物件切割

人造的機械中，絕大多數都是由許多小關節所組成的，而本論文的實驗對像坦克車 也是一樣，要對這種可形變的剛體進行影像處理，切割是不能少的，所以如何將物體在

關節處切割開來變成為了重要的問題了，參考過去的論文[5][6][7][8][9]中，除了[5]是利 用疊代最近點的方式估測，其餘皆是利用切割的方式來做，這幾篇論文中有提出了幾種 切割方法，i) 多長方體包覆切割[6]；ii)利用物體高度資訊切割出車身以及砲塔[7][8][9]。

首先考慮第一種多長方體包覆切割，這個方法是先將整個形變剛體力用一個長方體 進行包覆，然後計算其密度，若密度不到閥值，則再多用一個長方體包覆一直到每個長 方體包覆的密度都達到目標，如圖 3.20：

圖 3.20 文獻[6]長方體包覆切割結果。’x’為砲塔，’o’為炮管，黑點為車身。

圖 3.20 可以看到最後的切割結果，分別找到了砲塔、炮管以及車身，但是並沒有很完 整的將三個部分切割開；而另外一種常用的切割方法是利用高度的方式切割坦克車，這 樣的方法切割效果不錯，但只能用於車身與砲台及大炮的切割，並無法將炮管以及砲塔 切開，如圖 3.21：

圖 3.21 利用高度資訊切割結果。

圖 3.21 可以發現很簡單的就找出了車身以及砲塔部分，但論文中並未提及如何切割炮 管及砲塔，並且這樣的演算法是必須知道坦克車的高度才有辦法執行的，但本論文的目 標是大多數的坦克車都能夠適用，所以這樣的切割方法除非能夠自動找出高度，否則是 無法使用的。根據上述幾點，本論文的切割目標有以下幾個，i)自動找出坦克車的高度，

以利車身及炮塔的切割，ii)自動的切割炮管以及炮塔。

自動找出高度的部分，考慮圖 3.22 這樣未切割的坦克車圖，本論文提出下列演算 法來達成：

圖 3.22 未切割之坦克車圖。

步驟一：將點雲資料根據 z 軸的高度 hx由上至下，每次增加 hx /n 的大小，將物件分為 上下兩部份，並對上部分以主成份分析法分析其寬度(y 軸差)。如圖 3.21：

圖 3.23 不同高度時點雲之寬度圖。

步驟二：找出寬度圖中分別變化量最大的位置，如圖 3.23 不同高度時點雲之寬度圖，

得到當 step=17 時，變化量為 =0.07933，如圖 3.24： _z

圖 3.24 寬度變化圖。

步驟三：找出 step=17 對應的高度 z=0.1402，根據該高度直進行切割，上部即為炮管、

炮塔，下部則為車身，即完成切割。結果如圖 3.25：

圖 3.25 根據 z=0.1402 切割結果圖。

根據上述幾個步驟就可以完成高度的自動搜尋，接下來將繼續對炮管以及炮塔的部分進 行切割。對炮管切割的部份，本論文提出一個演算法，是利用炮管跟炮塔的寬度不同這 個特性來完成的，考慮下圖 3.26：

圖 3.26 待切割炮管。

圖 3.26 中可以發現炮管以及炮塔的寬度不同，所以利用以下演算法來進行切割：

步驟一：對上部點雲進行主成份分析，並主軸轉至 x 軸。

圖 3.27 將圖 3.26 轉至 x 軸結果圖。

步驟二：將點雲資料根據 x 軸的長度 lx由左至右，以及由右至左以每次增加 lx /n 的大小

，並計算其寬度(y 軸差)。如圖 3.28，

圖 3.28 兩個方向之寬度圖。

步驟三：找出寬度圖中分別變化量最大的位置，如圖 3.28，由右至左的寬度圖變化最大 為 step=16，變化量為 =0.0605；由左至右的寬度圖變化最大為 step=9，變化_r 量為 =0.0789； _l

步驟四：比較 >_l  ，找到切割點為 step=9 對應的切割位置 x = -0.4956。 _r

步驟五：找出炮管後再次對炮管部份執行主成份分析法，依該角度將資料轉至 x 軸，並 重複執行以上步驟二至步驟四，直到炮管角度變化小於閥值。

步驟六：得到切割結果，如圖 3.29：

圖 3.29 炮管切割後之結果。紅色為炮管；藍色為炮塔。

根據以上的步驟，就可以得到如圖 3.30 的坦克切割圖。

圖 3.30 坦克切割結果圖，綠色為車身，紅色為炮管，藍色為炮塔。

成功的將坦克車做切割後，即可開始對坦克車進行角度估測。