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研究生:邱振璋
研究生(外文):Chen-Chang Chiou
論文名稱:發聲球系統之研製與聲音影像顯示技術之研究
論文名稱(外文):Sounding Ball System Design and Study of Sound Image Display Technology
指導教授:蕭肇殷
指導教授(外文):Chao-Yin Hsiao
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:發聲球特徵顯示立體顯影
外文關鍵詞:sounding ballcharacteristics of the displayingdisplay 3D image
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視覺是人體獲取影像的主要關鍵,然而對於視障者而言,要得到完整的影像資訊將是困難的。因此,本文旨以應用聽覺及觸覺替代視覺感知之概念來研製一發聲球影像顯示系統。發聲球顯影系統是以聲音導引發聲球觸碰目標物輪廓,當發聲球觸碰目標物輪廓之後,發聲球表面上與目標物輪廓交集之點聲源發聲以顯示目標物輪廓影像。
本文將探討發聲點在球體上的配置並研製發聲球本體與控制介面,同時設計相關軟體來驅動發聲球,以達到特徵顯示的功能。此發聲球具有立體顯影及特徵顯示的潛能,可應用於視障導盲系統。

The vision is the chief factor to catch images but it is difficult for the blind people to obtain the complete image data. This paper proposes a sounding ball image display system which use the hear perceptivity to substitute vision sensory to indicate the touchiness and to display the attributes of the objective. It uses sound to guide the sounding ball to touch the image contour of the displaying object. On the surface of the sounding ball, the sound sources that have intersection with the image contour of the displaying object will eject the sound to show that portion of the image contour of the displaying object.
This paper shows the sounding ball system, the control circuits, the related software, and the investigation of the allocation of the sound sources on the surface of the sounding ball. This sounding ball system is designed for blind guide purpose. It is used to display 3D image contours, and has potential in display the characteristics of the displaying object.

目 錄
中文摘要……………………………………….……………………….Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………..Ⅱ
目錄……………………………………………………………………..Ⅲ
圖目錄…………………………………………………………………..Ⅴ
表目錄…………………………………………………………………..Ⅶ
第一章 緒論…………………………………………………………...1
1-1 前言……………………………………………………………….1
1-2 研究動機………..……………………………………………….2
1-3 文獻回顧..……………………………………………………….3
1-4 論文概要………………………………………………………….4
第二章 聲源影像顯示原理與理論基礎……………………………..5
2-1 聲源影像顯示基本原理………………………………………….5
2-2 理論探討……..…………………………………………………11
2-3 建構目標物輪廓………………………………………………..12
2-4 影像比對技術……………………………………………………13
2-5 比對法則………………………………………………………..15
第三章 發聲球系統架構與實驗模型……..……………………… 18
3-1 發聲球系統基本原理…………………………………………..18
3-2 顯影比對法……….…………………………………………….18
3-3 發聲器安置之規劃……………………………………..………20
3-4 發聲球之系統架構………………………………………………22
3-5 發聲球控制介面電路設計………………………………….….24
3-5-1 振盪電路設計………………….………………………….….24
3-5-2 功率放大電路……….…………………………………………26
第四章 實驗規劃…………………………………………………….32
4-1 比對路徑規劃…………………………………………………..33
4-2 實驗配備…………………………………………………….….37
4-3 軟體規劃………………………………………………………..38
第五章 實驗結果與討論…………………………………………….42
5-1 未經導引之辨識結果…………………………………………..42
5-2 經導引之辨識結果……………………………………………..44
5-3 討論……………………………………………………………..45
第六章、結論與未來展望….…………………………………………47
參考文獻……………………………………………………………….48
致謝…………………………………………………………………….51
附 錄 研究所修業期間發表之論文..........................52
圖目錄
圖2-1 佈滿響鈴的杯子……..………………………………………5
圖2-2 聲源影像顯示的流程圖……………………………………….6
圖2-3 觸覺影像顯示系統之方塊圖………………………………….7
圖2-4 立體成像過程模型………………………………………….…8
圖2-5 第一個CCD與世界座標系統一致時(圖2-4之上視圖)…...9
圖2-6 立體影像系統…….………………………………………...13
圖2-7 影像比對流程圖…………………………………………….14
圖3-1 發聲球影像顯示器架構圖……………………………………18
圖3-2 規劃法則流程圖………………………………………………20
圖3-3 巴克球………………………………………………….21
圖3-4 三角形增加之巴克球………………………………………..21
圖3-5 球上發聲器之安置……………………………………………21
圖3-6 控制系統架構圖……………………………………………..22
圖3-7 點矩陣結構…………………………………………………..24
圖3-8 CMOS無穩態多諧振盪器電路………………………..……..25
圖3-9 CMOS無穩態多諧振盪器各點之電壓波形……………..…. 26
圖3-10 達靈頓功率放大電路圖……………………………………..27
圖3-11 功率放大後之電壓波形……………………………….……27
圖3-12 發聲球控制電路圖………….……………………………..29
圖4-1 實驗配置圖…………………….……………………………33
圖4-2 二維形狀比對路徑……………….………………………..34
圖4-2 二維形狀比對路徑(續)……….………………………..34
圖4-3 三維物件比對路徑………………….………………………35
圖4-4 發聲球系統程式流程圖……………….………………....39
圖4-5 發聲球成品圖…………………………….………………….40
圖4-6 發聲球切面發聲示意圖…………………….……………….40
圖4-7 發聲球系統硬體……………………………….…………….41
表目錄
表一 各發聲器編碼位址……………………………………………….30
表一 各發聲器編碼位址(續)……………………………………….30
表二 實驗配備………………………..……………………………….37
表三 未經導引之辨識結果…………………………………………….42
表四 經由導引後之辨識結果………………………………………….44

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