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系統識別號 U0002-2206200916114600
中文論文名稱 使用RFID實現人機互動
英文論文名稱 Using RFID to realize Human Computer Interaction
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 陳力葳
研究生英文姓名 Li-Wei Chen
學號 696410934
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2009-06-01
論文頁數 100頁
口試委員 指導教授-趙榮耀
委員-施國琛
委員-許輝煌
中文關鍵字 無線射頻  人機介面  訊號強度 
英文關鍵字 RFID  Human Computer Interface  Received Signal Strength indication 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 本論文提出基於無線射頻(RFID)技術,利用其對於標籤(Tag)訊號自動追蹤之特性,並針對使用於此設備應用於人機介面(Human Computer Interface)的設計上所遇到的環境障礙的干擾、訊號辨識複雜度、事件觸發點的前置訓練與動態偵測並且即時調整感知訊號的範圍來進行系統設計上的考量。因此,若要以此設備作為人機互動的主要工具,所應該先解決的問題是:標籤的訊號強度(Received Signal Strength Indication)會因為環境不同或使用者使用的方式不一樣,導致系統在即時產生互動事件的正確率會降低。然而,透過我們設計出的架構與機制,配合一個音樂互動式系統,藉由使用前的訊號訓練等前置處理程序,達到與電腦系統進行互動等觸發音樂播放或是特效的產生。最後,分析系統執行後而產生的資料後,的確發現本論文提出的方法會明顯提升系統成功執行事件觸發的次數和辨識正確率。
英文摘要 This paper proposes a human computer interface which is based on Radio frequency identification (RFID) technique to let human communicate with computer by analyzing the signal from tags. For retrieving those signals from tags, how to decreasing the noises created by surrounding environment and detecting useful information from variant signals are the most important. In our proposed method, we adopt a train procedure as pre-processing to categorize all of signals into two categories: noise and real data. After the real data is retrieved, we use “music director” as an application to let user play with computer. The experimental results show the proposed method can analyze the signals from tags successfully with high detection rate.
論文目次 目錄
第一章 緒論 1
1.1. 研究背景與動機 1
1.2. 研究目的與重要性 2
1.3. 論文架構 4
第二章 相關研究工作探討 6
2.1. RFID技術之探討 6
2.1.1. RF Tag之規格與特性 7
2.1.2. RFID系統基本運作 9
2.1.3. RFID室內定位與物件追蹤相關之研究與探討 10
2.1.4. 分析影響RFID系統訊號的因素 12
2.2. 手勢辨識系統之相關研究 13
2.2.1. 靜態與動態手勢辨識之相關文獻 13
2.2.2. 使用其他裝置之手勢辨識研究與分析 14
2.2.3. Body Motion Recognition系統之相關文獻探討 16
2.3. 人機互動介面設計之分析與探討 18
第三章 研究方法與系統架構 22
3.1. 開發概念 22
3.2. 研究方法 23
3.2.1. RFID環境基礎感測之分析 23
3.2.2. 標籤初始化實驗與分析 27
3.2.3. 事件觸發參照點實驗探討與分析 30
3.2.4. 提升辨識複雜度之實驗與分析 40
3.2.5. 過濾雜訊和動態調整訊號範圍之分析 47
3.3. 系統架構 53
3.3.1. 使用者介面模組 54
3.3.2. 即時辨識模組 55
3.3.3. 音樂觸發系統 58
第四章 系統實作與實驗結果 62
4.1. 開發工具與環境 62
4.1.1. RFID器材介紹與設備之規格 62
4.1.2. 開發平台 64
4.1.3. DirectSound元件介紹 69
4.2. 系統簡介 70
4.3. 實驗結果與分析 77
4.3.1. 觸發點實測分析 78
4.3.2. 動態機制實測分析 83
第五章 結論與未來展望 90
5.1. 結論 90
5.2. 未來展望 91
參考文獻 92
附錄 英文論文 96

圖目錄
圖 1 、主動式RFID系統運作圖 10
圖 2、五個手勢基本元件[18] 15
圖 3、五個基本元件組合所定義的指令[18] 15
圖 4、WII節拍示意圖[13] 18
圖 5、立體顯示器操作環境[14] 19
圖 6、使用標籤於互動方式下的辨識過程[15] 21
圖 7、系統執行環境 23
圖 8、室外感測圖-標籤距離讀取器之間距距離15公分 24
圖 9、室內感測圖-標籤距離讀取器之間距距離40公分 25
圖 10、室內平面感測圖 26
圖 11、室內感測圖-訊號遮蔽 26
圖 12、標籤初始化對照圖 28
圖 13、標籤訊號範圍重疊之情況 29
圖 14、單標籤距離訊號測試 31
圖 15、標籤擺動至觸發點實際過程-1 32
圖 16、重複辨識動作示意圖 35
圖 17、多讀取器之環境感測示意圖 36
圖 18、多讀取器和多標籤之環境感測示意圖 37
圖 19、事件觸發點之訊號分析圖 39
圖 20、標籤擺動至觸發點實際過程-2 40
圖 21、標籤A在近距離受到干擾的情況 42
圖 22、標籤擺動至觸發點實際過程-3 45
圖 23、事件觸發點(REF. POINT-1)之訊號折線圖 46
圖 24、事件互動點觸發步驟圖 48
圖 25、事件互動點觸發圖-加入動態調整機制 50
圖 26、系統組成元件 54
圖 27、系統運作程序圖 58
圖 28、DIRECTSOUND執行程序圖 61
圖 29、主動式讀取器 63
圖 30、主動式標籤 63
圖 31、BORLAND C++ BUILDER 6.0軟體介面 65
圖 32、元件選取區圖示 66
圖 33、專案導覽區圖示 66
圖 34、元件編輯區圖示 67
圖 35、系統設計區圖示 68
圖 36、程式撰寫區圖式 69
圖 37、DIRECTSOUND元件圖示 70
圖 38、API系統介面 72
圖 39、系統介面 73
圖 40、初始化畫面 75
圖 41、預測訊號落點運作圖-使用單標籤 75
圖 42、預測訊號落點運作圖-使用雙標籤 76
圖 43、系統實際辨識情形 76
圖 44、音樂系統播放畫面 77
圖 45、使用單標籤操作系統訊號分析圖-1 79
圖 46、使用單標籤操作系統訊號分析圖-2 85


表目錄
表格 1、RFID標籤分類表 8
表格 2、RFID在各頻段間性質之比較表 9
表格 3、訊號區間樣本訓練表 33
表格 4、定義事件觸發參考點之使用單一標籤的情況 38
表格 5、標籤訊號穩定度之比較表 43
表格 6、定義事件觸發互動點之加入參考標籤的情況 44
表格 7、預測SSI落點分析表-加入參考標籤之情形 52
表格 8、預測SSI落點分析表-單標籤之情形 53
表格 9、WAVE音軌格式 59
表格 10、SYRD245-2U規格 63
表格 11、標籤規格 64
表格 12、TDX_LIBRARY VCL 元件 70
表格 13、準確度評估表 78
表格 14、單標籤實測(USER1)評估表-無前置處理 80
表格 15、單標籤實測(USER2)評估表-無前置處理 80
表格 16、雙標籤平均訊號分佈表-無前置處理 81
表格 17、雙標籤實測評估表-無前置處理 83
表格 18、預測動態調整範圍-單標籤環境 84
表格 19、單標籤實測評估表-加入動態機制 86
表格 20、預測動態調整範圍-雙標籤環境 86
表格 21、雙標籤平均訊號分佈表-前置處理 87
表格 22、雙標籤實測評估表-前置處理 88

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