影像導航系統設計

在本篇論文的設計中，我們必須利用每一時刻所擷取到的影像辨識出路面邊 界的變化，去更新自走車的動態變化，使車子能正確的跟隨路面邊界的變化行 駛。圖 4.1 即表示整個影像導航系統的設計流程。

圖 4.1 影像導航系統的設計

在圖 4.1 中，CCD 攝影機擷取到某一時刻的影像，利用影像的前處理將其雜 訊去除，在利用上一章節所提到的影像處理做法將影像中特徵點的抽取，再利用 該特徵點去判斷車子的導航策略，在本篇論文中，將車子分成五種動態：直走、

左轉、微左轉、右轉以及微右轉。其中左右轉即是車體本身旋轉 90 度，而微左 右轉則是判斷車子若偏離了道路邊緣線做適當的微左、微右調整，至於到底要微 左、微右旋轉多少度則視車體偏離道路邊緣線的角度做判斷。而根據以上的影像 導航視覺系統設計，本篇論文進一步利用程式的流程關係將其實現出來。

圖 4.2 影像導航系統的設計程式

圖 4.2 中即表示了整個影像導航系統的設計流程，以下將對每一個處理流 程做詳細介紹：

z 系統開始：打開自走車的電源並觸發它行走。

z 前進：車子直線前進。

z 影像擷取與處理：擷取影像並用第三章的影像處理程序取得影像的特徵 點。

z 檢查特徵線：檢查有無取得影像中的特徵線，若無則車子繼續前行；反 之則進入下一步驟。

z 角度判斷：將特徵線角度依不同範圍分成兩種模式。

z 左轉模式：這個模式是特徵線角度範圍在 0 度至 79 度，詳細說明流程 在圖 4.3。

圖 4.3 左轉模式程式流程

z 左轉：當左轉模式根據圖 4.3 的程式流程左轉後，系統將會進入到下 一個步驟。

z 右轉模式：這個模式是特徵線角度範圍在 101 度至 179 度，詳細說明流 程在圖 4.4。

圖 4.4 右轉模式程式流程

z 右轉：當右轉模式根據圖 4.4 的程式流程右轉後，系統將會進入到下 一個步驟。

z 讀取下一時刻影像：當系統要繼續時，則流程回到影像擷取與處理，反 之則往下一個步驟。

z 系統結束：自走車停止。

綜觀上述的影像導航系統設計，本篇論文結合了系統理論與影像處理的應 用，提高了影像辨識的速度，整體而言，本篇論文具備了以下優點：

1. 在影像處理的過程中，本篇論文只需對單張影像進行處理，在抽取以及 辨識出特徵線後，即可得道路面的邊界與自走車的狀態，也因此，並不 需儲存前一時刻的影像，做較複雜的影像辨識處理（例如：光流法），

而減少了影像處理時間。

2. 針對智慧型自走車走過的每一點做記錄，建立起道路座標，當下次經過 此地方時可以比對位置座標，加快車子行走的速度。

3. 利用此影像導航系統的設計，可以使車子行走於樓梯邊緣，比一般單利 用雷射、紅外線或是超音波可走路況多許多。因為雷射、紅外線以及超 音波所測得的資訊都是點資訊，若遇到路面消失不見會偵測錯誤。

在智慧型自走車的影像導航系統的設計中，發展一套快速而穩健的影像辨識 系統是不可缺少的。在本篇論文研究中，經過了以上程式流程設計後，我們進一 步的利用了實車實現，在下一節中，本篇論文設計了八個場景並對結果做討論。