成果展示

體感互動科技


第一名

多感槌球

雲淡風輕


學齡前兒童大部分時間都在玩樂,同時也透過玩玩具來學習此過程可以訓練他們的肢體靈活度,增進感官認知能力學習人際互動等。對視障兒童來說,由於缺乏視覺,導致他們在這些發展層面較一般兒童顯得緩慢,研究證明視障孩童在基本動作技能發展較慢,包括移動、物體控制以及平衡技能。視障兒童玩的大部分玩具都是以只能產生小動作的玩具為主如積木、還有粘土等等,他們活動的基本上都是手指,我們希望他們也可以像其他正常孩子一樣可以有能夠產生大動作的玩具這樣可以鍛煉他們走路的協調性以及左右的方向的辨識,之後我們就是做了一系列可以讓盲童產生大動作的玩具構想。起初,我們會認為可能現在的視障兒童接受不了,所以我們就向盲童學校的老師尋求幫助,一個資深的老師就告訴我們,他反而希望視障兒童可以像正常孩子一樣玩這類的玩具,現在他們玩得玩具都太局限性了他們就是只會跟自己玩,過於孤獨,也沒有大動作上的遊戲可以像正常孩子一樣訓練他們的肌肉。因此就有我們多感槌球玩具的誕生。在於創造能滿足視障兒童情感需求的玩具,透過通用設計、情感連結和體驗設計強化豐富聽覺與觸覺等,五感體驗幫助提升視障兒童在遊玩過程中所能獲得之正向情緒回饙,讓視障兒童能與一般兒童一樣盡情的在遊玩中學習與成長。

第二名

以實境模擬甲狀腺經口手術

摘除工坊


甲狀腺癌是內分泌科門診中最常見的癌症,隨著醫療的發展甲狀腺手術已經從傳統走向微創的方向。為了提升手術流程熟悉度以利減少開刀時間,因此經過大體的解剖訓練是不可或缺的,但由於金錢與時間的考量,訓練並不是每個醫師皆可以去參加。現今的經口甲狀腺手術,新手醫師需要熟悉有兩種方法管道。第一種方法是跟著資深醫師來學習。第二種方法是去參加一些研討會,包括一些動物實驗,或者一些屍體的經口甲狀腺訓練,但是這些訓練方式基本上需要花蠻長的時間,也要花費很多的金錢。假如想使用手術模擬器,目前沒有有關經口甲狀腺手術的模擬器。而且市面上的手術模擬器通常是單純用VR為開發工具,但是完全使用VR無法模擬觸感且費用較昂貴。為了減少醫師進行經口甲狀腺手術誤傷神經的問題,並希望提供能反覆練習經口甲狀腺手術的方法,使醫師能更加熟悉手術操作流程。因此本團隊著手開發本系統來模擬手術流程。藉由虛擬物件模擬手術畫面,搭配實體模型的真實觸感,給予操作者意識的反饋,在虛擬與現實中取得平衡。結合訊號感測、姿態估測和無線傳輸來判別實際物體的位置與虛擬物件位置做吻合,在虛擬世界操作手術但依然保有現實觸覺反饋,實現真實性較高的模擬手術。提供學員能反覆練習經口甲狀腺切除手術。且藉由數據比對方式,評估操作者對於手術的熟悉度,給予操作者了解需要改善的地方。以提高操作者在手術流程的順暢度以降低誤傷神經的情況產生。

第三名

風格化3D建築生成工具

3D建築師


本創作之背景來自於針對現今 3D 建模工具對於建築生成的問題,作出一套更有效率的程序導向生成系統。 建築在過去建模的過程上相當複雜且繁瑣,其中尤以帶有東方特色的中式建築為最,但我們發現中式建築都有相似且固定的建築規則, 因此本工具將其規則與特色程序化,便於 3D 建模時能省去費時的操作,有效率的生成建築模型。 我們將本工具的功能統整為以下三大類別: 1.【參數化建築生成】 本系統基於參數化及專為建築規則設計的結構,加上內建好的建築模型, 使得使用者得以透過簡單的數值調整介面將原本的建築模型轉變成自己希望的模樣,而不需要從零開始一個一個元件慢慢生成。 2.【自定義元件】 使用者可以選擇本系統內建的許多建築元件,如:脊、柱、檐……等, 也可以選擇將自製的 3D 模型依照提供的方法製成本系統能夠識別的元件。 3.【元件變形介面】 本系統提供控制上述提到的元件的變形方法,包括扭曲、局部放大縮小。 使用者透過簡單的調整參數、線條讓原本固定的 3D 模型多樣化。 本工具以「中式建築」與「風格化」為目標所設計的建築規則架構, 實現了全面的程序化建築生成,並且同時保有極高的風格替換能力與形變自由度。 以此達到讓使用者能更有效率、更簡單地生成各類形狀與風格樣式地 3D 建築模型。

虛幻戰線

咻咻咻


隨著科技的進步,電子遊戲媒體也出現許多不同的改變,例如:虛擬實境VR、擴增實境AR等各式各樣新穎的遊戲媒體,但這些遊戲媒體卻有著難以與現實生活進行互動、價格高昂且靈活性較差等缺點。 因此我們運用AR、VR與物聯網技術,研究目前很少見的混合實境MR,設計一款「能與現實生活互動的虛實遊戲」。本作品有效改善傳統AR與VR技術難以與現實互動的問題,帶來嶄新的使用體驗。 本作品主要特色: 1. 真實世界的環境互動 在MR遊戲中,使用者可利用現實環境的障礙物躲避攻擊,射擊效果也會對應現實環境,將現實世界的真實物體皆融入虛擬世界之中。 2. 直覺的操作體驗 透過實體控制器,絕非以往常見的按鈕控制器做法。直接扣動板機即可射擊,遊戲中的準星也會對應控制器的擺動,還有其餘幾種操作也模擬實際操作方式,提供使用者最真實也最直覺的操作體驗。 3. 高自由度的射擊遊戲 MR射擊遊戲中,允許使用者自由走動並朝著不同方向射擊,射擊特效與著彈效果都將符合現實環境,敵人也會於合適的位置出現,避免卡進物體或懸浮於半空中。 總上所述,本作品將帶來全新的遊戲方式,具有最「真實」的「虛擬」遊戲體驗,緊張刺激的MR槍戰遊戲,將生活周遭化為遊戲舞台。自由自在的進行遊戲,融合最真實的感受與有趣的虛擬遊戲,創造充滿樂趣的幻想世界,帶來截然不同的遊戲體驗。

隨「基」應變

選我就隊


自VR技術問世以來,市面上出現許多VR/AR的應用,但是因為各種缺陷,使它們仍然無法完全融入人們的日常生活。VR對於活動場地的要求較為苛刻,也容易讓使用者產生暈眩感;而AR 缺少對於深度的探測,因此虛擬物件與現實無法融合在一起。而MR正好能解決上述的問題,MR能夠看見現實環境,能夠解決活動場地與暈眩的問題,MR擁有深度探測,能夠將虛擬物件正確的擺放在現實中並與現實互動。 因此,本作品以MR技術為基礎,以科普教學為主題,期望能夠讓使用者實際感受到MR相較於AR與VR的差異,藉由科普教學與互動體驗,實作MR技術,並探討在實作面上的實用性。 本作品使用ZED Mini攝影機與Vive Pro作為實作設備。ZED攝影機擷取現實影像, Vive Pro進行定位與畫面顯示,結合兩者並導入Unity3D進行後續處理,以達到MR的效果。相較於VR對於空間的限制,MR讓使用者不管是處於何種環境都能去使用,並能有效地消除使用者的暈眩感。對於AR無法完全融入現實的問題,MR支援深度探測,結合空間對應之後,能夠有效解決這類問題。在過程中會先去對周遭環境進行掃描與深度探測,將深度圖轉化成為點雲以建構出環境模型,並套用在虛擬的空間中,再將現實畫面與虛擬空間結合,使虛擬的物件可以跟現實環境去互動。 本作品以基因的簡單科普作為MR應用的主題,在體驗中,會先對DNA的基礎知識進行動畫的教學,並且科普CRISPR-Cas9基因剪輯技術,在教學過程中穿插簡單關卡,讓使用者更加地融入在科普教學中。在教學之後,屬於使用者自行體驗的環節,使用者可以自己去更改動物的DNA並且實際運用在虛擬的動物上,體驗自己創造新物種的樂趣,在誕生新生命後,也可以讓使用者與自己創造的生物進行MR的互動,感受那些稀奇的物種在現實中栩栩如生在您面前活動。

布袋系Master

文藝青年組


布袋戲是早期台灣民間的重要娛樂,在沒有電視,政治氛圍沉重的年代,布袋戲是當時民眾的心靈依託。然而隨著影視產品的快速發展,傳統布袋戲的觀眾也大量流失。布袋戲老藝師演出的機會銳減,年輕一輩就少有機會習得實戰精隨。儘管近年來有著絢麗聲光效果的影視布袋戲發展順遂,注重現場口白和配樂的傳統布袋戲卻日益式微。 於是我們團隊設計了一個軟體,想來保留傳統布袋戲技藝,讓將來對布袋戲有興趣的人,不怕想學卻沒師傅教,不怕布袋戲就此失傳。 首先是操偶技巧:操偶主要由食指、大拇指、剩餘三指及手臂手腕來操控,我們製作一個感測手套,來紀錄與收集師傅的操偶運動軌跡,再將這些數據用機器學習分析,然後再讓學員戴上手套進行練習,我們就可以將學員的數據與師傅的數據進行比對。此外我們還用unity讓手套偵測到的動作能即時呈現在螢幕上,讓學員可以邊看著師傅的教學,邊看著自己的動作,來模擬實際教學的情境。 針對口白技巧:首先我們先向師傅錄製數段錄音,並丟入MFCC轉換萃取出音頻特徵,接著再將這些特徵交給機器學習進行分析歸納,然後再請學習者跟著錄音複讀 ,模型將會比較出學員與師傅的差異,並給予學員與師傅的相似度評分及建議。 以上是我們的作品簡介,我們期望此軟體不但可以保存傳統布袋戲技藝,也期望讓更多民眾就由此軟體快速的體驗到操偶及口白的樂趣,已促進傳統布袋戲文化的推廣。

佳 作

精華影片擷取系統之設計與實作

實況精華分析團隊

影片精華擷取系統 (Highlight Clip Fetcher System簡稱Clip Fetcher)提供直播紀錄影片透 過平台 "精華演算法 "分析輸出較精彩片段。由於實況、遊戲直播行業在近日蓬勃發展,且 直播精彩片段能夠帶來額外的收益,因此大量的剪輯師需求浮出檯面。要在長達數小時 以上的實況直播紀錄檔 Video On Demand (VOD) 剪輯出十分鐘內的片段,剪輯師必須在 直播期間先紀錄觀眾反應熱烈的精彩片段時間點,分別進行每個片段的分析再組合出合 理的片段,需要花費大量的人力需求才能完成,且 有機率 出現人為疏漏而挑選錯誤 的問 題 。 因此本團隊預計開發出影片精華擷取系統,採用下 述兩種方式進行精華影片剪輯,目標族群預計為觀 眾 、 剪輯師。觀眾可在第一時間看到經由演算法分 析出的精華剪輯,而不用收看漫長的原始直播存檔; 剪輯師可透過本平台的精華影片進行人工特效或後 期處理,大幅減少剪輯師的工作時間。 對於使用者而言, 可透過這兩種模式進行: 手動剪輯: 1. 輸入有興趣的直播紀錄檔網址 2. 指定特定時間軸 3. 輸入標題等必要資訊 4. 等待系統處理影片輸出並至本系統 平 台上觀看 精華影片。 自動分析: 1. 輸入有興趣的直播紀錄檔網址 與標題必要資訊 2. 透過 "精華演算法 "分析出觀眾反應熱烈的精彩片段 3. 至本系統 平台上觀看 精華影片 ,並透過評價系統蒐集使用者回饋,以利於後期的 改進分析的精準性 。 這兩種模式之精華影片將會輸出 至 YouTube,並 在本系統頁面 提 供使用者原始影片 連結與 精華段對應原始片段的時間 點,方便使用者觀看 。 對於管理員而言,提供管理功能可透過 前端介面存取精華影片、評論 、會員系統,避免不當內容出現於本系統,管理員也可透過 精華管理功能查詢重啟影片詳細分析狀態。

網紅神器

R7-4800H

網路上訪談聊天影片很普遍,可以從很多地方看見這種常 見的對話模式,無論是電視、手機或電腦。而在台灣前百 大YouTuber頻道中,多數主要內容幾乎是娛樂、遊戲、搞 笑、人物、教育,這5類,其中教育類比較多偏向訪談,例 如:英文對話、或名人介紹。訪談影片通常使用到3個鏡頭 進行拍攝,兩個鏡頭分別對準來賓與主持,最後一支同時 拍攝所有人,這是相當常見又自然的拍攝模式,然而昂貴 的攝影設備多數都是影響影片成品的部分關鍵,當然還有 其它因素,如剪片師、剪輯軟體、人力與資金。使用多鏡 頭進行拍攝,讓演講者可以面對面說話,主持跟來賓也不 用面對同個鏡頭說話,這使得訪談變得容易與自然。從多 個鏡頭中手動剪接出一支影片並不容易,現在很多類似的 軟體,例如:Google相簿回憶功能、Facebook 生日限時動態 、Gliastudio。Google相簿回憶、Facebook生日限時動態透 過AI自動從相簿中選取合適的相片做剪接,Gliastudio輸入 一個的主題,它會從網路上爬取相關內容做剪接,但它們 都無法從自己影片素材中取出講話者所在的鏡頭。剪接三 個鏡頭各一分鐘的影片,從觀看主持人與來賓之間的互動 做為鏡頭選取,如果主持人說話5次,來賓說話4次,每次 都需要查看這時間是主持人還是來賓在說話,與主持人和 來賓頭部方向所在的鏡頭進行合適的切換,對非相關剪片 領域的人來說第一次剪接,大約可能花費一小時。而這款 多鏡頭自動選取系統針對這樣的剪接模式,一部1分32秒的 影片,花了3分鐘完成,在鏡頭切換上有9成的準確度,使 用的PC處理器為i5-7600、顯卡RX480,可見在硬體方面只 需要一台低價的PC就能在多鏡頭自動選取系統上大幅度減 少剪片所花費的時間。

即時行樂Song la

智慧音樂創作小精靈

音樂,是我們生活中不可缺少的養分,一首打動人心的音樂,承載的是創作者心中的音符,對於創作者來說,創作就像一面鏡子,將心裡深處浮現出來,音樂不像文字或繪畫能直觀表達,音樂必須透過演奏,方能將作品意象傳遞給聆聽者,展現出作品的藝術價值。 近年來,流行音樂的產值逐年增高,越來越多人投入流行音樂市場,而這些喜愛音樂的人,須藉由創作音樂在市場佔有一席之地,但是熟悉樂曲創作的人只占少數,更多的是只會演奏樂器的人。一般大眾常對於彈奏樂器和創作音樂劃上等號,其實彈奏樂器和創作音樂具備的能力不全然相同,創作者除了需要彈奏樂器外,得理解更加深層的樂理知識。 為瞭解樂曲創作會遇到的困難,我們曾經訪問幾位音樂工作者,他們認為創作一首完整的流行音樂,最困難的地方為創作時音樂理論知識的應用,過程耗時且繁雜,且大部分的人並沒有受過專業的音樂訓練,因此常因樂理知識不足或是拙於使用各種樂器的情況,導致無法進行完整的音樂創作。 因此本專案,希望幫助對於不懂如何運用樂理知識進行創作的人,降低音樂創作門檻、節省創作音樂的成本。利用AI音樂學習創作模式、樂理大數據分析,產生多種音樂創作模型,來為這些期望音樂創作的人們,彌補樂理應用能力的不足,以及不會使用樂器的困難。使用者只需清唱創作旋律,Song la會自動產生樂譜,再利用大數據分析,找出適合旋律的配伴奏,可自由的選擇調性,亦提供作品多元的音色的配樂。透過Song la 輔助創作平台協助創作者,把音樂變簡單,讓創作不再困難。

最佳動化

湯姆貓與傑利鼠

本團隊研發一套系統,以動態的方式展示演算法尋找最佳解的過程,並提供一個平台,希望能夠提升使用者的分析效率並減輕負擔。在過去,最佳化問題大致分成數值最佳化及組合最佳化,然而個別問題在觀察分析上碰上了不少的瓶頸與阻礙。在解決數值最佳化問題的過程中,當遇上較為複雜的方程式,難以想像出方程式圖形長相,以及在後續分析判讀不易觀察。在組合最佳化的經典問題中,例如:0/1背包問題(0/1 Knapsack problem)、旅行推銷員問題(Travelling salesman problem)及無線網路拓樸擺放問題(Deployment problem in wireless sensor network),在解以上組合最佳化問題時,遇上最大的難題即是在觀察上不易判讀,使得資訊難以進行分析。本團隊將最佳化問題以四種動態視覺化介面呈現,分別是數值最佳化、組合最佳化、排列最佳化以及擺放最佳化,根據最佳化問題不同的特性設計動態視覺化輔助介面,以多媒體為基礎,透過動畫和文字的方式,將複雜的最佳化問題視覺化,方便使用者進行分析,不管是在研究或教學上,都能有顯著的貢獻。研究者在此介面的幫助下,不僅在分析的效率上能有所提升,也能減少過多心力的花費,能更加專心於研究上。在教學和學習上,透過多媒體互動的呈現方式,不僅教學者在教學時能講解的更加輕鬆且清楚明瞭,也能增加學生在課堂上的專注度,在學生迅速理解的情況下,更能幫助思考這些最佳化問題該如何改善,教學相長。同時本團隊也將各種最佳化問題包裝成有趣的遊戲,提供不分年齡層、不分背景的民眾進行遊玩,透過群眾的智慧,在遊玩的同時,提供更多元的思路及解法,也培養民眾的邏輯思考,甚至是啟發民眾對於演算法的興趣,達到寓教於樂的目的。藉由群眾的腦力激盪、簡單明瞭的遊戲畫面,以及直覺化的動態視覺化介面,不僅能從大量數據中尋找到更為優良的解法,透過分析民眾的思路,歸納出一套邏輯,在演算法的改良上有十足的幫助。

適在臂行

適在臂行

體適能測驗是一種用於測試受測者目前肌耐力、柔軟度以及心肺耐力的測試指標,為讓受測者能更方便的自行檢測。因此,本團隊開發「適在臂行」系統,透過Webcam與Arduino Nano 33 BLE拍攝與偵測使用者的動作。使用者在進行體適能項目的檢測時,系統會先針對測驗項目進行判斷,接著只需做出特定動作,系統便會開始自動計算使用者動作的次數並進行姿勢評估,例如:在坐姿體前彎前將雙手舉高,系統即會開始坐姿體前彎項目的檢測以及姿勢評估;另外系統會在使用者姿勢不標準時以蜂鳴器鳴叫以發出提醒,例如:仰臥起坐手肘沒碰到膝蓋和坐姿體前彎時腳沒有打直等,以此修正使用者姿勢,避免造成運動傷害或測驗不準確,並利用本團隊所開發的體適能檢測演算法以自動化的方式進行各項測驗的計數與評分,如:進行坐姿體前彎時,在使用者完成動作後,透過本團隊開發的體適能檢測演算法,計算使用者手腕上的特徵點以及髖關節特徵點之間的距離,給予使用者對應的等第,並將結果儲存於系統中,供日後使用者觀看訓練成果。運動結束後,系統將儲存使用者的測驗成績,使用者可在結束運動後查詢記錄以確認自己的訓練成效。本系統透過上述功能及方法實現自動化檢測以及姿勢評估,協助使用者進行體適能檢測。

跨域整合特別獎

風形

劉林劉


產品技術:風很複雜,但往往只能測到一個風向和風速,沒辦法測到風的細節,也無法完美並有依據的呈現它。 所以我們想做到的是收風並 並把它呈現在VR裡,原本風是看不見的,但我們想把風視覺化讓它看得見 以多台Wind Sensor Rev. C安裝在球狀結構上,人能區分45度以上的風,所以目前最理想狀態為484的數量安裝,是一套可以360度全方位收風的高效能技術。設計動機:沉浸式體驗是依賴於我們的感官使用,它是一種「物理存在於非物理世界中的感知」。簡單來說就是一場騙局,要騙過我們的大腦,好像我們真的存在於那個環境之下特別是在娛樂方面,人們總是希望獲得最沉浸式的體驗。這就是為什麼電影院關燈的原因,所以你只能看到螢幕聽到聲音,而不會被別的東西打擾。詮釋手法:1.VR(視覺、聽覺)非常包覆性的,有良好的效果。2.iot裝置以3D列印模型當作我們的外觀,並利用dsi5168當作主控板連接wifi並把感測器的資料傳送上雲端可以從原端介面上觀察我們風的數值大小並且從另一端收下來並放到unity裡,收集當下風的資訊,並且記錄下來或達到即時回放的效果。應用VR體驗,進入VR世界就會有空間,有空間就會有風。我們有3種視覺體驗分別是一般就是我們以球的模型下去作範例會在畫面中看到跟我們風行球一樣的球體風從哪裡進去就會箭頭顯示風的方向第二種則是雪地模式會讓使用者進入雪地,雪地裡的雪花會跟著風的方向吹動,第三種則是樹林,落葉會跟著風的方向飄落.