本研究採用不同的影像邊緣偵測方法求得雷射光點輪廓來探討水下雷射測距之品質，並針對不同幾何光點外形進行測距品質的探討，同時運用線性最小平方近似處理來探討測距品質。在影像邊緣偵測方法探討方面，本文採用主成份分析法、Sobel、Prewitt、Canny及梯度向量流法五種影像邊緣偵測法，對雷射光點原始影像及經線性最小平方近似後處理影像進行光點輪廓邊緣偵測。此外，為瞭解不同雷射光點外型對測距品質之影響，本研究將雷射光點分別調整為垂直長軸橢圓、偏斜長軸橢圓、水平長軸橢圓三種幾何外形。實驗結果顯示雷射光點原始影像經主成份分析邊緣偵測所得到的品質為最佳，且不受雷射光點幾何外形影響，其次是Canny邊緣偵測法，而梯度向量流法邊緣偵測所得到的品質為最差，而且主要誤差來自人為因素。而從預測最佳訊雜比也顯示主成份分析邊緣偵測所得到的品質為最穩定。

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1 緒論
1.1 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
1.3 研究動機與目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1.4 論文架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2 雷射三角測距
2.1 三角測距. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 光點幾何外形定義及影像前處理. . . 7
2.3 影像線性最小平方近似處理. . . . .. . . 8
2.3.1 影像處理流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.2 影像處理演算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 雷射亮度重心之演算. . . . . . . . . . . . . . 12

3 光點輪廓偵測
3.1 主成分分析法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
3.1.2 分析流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 邊緣偵測法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.1 定義. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.2 Sobel邊緣偵測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.3 Prewitt邊緣偵測. . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2.4 Canny邊緣偵測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 梯度向量流法
4.1 主動輪廓(Active Contour) . . . . . . . . . . . 34
4.2 梯度向量流(Gradient Vector Flow) . . . . 35
4.3 參數特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5 實驗架構與規劃
5.1 實驗目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 實驗設備. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.3 品質特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.4 實驗因子與水準選擇. . . . . . . . . . . . . . . 44
5.4.1 主成份分析法(PCA) . . . . . . . . . . . . . . .45
5.4.2 Sobel邊緣偵測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.4.3 Prewitt邊緣偵測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.4.4 Canny邊緣偵測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.4.5 梯度向量流法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.5 直交表配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

6 實驗結果與分析
6.1 主成分分析法(PCA) . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.1.1 原始影像設定亮度門檻值. . . . . . . . . 51
6.1.2 線性最小平方近似處理影像. . . . . . . 54
6.2 Sobel邊緣偵測法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6.2.1 原始影像設定亮度門檻值. . . . . . . . . 58
6.2.2 線性最小平方近似處理影像. . . . . . . 59
6.3 Prewitt邊緣偵測法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.3.1 原始影像設定亮度門檻值. . . . . . . . . 61
6.3.2 線性最小平方近似處理影像. . . . . . . 62
6.4 Canny邊緣偵測法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
6.4.1 原始影像設定亮度門檻值. . . . . . . . . . 64
6.4.2 線性最小平方近似處理影像. . . . . . . 66
6.5 梯度向量流法(GVF) . . . . . . . . . . . . . . . . 68
6.6 分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

7 討論與結論
7.1 分析與討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
7.2 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

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