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研究生: 楊定鈞
Yang, Ting-Chun
論文名稱: 樹莓派在科學研究上之影像與無線操控應用
Image and Wireless Operation of Raspberry Pi for Scientific Applications
指導教授: 李炳鈞
Li, Bing-Jing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 107
中文關鍵詞: 樹莓派相機鏡頭模組顯微鏡Python圖形化使用者介面影像處理網頁介面無線操控
外文關鍵詞: Raspberry Pi, picamera, microscope, Python, graphical user inerface, image processing, web interface, wireless operation
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  • 本論文研究利用樹莓派Raspberry Pi、原廠相機鏡頭模組、軟木塞材質之薄板實作出一個可架設在顯微鏡上之裝置,使用Python程式語言設計出一個圖形化使用者介面,包含影像預覽、影像縮放、影像儲存、影像亮度、影像對比度、影像飽和度調整等影像處理功能,使用者藉由此操作介面,可達到在電腦螢幕上觀看顯微鏡底下物體之畫面和作畫面強化、儲存影像之目的。另外,利用樹莓派作為伺服器端架設網頁伺服器和影像串流,藉由隨身的智慧型手機或平板電腦,進入樹莓派構建的網頁介面,在網頁介面上觀看顯微鏡底下物體之即時影像,透過網頁介面上的功能按鈕操控相機鏡頭模組之影像功能,達到在沒有電腦周邊設備也能無線操控相機鏡頭模組之目的。

    This research demonstrates the use of Raspberry Pi and camera module (pi-camera) to process the images observed under a simple microscope. A graphical user interface written in Python can provide the image processing of preview, zooming, saving, and the adjustment of brightness, contrast, saturation. By using this interface, a user can observe the object image of the microscope directly on screen instead of the microscope’s eyepiece. Besides, we can invoke a web server for the Raspberry Pi to build a web interface for video streaming so all the manipulation of image process can be performed wirelessly through a smart phone or a tablet.

    目錄 摘要 2 誌謝 9 目錄 10 表目錄 13 圖目錄 14 第一章 緒論 17 第二章 實驗設備與架構 19 2-1 樹莓派Raspberry Pi 19 2-1-1 硬體介紹 19 2-1-2 作業系統 23 2-1-3 遠端連線介紹 28 2-2 相機鏡頭模組 38 第三章 樹莓派影像處理技術 39 3-1 簡介 39 3-2 相關技術文件 41 3-2-1 Python語言 41 3-2-2 Tkinter模組 43 3-2-3 picamera模組 44 3-3 研究方法 45 3-3-1 前置作業 45 3-3-2 即時影像預覽初試 48 3-3-3 架設裝置製作 56 3-4 執行規劃 58 3-5 結果與討論 60 3-5-1 操作結果展示 60 3-5-2 注意事項 65 3-5-3 結論、衍生技術與待解決問題 66 第四章 智慧型裝置無線傳輸與操控 67 4-1 簡介 67 4-2 相關技術文件 68 4-2-1 Socket模組 68 4-2-2 Smtplib模組 69 4-2-3 SMTP 簡單郵件傳輸協定 70 4-2-4 RPi Cam Web Interface 71 4-2-5 MJPEG串流視訊 75 4-3 研究方法 76 4-3-1 系統架構 76 4-3-2 樹莓派無線網路設定 77 4-3-3 IP位址之取得 80 4-3-4 Web網頁介面下載與安裝 83 4-3-5 智慧型裝置操作方法 84 4-4 結果與討論 86 4-5-1 寄送IP位址之結果 86 4-5-2 網頁介面操作結果展示 87 第五章 結論 94 參考文獻 96 附錄1 97 圖形化介面之Python程式檔 97 附錄2 105 獲取IP位址寄至電子信箱之python程式檔 105

    [1] Raspberry Pi Foundation. (2019). Raspberry Pi official website. Available:
    https://www.raspberrypi.org/
    [2] Wikipedia. (2019). 樹莓派Raspberry Pi. Available:
    https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%91%E8%8E%93%E6%B4%BE
    [3] 陳會安, Raspberry Pi 樹莓派從不懂到玩上手. 旗標, 2017.
    [4] Wikipedia. (2019). Linux. Available: https://zh.wikipedia.org/wiki/Linux
    [5] Raspberry Pi Foundation. (2019). Camera Module. Available:
    https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/camera/
    [6] Wikipedia. (2019). Python. Available: https://zh.wikipedia.org/wiki/Python
    [7] Python Software Foundation. (2019). Python official website. Available:
    https://www.python.org/
    [8] Python Software Foundation. (2019). Tkinter — Python interface to Tcl/Tk. Available:
    https://docs.python.org/2/library/tkinter.html
    [9] D. Jones. (2014). Picamera 1.12 documentation. Available:
    https://picamera.readthedocs.io/en/release-1.12/index.html
    [10] Python Software Foundation. (2001-2019). Socket — Low-level networking interface.
    Available: https://docs.python.org/3/library/socket.html
    [11] Python Software Foundation. (2001-2019). Smtplib — SMTP protocol client.
    Available: https://docs.python.org/3/library/smtplib.html
    [12] Wikipedia. (2019). 簡單郵件傳輸協定. Available:
    https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AE%80%E5%8D%95%E9%82%AE%E4%B
    B%B6%E4%BC%A0%E8%BE%93%E5%8D%8F%E8%AE%AE
    [13] S. Melchior. (2019). RPi-Cam-Web-Interface. Available: https://elinux.org/RPi-
    Cam-Web-Interface#Installation_Instructions
    [14] GitHub Inc. (2019). What is MMAL? Available:
    https://github.com/techyian/MMALSharp/wiki/What-is-MMAL%3F
    [15] S. Melchior. (2013). RaspiMJPEG. Available:
    https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=61771
    [16] Wikipedia. (2018). OpenMAX. Available: https://zh.wikipedia.org/wiki/OpenMAX
    [17] Wikipedia. (2019). Motion JPEG. Available:
    https://zh.wikipedia.org/wiki/Motion_JPEG

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