多相機多目標追蹤系統的設計與實現

(Design and Implementation of a Multi-Camera Multi-Target Visual Tracking System)

(111級 周劭恩)

摘要

本論文旨在透過多相機視覺系統解決雙相機立體視覺系統面臨的視角或追蹤範圍不足的問題。本論文之多相機多目標追蹤系統由四台相機構成,以球為目標物,依據色彩資訊判別多顆球,經過影像處理後輸出多顆球在影像上各自的座標。利用擴展卡門濾波器(extended Kalman filter)針對球的位置與速度進行估測,在目標物遭遇遮擋或各種不利因素導致追蹤失敗時,透過拋體運動學對目標物的軌跡進行預測。在實作上,多相機多目標追蹤系統利用NVIDIA Jetson AGX Xavier 64GB開發模組、AP-IMX290-SerDes (V-by-One)相機模組和四台兩百萬畫素的相機,並以Python及C++程式語言實現多相機多目標追蹤的目的。本論文所建構之多相機多目標追蹤系統可達到每秒處理45張影像,透過影像資料計算出的目標物三維座標的各軸靜態誤差皆小於0.01公尺,各軸平均動態誤差小於0.015公尺且各軸最大動態誤差皆不大於0.03公尺。最後,多相機多目標追蹤系統能夠同時追蹤多個目標物,並能即時地計算出多個目標物各自在三維空間中的座標。
系統架構圖

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