Abstract
本文的目的在於設計一個單相機即時影像追蹤系統。利用一部CCD相機及一支氦氖雷射，當物體進入相機之取像範圍時，影像系統定位出其平面位置，然後驅動雷射束追蹤物體；為了取得物體之景深，同時令影像中心追蹤雷射光點中心。經由適當的校正程序，可以得到在固定背景上運動物體之三維座標。這樣做的優點在於：(1)非接觸性量測，容易架設在不同環境；(2)避免雙相機系統之複雜運算，能以較低之成本做到即時追蹤；(3)利用雷射輔助取得景深可以避免雙相機系統浪費一軸的缺點，也能補償單相機系統資訊之不足。硬體架構之驅動部份是用四個LM628精密定位控制晶片所設計成的四軸控制器，及Encoder Mike致動器所構成。 LM628經由匯流排與中央處理單元通訊，接受命令，然後根據編碼器的回授位置訊號，以內部之比例積分微分控制器，獨立控制單軸之運動，因此可以節省中央處理單元之運算時間，達到即時處理之需求。系統參數之校正採用Tsai氏的相機模式來校正CCD之參數，並配合最佳化之位置估測技術以決定系統內元件之相關位置。以非間條掃瞄模式規劃即時影像處理，當物體進入取像範圍，由圖心法算出雷射光點之中心，計算與物體中心之位置差，然後下命令至控制器，使光點中心與物體中心重合；影像中心追蹤光點中心之方式亦然。由PC-486之快速運算能力及簡單之追蹤法則，可以由實驗驗證，所設計之系統能夠根據空間之位置資料，在雷射的導引下有效的追蹤到目標物。系統在景深75cm且有效追蹤的情況下，穩態之相對誤差在5mm之內；藉由HP5527雷射量測系統之量測值作為標準量，可以驗證系統之量測精確度，其穩態標準差在0.2mm以內。