視覺辨識系統說明

由 4.1.1 節的模擬實驗，已初步了解到視覺辨識在本實驗的可行性與辨 識過程中將會遇到的問題。實驗驗證利用顏色組合設計出特殊的地形河石踏 點，藉由顏色辨識與分群，我們可以很快的得到踏點位置座標與高度。

本論文採用的影像擷取裝置為 USB 傳輸介面，與主控端桌上型電腦相 連接，視覺辨識系統所使用的影像擷取裝置為羅技 130 萬像素網路攝影機 C300，連接在主控端桌上型電腦主機，擷取影像的解析度設為 320×240。因 為影像擷取裝置連接在主控端電腦，所以 RoboRealm 視覺辨識程式亦由主控 端電腦執行。由於視覺辨識系統的影像擷取裝置座標是以像素為單位，因此 必頇把座標數據轉換成實際長度(以公分為單位)，才能搭配本實驗室所開發 之動作產生程式。視覺辨識程式流程如下圖 4-17，其中流程圖左側標示代表 在 RoboRealm 中所使用的處理函數模組名稱。

RoboRealm 視覺辨識程式內容說明如下：

1. RoboRealm 程式啟動時自影像擷取裝置取得地形完整拍攝畫面，為了 分辨出可踩踏的河石圓盤，使用 RGBFilter 將紅色與藍色過濾出來，由於拍 攝畫面易受光線影響，此處過濾的閥值參數由經驗法選擇。然後對影像作侵 蝕(Erode)與平滑處理(Smooth Hull)以消除雜訊幫助判斷。

圖 4-17 RoboRealm 視覺辨識程式流程與指令對照

2.使用 Blob Filter 模組，此模組除了 Blob 影像分割群組的功能之外，亦 包含各種過濾功能：顏色、兩點距離、位置、尺寸、形狀等過濾方式，本實 驗在此使用位置(Location)座標過濾，依照靠左側或右側及重心之 y 座標落點，

自 12 個踏點中過濾出單一獨立的踏點，以便分析資訊。

3.透過 Color Statistics 可以產生影像與色彩相關的各項變數統計資料，並 以 RGB 分別表示，例如最多的顏色或某顏色的值，這些變數可以在後續被 使用。

4.用 VBScript 模組做位置與高度之判斷轉換：RoboRealm 可以用

VBScript 語法撰寫程式以便對各項參數做計算或判斷，本程式實作在此處進

圖 4-18 隨機河石地形的實際座標定義

表 4.3 河石地形像素座標落點與實際座標對應 (不包含機器人起始位置)

X 像素座標 X 實際座標(cm) Y 像素座標 Y 實際座標(cm) 0-50 -8 0-45 20

50-90 -4 45-80 24 90-125 0 80-115 28 125-160 4 115-150 32 160-200 8 150-185 36 200-235 12 185-225 40 235-270 16

270-310 20

5. 重複以上 2~4 步驟，依序分別判斷出共 12 個河石踏點的實際座標，

分別令左半為 Lnx、Lny、Lnz；右半為 Rnx、 Rny、 Rnz (n=1~6)共 36 個值，

河石地形基板

機器人起始位置

至此視覺辨識系統已透過影像裝置及 RoboRealm 視覺處理取得河石踏點的 實際座標資料。

取得河石踏點的實際座標資料後，除了可以將變數儲存成檔案之外，更 可以利用 RoboRealm 中提供的 API Server，如圖 4-19，讓使用者在使用其他 程式語言撰寫程式時可以接收 RoboRealm 提供的影像資料，因此本實驗開啟 了 API Server 的功能，讓 MATLAB 可以直接讀取到 RoboRealm 的變數資料，

進一步省去人工操作的步驟。

圖 4-19 開啟 RoboRealm 中的 API Server