時，將會下達右轉的命令給車子，這時自走車便會右轉 90 度後，不使系 統停止，讓自走車繼續行走。如圖 4.22（c）這時偵測到的特徵線角度為 129 度，這個範圍的角度進入了右轉模式中的微右轉，因為右轉模式中車子直走的角 度範圍是 151 度至 170 度，取中間值為 160 度，所以車子會微右轉 31 度(160 度 -129 度)。將車子導正後車子會繼續行走，如圖 4.22（d）這時所偵測到的特徵 線角度為 158 度，所以車子會在右轉模式下繼續直走。如圖 4.22（e）當車子走 到快接近桌子邊緣時，這時偵測到的特徵線角度為 100 度，所以車子會在這時候 向右旋轉 90 度後，不使系統停止讓車子繼續前進了一段後，如圖 4.22（f）這 時才下命令使系統停止。將智慧型自走車在這段時間內走的軌跡記錄讀出來，如 圖 4.23，每個點代表車子所行走的軌跡，點與點之間的距離是 0.14 公分。