臺灣博碩士論文加值系統

　　動作分析系統在運動科學研究、運動訓練與體育教學上的應用非常廣泛，但是所需設備卻極為昂貴。本研究以USB2.0網路攝影機與Centrino等級筆記型電腦為主體，透過Borland C++程式語言撰寫一套準確的2D人體動作捕捉追蹤系統，並以在跑步機上的走路動作做為所追蹤資料的顯示範例。研究中所使用的人體關節標示點位置是頭頂、肩、肘、腕、掌、髖、膝、踝、足跟與足尖等10個部位，經由以骨骼資訊為輔的追蹤法則進行追蹤，並運用影像處理的技術計算出標示點的座標。結果如下：1.本研究成功的發展出一套準確的2D人體動作追蹤系統，2.本系統可以準確的追蹤到跑步機上1.2m/s以下的走路動作。3.透過影像畸變校正與比例尺的轉換和運算後，可以有效的呈現出關節角度變化等步態資訊。後續研究可以朝向三維追蹤與線上學習的應用等方向進行。

The motion analysis system has been used in sports science study, training and Physical education class learning site extensively but the costs for the equipments are high. This study intended to use USB 2.0 WebCam and C++ programming language as tools to construct a 2D motion tracking system..The human joint makers are located at head, shoulder, elbow, wrist, hand, hip, knee, ankle, heel and toe respectively. The tracking method used body structure parameters and image processing algorithms to trace and calculate coordinate of the makers. The results were as follow: 1.A 2D human tracking system has been successfully developed; 2. The system can accurately trace walking speed up to 1.2 m/s; 3. The raw data were corrected and transformed with image adjustment technique to present the biomechanical parameter changes of a walking gate. Future research can give attention to 3D tracking as well as the use in e-learning environment.

第壹章 緒論 1
第一節 研究背景 1
第二節 研究目的 4
第三節 研究範圍 4
第四節 操作性定義 5
第貳章 文獻探討 6
第一節 動作捕捉系統的發展 6
第二節 動作捕捉系統的比較 8
第三節 動作捕捉系統的應用 10
第四節 體育與運動教學的需求 14
第五節 本章結論 16
第參章 問題分析 17
第一節 硬體設備 17
第二節 影像前處理 19
第三節 光點追蹤策略 25
第四節 遺失點復原 26
第五節 二維步態分析的需求 28
第六節 本章結論 29
第肆章 研究方法 30
第一節 研究器材與設備 30
第二節 研究步驟 31
第三節 系統架構 32
第四節 影像處理流程 33
第五節 系統追蹤策略 33
第六節 本章結論 35
第伍章 系統發展與實作 38
第一節 二維步態分析參數定義 38
第二節 系統操作流程 42
第三節 影像畸變校正程序 43
第四節 比例尺換算程序 44
第五節 追蹤與分析程序 46
第六節 追蹤能力測試 49
第陸章 結論與建議 51
第一節 結論 51
第二節 建議 52
參考文獻 53
中文部分 53
英文部分 55

表 目 錄
表 3 - 1 網路攝影機與DV型號與規格表 18
表 5 - 1 追蹤能力測試表 49

圖 目 錄
圖 3 - 1 RGB色彩立方體 20
圖 3 - 2 反光標示球辨識流程 21
圖 3 - 3 像素分群示意圖 22
圖 3 - 4 棋盤格板（左）與桶狀畸變（右） 23
圖 3 - 5 標示點追蹤法則 25
圖 3 - 6 標示點交錯 27
圖 3 - 7 反光標示球的黏貼位置 28
圖 4 - 1 光學式網路攝影機動作分析系統架構圖 32
圖 4 - 2 影像處理流程 33
圖 4 - 3 標示點初始化設定 34
圖 4 - 4 系統追蹤流程 35
圖 4 - 5 研究進度甘特圖 36
圖 5 - 1 髖、膝、踝關節角度定義 39
圖 5 - 2 典型正常人步態週期 40
圖 5 - 3 正常人步態週期中的八個主要事件 41
圖 5 - 4 關節角度在步態週期中的變化(A)正常(B)四頭肌癱瘓 41
圖 5 - 5 影像畸變校正環境 43
圖 5 - 6 (A)校正用影像(B)校正後影像 44
圖 5 - 7 比例尺的拍攝影像 45
圖 5 - 8 比例尺輸入介面 45
圖 5 - 9 初始姿勢 46
圖 5 - 10 系統介面圖 47
圖 5 - 11 步態資訊區 47
圖 5 - 12 關節角度變化圖表區 48

中文部分

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英文部分

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