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研究生: 陳崇銘
Chung-mi Chen
論文名稱: 空間位置感測器於擬真桌球互動系統之研究
Reasearch of Interaction System of Realistic Table Tennis with Spatial Position Sensor
指導教授: 吳忠霖
John-Ling Wu
口試委員: 莊華益
Hua-yi Chuang
薛文証
Wen-jeng Hsueh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 159
中文關鍵詞: 幾何光學模型互動式系統遊戲策略物理化系統
外文關鍵詞: geometry optics model, interaction system, game strategy, Physicalize system
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本研究之目的,乃是分別探討使用紅外線攝影機與六軸電磁式動作擷取器擷取玩家動作軌跡,且應用於Virtools虛擬實境開發系統來實現擬真桌球互動系統。紅外線攝影機動作擷取器運用幾何光學模型搭配雙眼紅外線攝影機檢測物體之距離,探討及分析其非同步性問題並與電磁式感測器做比較,而六軸電磁式動作擷取器方面擷取接收器之位置與方位資料,用於擬真桌球系統之球拍即時定位且搭配Virtools開發環境之物理系統建構擬真桌球系統之完整互動性,讓使用者確切感受其真實性。擬真桌球互動系統中加入球路設計、練習模式與對打模式之遊戲策略,藉此使用者可於練習模式中訓練打擊,並於比賽模式中實際去體驗現實的桌球比賽之狀況。藉由以上諸項來實現一擬真桌球互動式系統,使用者根據揮拍之實際狀況去練習揮打桌球,並於比賽模式中得知練習後之熟練程度。


The purpose of the thesis is respectively to investigate which use the motion capture of Infrared Camera and six-coordinate electromagnetic sensor, and complete reality table tennis interaction system with the motion capture. Infrared Camera motion capture use geometrical optics to calculate object’s distance on two IR camera system, and analysis the asynchronous transmitter problem, and compare with six-coordinate electromagnetic sensor. In six-coordinate electromagnetic sensor, obtain the receiver’s position and angle data, to location the virtual racket position immediately, and build complete interaction of reality table tennis with Virtools Physics system, which let user feel factuality.
In reality table tennis interaction system, add ball’s trajectory、practice mode and competition mode of game strategy, player can practice strike in practice mode, or experience real table tennis competition in competition mode. According to above statement to realize Interaction System of Reality Table Tennis. Player practice strike ball according to wave the racket, and know how well in competition mode.

目 錄 中文摘要 …………………………………………………………Ⅰ 英文摘要 …………………………………………………………II 致謝…………………………………………………………………III 目錄…………………………………………………………………IV 圖表索引 …………………………………………………………Ⅸ 第一章 緒論………………………………………………………1 1.1 序言………………………………………………………1 1.2 文獻探討…………………………………………………2 1.3 動機與目的………………………………………………4 1.4 論文架構…………………………………………………7 第二章 虛擬桌球之動作擷取系統…………………………9 2.1 各型式動作擷取系統介紹………………………………9 2.2 六軸電磁式動作擷取系統………………………………10 2.2.1六軸電磁式動作擷取器之感測原理………………11 2.2.2六軸電磁式動作擷取系統流程架構………………15 2.2.3六軸電磁式動作擷取之即時動作顯示……………18 2.3 紅外線攝影機感測器……………………………………22 2.3.1 紅外線攝影機硬體裝置…………………………22 2.3.2紅外線攝影機感測器設定格式…………………23 2.3.2.1 紅外線攝影機裝置初始化與參數設定………24 2.3.2.2 紅外線攝影機資料傳送與接收………………26 2.3.3 紅外線攝影機規格………………………………28 2.3.3.1 紅外線攝影機之準確性…………………29 2.3.3.2 紅外線攝影機之可測範圍……………………34 2.3.3.3 紅外線攝影機像素數目之線性度……………36 2.3.4單眼紅外線攝影機動作擷取系統…………………39 2.3.4.1像素數目與距離關係校正……………………40 2.3.4.2 紅外線攝影機之主動式與被動式感測………41 2.3.4.3 加大面積之被動式反光球拍…………………43 2.3.4.4 被動式反光球拍之揮拍速度補正……………46 2.3.4.5單眼紅外線攝影機之即時動作顯示…………47 2.3.5 雙眼紅外線攝影機動作擷取系統………………49 2.3.5.1雙眼紅外線攝影機動作擷取系統感測原理…49 2.3.5.2 雙眼紅外線攝影機動作擷取系統分析………52 2.3.5.2.1 靜態測距實驗分析…………………………52 2.3.5.2.2動態測距實驗分析…………………………55 2.3.5.3 雙眼紅外線攝影機之即時動作顯示…………65 第三章 擬真桌球之物理模式與遊戲策略…………………69 3.1 擬真桌球之物理化系統建置……………………………69 3.1.1 擬真桌球物件物理化………………………71 3.1.2 擬真桌球拍碰撞偵測………………………78 3.1.3 玩家回球物理模式………………………………80 3.1.3.1 On/Off回球碰撞模式…………………………82 3.1.3.2 On/Off回球速度模式…………………………85 3.1.3.3 擬真回球物理模式……………………………89 3.2 擬真桌球之AI策略………………………………………93 3.2.1 球路型態……………………………………93 3.2.2 練習模式策略……………………………97 3.2.3 比賽模式策略……………………………97 第四章 擬真桌球互動系統實現與分析……………………102 4.1 擬真桌球互動系統架構…………………………………102 4.2 三維物件建置工具3D Max………………………………106 4.2.1 物件/場景製作……………………………………107 4.2.2 編輯物件材質……………………………………111 4.2.3 物件貼圖格式……………………………………114 4.3 虛擬實境開發工具Virtools………………………………118 4.3.1 物件之Behavior Script撰寫……………………118 4.3.1.1電磁式動作擷取器之行為模組………………118 4.3.1.2 紅外線攝影機動作擷取器之行為模組………119 4.4 擬真桌球之遊戲沉浸度強化方法………………………120 4.4.1 桌球拖曳效果……………………………………120 4.4.2 桌網碰撞變形效果………………………………121 4.4.3 桌球撞擊音效……………………………………122 4.4.4 頭戴盔沉浸視覺…………………………………123 4.5 擬真桌球互動系統之實驗………………………………125 4.5.1桌球與桌球拍之碰撞測試實驗……………………125 4.5.2 On/Off回球碰撞模式測試實驗……………………131 4.5.3 On/Off回球速度模式測試實驗……………………132 4.5.4 擬真回球物理模式測試實驗……………………138 4.5.5 AI球路型態測試實驗………………………………142 4.5.6 比賽對打模式實驗………………………………148 4.5.7 玩家物理模式之擬真性檢討比較………………149 4.5.8 視覺系統臨場之擬真性檢討比較………………150 第五章 結論與未來展望………………………………………153 5.1 結論………………………………………………………153 5.2未來展望……………………………………………………155 參考文獻……………………………………………………………156

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無法下載圖示 全文公開日期 2012/10/05 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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