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具智慧追跡、智慧辨識、高鑑別率與低耗電功能 之艦艇通訊燈號系統

為了解決avermedia攝影機的問題，作者許哲源 這樣論述：

目錄摘 要 IABSTRACT II誌謝 III目錄 IV圖目錄 VI表目錄 IX第一章 緒論 11-1.前言 11-1-1.國際信號旗 11-1-2.手旗通信 21-1-3.燈號及聲號通信 31-2.研究目的 5第二章 硬體規劃及初步測試 62-1.訊號發送硬體規劃 62-1-1.發光二極體(LED)選擇 62-1-2.聚光燈罩 82-1-3.鋁基板及電路布局 92-2.訊號接收單元 112-2-1. CCD影像感測器 112-2-1-1.球型網路攝影機 112-2-1-2. 50倍光學變焦相機(圖17) 122-2-2.影像擷取卡 132-3

.其他硬體設計 142-3-1.水密殼設計 142-3-2.雙軸雲台及控制系統 152-4.初步測試 172-4-1.確認36顆單色高亮度LED初步測試之照射成效 172-4-2. 36顆單色高亮度LED成品初步測試實際照射距離測試結果 17第三章 影像處理 203-1. OPENCV介紹 203-2.開發環境 223-3.影像辨識流程 233-3-1.擷取影像 233-3-2.色彩轉換 233-3-2-1. HSV影像 243-3-2-2.轉換公式(RGB轉換HSV) 253-4.辨識成果 26第四章 系統整合及電路 284-1 LED驅動電路 284-

1-1線性穩壓 284-1-2切換式穩壓器 324-2微控器及系統電路 354-2-1 RS485傳輸協定 354-2-2微控器控制電路 374-2-3初版電路及終版電路 384-3人機介面說明 404-4建立溝通流程解說 41第五章 訊息傳輸實驗 455-1環境介紹 455-2測試自動追蹤訊號功能 465-3 3公里訊息辨識測試 475-4 5公里雙向訊息傳輸測試 51第六章 結論與未來規劃 576-1結論 576-2未來展望 586-3本研究成果所衍生貢獻 60參考文獻 63 圖目錄圖 1. 旗號代表的英文及數字[1] 1圖 2. 海上手旗代表的

信號[台南德陽艦軍艦博物館] 2圖 3. 國際摩斯電碼[3] 3圖 4. 艦艇所具備的傳統通訊燈號[台南德陽艦軍艦博物館] 4圖 5. 系統架構流程圖 5圖 6. RGBW四色LED[4] 6圖 7. 高功率LED電流與亮度關係圖[4] 7圖 8. 燈罩實體照片 8圖 9. LED無燈罩130°發散角[4] 8圖 10. LED有燈罩7度發散角[5] 8圖 11. 鋁基板42顆LED電路設計圖 9圖 12. LED電路成品圖 9圖 13. 紅光LED工作時鋁基板溫度 10圖 14. 綠光LED工作時鋁基板溫度 10圖 15. 球型網路攝影機實

體照片[6] 11圖 16. 球型網路攝影機光源不足時所擷取影像 12圖 17. 50倍光學變焦相機[7] 12圖 18. 50倍光學變焦相機捕捉1公里綠色訊號燈影像 13圖 19. 影像擷取卡傳輸圖[8] 13圖 20. 水密外殼整體結構(a)設計架構(b)實際成品組裝圖 14圖 21. 萬象迴轉台實際照片[9] 15圖 22. 雲台解碼器[10] 15圖 23. 36顆單色高亮度LED結合鋁基板(a)紅色測試(b)綠色測試(c)白色測試 17圖 24. 36顆單色高亮度LED於大崗山山腰照射至1.8公里外之19甲省道上 18圖 25. 36顆單色高亮

度LED於大崗山山腰照射至3公里外之鄉道上 18圖 26. 36顆單色高亮度LED分別照射至1.83公里與3公里之影像 19圖 27. OpenCV的通用圖示[12] 20圖 28. 人臉辨識示意圖[13] 21圖 29. 工業產品檢測示意圖[14] 21圖 30. python的通用圖示[15] 22圖 31. 識別流程示意圖 23圖 32. 3D立體HSV模型[16] 24圖 33. 原始畫面 26圖 34. 白色部分為程式篩選符合綠色遮罩的區塊 27圖 35. 辨識成果 27圖 36. 線性穩壓器電路圖[17] 29圖 37. LM317定

電流源電路 29圖 38. LM317定電流電路實體圖 30圖 39. LM317控制紅色LED矩陣溫度曲線 31圖 40. LM317控制綠色LED矩陣溫度曲線 31圖 41. 切換式穩壓IC內部電路結構[18] 32圖 42. 切換式穩壓IC工作原理[19] 32圖 43. LM2576定電流電路 33圖 44. LM2576定電流電路實體圖 33圖 45. LM2576驅動綠光LED時溫度曲線 34圖 46. LM2576驅動紅光LED時溫度曲線 34圖 47. RS485電路架構[20] 35圖 48. 差分訊號說明圖[22] 36圖 49

. atmega328p晶片及腳位功能圖[23] 37圖 50. CCD控制電路版各功能開關 37圖 51. 上層電源處理電路，面積:19.7(長)x12.6(寬)=248.22 cm2 38圖 52. 下層微控器電路板，面積:13.1(長)x12(寬)=157.2 cm2 38圖 53. 最終版電路，面積:18.5(長)x10.7(寬)=197.95 cm2 39圖 54 . 人機介面說明 40圖 55. 發送端按下發送按鈕 41圖 56. 發話端艦燈狀態示意圖 41圖 57. 接收端看到閃爍紅燈後按下接收按鈕 42圖 58. 接收端艦燈狀態示意圖 42

圖 59. 發話端人機介面顯示閃爍綠光 43圖 60. 發話船準備就緒 43圖 61. 雙方船艦開始對話 44圖 62. (a) 1公里外自行車步道測距圖(b) 3公里外自行車步道的觀景平台測距圖 45圖 63. (a)光源偏離畫面(b)程式自動修正CCD方位 46圖 64. 智慧追跡辨識艦艇通訊燈號系統架設於彌陀漁港北堤特寫 47圖 65. 南寮彌陀漁港北堤架設環境 48圖 66. 智慧追跡辨識艦艇通訊燈號系統架設於觀景平台 48圖 67. 1公里3.6倍辨識結果及綠光大小 49圖 68. 3公里4.8倍綠色訊號大小 49圖 69. 3公里4.8倍紅

色訊號大小 50圖 70. 3公里辨識成果 50圖 71. 智慧追跡辨識艦艇通訊燈號系統展示影片連結 51圖 72. 旗津5公里測距圖 51圖 73. 艦燈架設(旗後砲台) 52圖 74. 艦燈架設(沙灘) 52圖 75. 5公里20倍紅色訊號大小 53圖 76. 5公里20倍綠色訊號大小及辨識成果 53圖 77. 5公里單向傳輸影片連結 54圖 78. 雙向溝通辨識成果(旗後砲台s1) 55圖 79. 雙向溝通辨識成果(沙灘s2) 55圖 80. 5公里雙向傳輸影片截圖 56圖 81. 5公里雙向傳輸影片連結 56圖 82. 訊號位移示意圖

57圖 83. 白天1公里綠光(CCD光學變焦50倍) 59圖 84. 白天1公里紅光(CCD光學變焦50倍) 59圖 85. 發明專利證書[24] 60圖 86. 2020年第十六屆烏克蘭國際發明展榮獲 金牌獎 61圖 87. 2020台灣創新技術博覽會 競賽區 銅牌獎 62 表目錄表 1. 一些常用的摩斯密碼代號[3] 4表 2. 高功率LED亮度表[4] 7表 3. PELCO-D通訊協定-資料結構 16表 4. 雲台右旋指令格式 16表 5. 明度改變時RGB及HSV變化 23表 6. RGB色彩數值化與對應的HSV色彩數值化 25表 7

. HSV顏色大致對應圖 26表 8. LED各色驅動電壓整理 28表 9. LM317驅動不同顏色LED溫度 30表 10. 摩斯密碼對照表 54