本論文的主要目的是研究以視覺為基礎，建構出複雜背景下物體追蹤控制系統。其中利用視覺來感測出目標物在空間中的位置，並控制馬達來追蹤目標物。整個系統主要分為影像處理模組、影像感測器和追蹤控制器部份，其中，影像處理模組部份主要是以可程式邏輯閘陣列(field programmable gate array, FPGA)來完成；影像感測器則是採用CMOS黑白影像感測器；而追蹤控制器部份是以數位訊號處理器為控制核心。在移動物體偵測的方法上，本論文採用了連通物件標記法(connected component labeling)及面積濾波(size filter)，而這兩種方法應用上容易因影像雜訊太多而產生誤差，為了解決這個問題，本論文嘗試以中值濾波器(median filter)與形態學濾波器(morphological filter)來抑制影像雜訊之影響。經過分析及驗證後，本論文證實了演算法的可行性。

The objective of this thesis is to develop a tracking control system based on visual measurement in complex background. A visual system is used to measure the position of the target object and then the motor is used to track the target object. The system consists of an image processing module, image sensor, and tracking controller. In this system, the image processing module is implemented on an FPGA device. The image sensor is a CMOS camera. Besides, the tracking controller is implemented on a digital signal processor. The connected component labeling and size filter methods are used to detect the moving object. However, these methods easily cause errors due to the noise of the image. In order to overcome this difficulty, the median filter and the morphological filter are used to attenuate the effect of the image noise. The system is developed and proven to function well through simulation and experiments.

[1]J. A. Leese and C. S. Novak, “An Automated Technique for Obtaining Cloud Motion from Geosynchronous Satellite Data Using Cross Correlation,” Jouranal of Applied Meteorology, pp.118-132, 1971.
[2]D. R. Lee, S. H. Jin, P. C. Thien, and J. W. Jeon, “FPGA Based Connected Component Labeling,” Proceedings of IEEE International Conference on Control, Automation and Systems, pp. 2313-2317, 2007.
[3]R. Maheshwari, S. S. S. P. Rao, and P. G. Poonacha, “FPGA Implementation of Median Filter,” Proceedings of IEEE International Conference on VLSI Design, pp. 523-524, 1997.
[4]G. Louverdis, I. Andreadis, and A. Gasteratos, “A New Content Based Median Filter,” XII. European Signal Processing Conference, pp. 1337-1340, 2004.
[5]M. V. Rodriguez, J. S. Perez, and J. G. Pulido, “An FPGA-based Implementation for Median Filter Meeting the Real-time Requirements of Automated Visual Inspection Systems,” Proceedings of the 10th Mediterranean Conference on Control and Automation – MED2002, pp. 1337-1340, 2002.
[6]楊志偉，「以視覺伺服為基礎之倒單擺系統平衡控制」，國立成功大學工程科學研究所碩士論文，民國九十四年七月。
[7]林家民，「以視覺伺服為基礎之物體追蹤系統之設計與實現」，國立成功大學工程科學研究所碩士論文，民國九十四年七月。
[8]徐嘉明，「以視覺伺服為基礎之全向移動機器人追蹤控制」，國立成功大學工程科學研究所碩士論文，民國九十六年七月。
[9]朱立銘，「以視覺伺服為基礎之球與板系統追蹤平衡控制」，國立成功大學工程科學研究所碩士論文，民國九十八年一月。
[10]繆紹綱，「數位影像處理」，普林斯頓國際有限公司，民國九十二年。
[11]L. G. Shapiro and G. C. Stockman, Computer Vision, Prentice Hall, Upper Saddle River, NY, 2001.
[12]PAS106BCB-283/PAS106BBB-283 CMOS Image sensor IC, PixArt Imaging Inc., 2002.
[13]劉晟治、黃煥超，「數位影像處理」，儒林圖書公司，民國七十七年。
[14]L298, DUAL FULL-BRIDGE DRIVER, ST Microelectronics Inc., 2000.
[15]IC61LV2568 256K 8 High-Speed CMOS Static RAM, ISSI Inc., 2000.
[16]Cyclone Device Handbook, ALTERA Inc., 2002
[17]莊慧仁，「FPGA/CPLD 數位電路設計入門與實務應用」，全華科技圖書股份有限公司，民國九十五年。
[18]付昱強，「基於FPGA圖像處理算法的研究與硬件設計」，中國南昌大學通信與信息系統研究所碩士論文，民國九十五年。
[19]葉英傑，「居家保全機器人之即時影像處理技術之設計實現」，國立成功大學電機工程研究所碩士論文，民國九十二年。
[20]辛俊光，「永磁式直流有刷馬達之參數自動鑑別系統」，國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文，民國八十六年六月。
[21]張碩，「自動控制」，鼎茂圖書出版股份有限公司，民國九十年。
[22]TMS320F2812 Digital Signal Processors Data Manual, Texas Instruments Inc., 2001.
[23]黃漢邦、陳世昌、江昭暟、王振興，「自動控制系統」，東華書局，民國九十三年。
[24]洪維恩，「MATLAB 7程式設計」，旗標出版股份有限公司，民國九十四年。
[25]繆紹綱，「數位影像處理-運用MATLAB」，東華書局，民國九十四年。
[26]林容益，「DSP 數位化機電控制」，全華圖書股份有限公司，民國九十七年。