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研究動機


   近幾年來以” 手勢為基礎 ”的系統(gesture-based systems)，被廣泛應用在不同的領域，如人機介面、虛擬實境、醫學診療及聾啞者的手語發聲系統等等。這些系統的關鍵技術在於如何能夠量測到手勢的資訊，而手勢的資訊又分為兩大類：手指的彎曲度及手部的三度空間之移動軌跡資訊。在手指彎曲的量測方面，市面上已有一些商品問世，如Cyber-glove、Data-glove及5DT-glove等，這些商品各有優缺點，有些商品的精準度與穩定度都很高，但價錢昂貴，有些商品的價錢雖能讓一般消費者接受(約6萬元台幣)，但每隻手指只有一個感應器。另一方面，有關於3D軌跡追蹤器(3D tracker )的常見產品則有POLHEMUS CO.與ASCENTION CO.製造的電磁定位系統，這些產品的共同特點就是價錢十分昂貴，大約至少需台幣十多萬元。因此我們設計一低價位之手語資訊量測系統，結合”光纖手套”與”3D超音波軌跡追蹤器”，以FPGA模組為主要的系統架構。此作品可以分別量測手指彎曲度及3D軌跡資訊，最後並將此系統用來實現台灣手語發聲系統，聾啞者可以在比出手語之後，電腦就發出相關的聲音，藉此方式來與一般人溝通。 


 




  



系統功能


本作品共結合了兩種量測介面及一個FPGA模組其功用如下：


 介面一：光纖手套


如圖1所示，此手套可以量測出手指關節的彎曲程度，電腦藉由手指關節的彎曲程度，進行辨識。


介面二：超音波接發電路


利用發射用的超音波感測器發射超音波，再由接收用的感測器接收發射端之超音波，測量發射至接收為止所費之時間，並將測得的訊號透過FPGA模組傳遞到電腦，套入公式求得發射座標，進行辨識而量測出三度空間手臂之移動軌跡。超音波接發器實體如圖2及圖3所示。


介面三：FPGA模組


此模組完成電腦與量測介面之間資料的轉換。FPGA模組實體如圖4所示。


 本系統主要功能為：


１. 量測手指之彎曲度變化：利用光纖手套，量測出手指的彎曲程度。


２. 量測三度空間手臂之移動軌跡：利用我們設計出的超音波接發電路，量測出三度空間手臂之移動軌跡。


３. 資料的儲存功能：將量測出來之資訊建檔儲存。


４. 資料的分析統計特性：找出量測資訊的期望值及變異數等。


５. 資料的繪圖功能：利用軟體繪出所量測的資訊。


６. 辨識手語結果功能：利用我們找出的手指之彎曲度變化及三度空間手臂之移動軌跡，進行類神經網路之運算，辨識出正確的手語。


７. 辨識結果發聲功能：利用我們辨識出的手語，進行辨識結果的發聲。


                     



            圖1                                    圖2


                 


圖3                                    圖4


系統實體圖

　



專題學生 : 趙于翔  周建興  莊鈞閔  廖家慶  楊秉達



特殊事項 : 此作品獲得第二屆旺宏金矽獎應用組優等


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