第五章 結論與建議
第三節 建議
建議一
立即可行建議：應用AR 可視化系統提升風洞實驗室技術以及服務 主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：台灣科技大學台灣建築科技中心、社團法人中華民國風工程 學會
除了本計畫完成後，除移交3 組 AR 模型以及對應之風場資料庫外，
後續本團隊可透過教育訓練，協助本所實驗室同仁完成自行建構AR 可 視化模型。包含實體模型建立、數位模型建立、CFD 模擬資料庫建立 以及匯入，乃至於伺服器與移動設備端的連線配對等完整流程。除有利 於本所風洞實驗室之技術層面提升外，亦可提供相關服務，增加檢測案 之誘因。
此外，對於國內風工程之推廣教育，提供一良好之工具以及平台。
讓使用者透過本程式系統，建立各類3D AR 模型。建議可針對建築業 界、大專院校或教育相關產業進行推廣，讓建築風工程教育除觸及更廣，
並向下扎根，採用更具親和力且友善的教具，協助教育或建築從業人員 說明風害現象，讓風工程知識更普及以提高國人對風災的重視。
建議二
中長期建議：AR 可視化技術精進 主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：台灣科技大學台灣建築科技中心、台灣科技大學資訊工程學 系
本年度計畫先以標記式追蹤方法進行AR 模型定位，完善整體 AR 可視化之技術面問題。但對於實體模型本身，二維條碼標記的存在具有 其突兀感。建議未來採用色彩標記式追蹤進行開發，或是可以針對模型 的特定記號進行追蹤，以自然的方式整合實體模型定位。
將本年度開發之AR 可視化技術做延伸，套用至實體建築之 AR 可 視化技術，並開發建築特徵標記追蹤技術。除了建築外流場之外，亦可 建立實體建築室內通風AR 可視化技術，將其納入建築資訊模型的一環，
以強化視覺化之技術。
附 錄 一 採 購 評 選 會 議 意 見 回 應
5 目」部分，除了採用OpenFOAM 於高速電腦中心進行高效平行
10 (ARTag)、同心圓戳(Concentric Circles Tags, C2 Tags)、容投影戳 (Projective Invariant Tag, Pi-Tag) ， 及 可 校 方 格 碼 (Error-correcting Grid Codes) 以 估算相機相對於其所屬平面的
定建築業界、都市設計審議委員 會、教育工作者等。另將蒐集相 關資訊，了解客戶群需求以及願 意付出之成本後說明。
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風場模擬之建築物模型請用 BIM 建置，再結合unity 及相關 AR 軟體。
由於 BIM 軟體如 Revit、Tekla 等系統龐大，所涵蓋之資訊眾 多。本研究擬採用最小化開發，
提供獨立軟體以供使用。建築物 模型建置不限制 CAE 軟體，只 要該軟體可以提供對應的 3D 模 型即可匯入。
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CFD 和風洞試驗容許誤差應釐定 一定合理範圍，以昭公信。
本研究團隊採用 LES 方法進行 CFD 模擬，與風洞實驗量測結果 比 對 分 析 並 發 表 多 項 研 究 成 果，也發現 CFD 模擬的準確與 否與相關參數的設定有直接關 係。因此，除了風洞實驗結果的 比對之外，另將參考國際上之 CFD 模擬準則，針對模擬參數進 行探討以及建議。
附 錄 二 第 一 次 專 家 座 談 會 意 見 與 回 應
5. 感謝肯定。
實驗縮尺為1/270，邊界層厚 OpenFoam 是目前國際上使 用相當高的CFD 軟體，其缺
定。
郭建源 副研 究員
1. 建議 APP 軟體之操作介面 要有一定的美感。
2. 操作介面的選項以及名詞 定義要有普遍性，讓一般 民眾容易上手。
3. APP 軟體容量建議不要太 大，避免下載流量問題。
1. 本團隊會儘力呈現 APP 之美 感。
2. 相關名詞除學術定義外，會 在APP 中加入普及之說明，
以利使用者了解。
3. 遵示辦理。
附 錄 三 期 中 審 查 會 意 見 與 回 應
QRCode 方案，未來定位之演 算法將朝向彩繪玻璃或建築進行資料串流。具同時兼
2. 大量處理資料，AR 展現動
擇?
陳總經理郁 潔
1. 整合 AR 技術及 CFD 模擬 已呈現風洞流場可視化，
提供專屬應用程式(APP) 與配套之建築模型。
2. 應用大渦流模式(LES)及 高速運算技術於建築風環 境及風力風壓模擬中，提 升我國 CFD 模擬技術與 國際接軌。
3. 相鄰建築物之互制效應與 長週期建築物(柔性結構) 氣彈互制振動行為是否可 以 CFD 模擬並由 AR 呈 現?
1. 感謝肯定。
2. 感謝肯定。
3. 目前 AR 可視化技術應用於 固定模型之狀況，如要應用 至氣彈互制行為，需對應實 體模型與模擬資料庫對應之 位移，有一定之難度，但可 納入未來研究之目標。
附 錄 三 期 末 審 查 會 意 見 與 回 應
型、BIM 軟體結合，擴大
位。可將開發之AR 可視化技 術做延伸，套用至實體建築 之AR 可視化技術，並開發建 築特徵標記追蹤技術。除了 建築外流場之外，亦可建立 實體建築室內通風 AR 可視 化技術，將其納入建築資訊 模型的一環，以強化視覺化 之技術。
王安強副所 長
1. 本研究成果對於應用上及 實驗室檢測展示方面有相 當助益，請評估申請專利之 可行性。
1. 將與所內有經驗單位研究申 請專利的可行性。
附 錄 五
軟 體 安 裝 及 操 作 手 冊
在BuildingFlowVisualization 系統軟體中，會附上 5 個資料夾，分 別為：
1. ArucoCalibration- 相機校正程式；
2. Markermapper- 標記地圖掃描程式；
3. Preprocessor- 預處理程式；
4. Server- 伺服端軟體；
5. Client- 客戶端軟體。
其中，1-4 項安裝於伺服器端硬體，第 5 項安裝於客戶端硬體。
一、規格需求
伺服端建議規格：
Disk：SSD 512GB 以上 CPU：I7 4770 以上 Ram：16G 以上
Wifi：支援 IEEE 802.11ac 以上的無線網卡 GPU：無特殊要求
鏡頭：1280x960 以上 60FPS
客戶端建議規格：
Disk：無特殊要求 CPU：I5 4500 以上 Ram：8G 以上
Wifi：支援 IEEE 802.11ac 以上的無線網卡 GPU：Intel® UHD Graphics 630 以上 鏡頭：1280x960 以上 60FPS 以上 二、軟體使用說明
1. ArucoCalibration 相機校正程式
圖a5-1 相機校正程式
功能說明：
在使用新設備拍攝前都需要校正一次相機參數。
使用方法：
(1)印出或在另一個螢幕開啟 aruco_calibration_grid_board_a4.pdf，並開 啟cmd(命令提示字元)。
(2)輸入指令: aruco_calibration.exe live:0 markerset-cam.yml -s 0.045。
(3)按 a 開始截圖，至少需要十張不同視角的相片，拍攝完後按 ESC 離 開即完成相機參數校正。
參數說明：
live:0： 相機編號
markerset-cam.yml： 輸入檔名
-s：標記真實世界尺寸(公尺)，不計入白邊。如-s 0.08 標記為 0.08 公尺。
-ref 0：參考點，掃描出來的模型位置會以此 Marker 作為原點。
-d ARUCO_MIP_36h12 -noshow：不須更動。
2. Preprocessor 預處理程式
圖a5-2 程式介面
功能說明：
輸入點集必須是結構化排列的形式，並去除標頭檔資訊只留下數字 資訊，每筆點資料使用換行隔開，可支援7 個數字(X Y Z Pressure I J K) 或8 個數字(X Y Z Pressure Vorticity I J K)的排列。
使用方法：
(1) Output Foldername(資料庫輸出的路徑)：此欄位必選，可任意指定空 資料夾進行存放，第一次選擇時會建立 database 文件，往後 Server 進行讀取的時候會依照 database 文件的存在與否判斷是否為正確資 料庫路徑。
(2) Select Model Name(選擇實體模型名稱)：若資料庫存在，在選擇資料 庫後會讀取資料庫內的模型名稱並列出，可選擇現有模型或新建模
型專案名稱。
(3) New Model Name(新建實體模型名稱)：若處理的資料為新模型則可 以指定新專案名稱儲存。
(4) Frame Count(資料筆數)：資料編號從 1 開始計算，若有 10 筆資料則 輸入 10(ex:Input Foldername 為 Fire，則資料編號為 Fire1、Fire2、
Fire3…Fire10)
(5) File Postfix(資料副檔名)：資料的副檔名，如果輸出資料有副檔名則 輸入在此欄位，若無則留空即可。
(6) Has Vorticity(是否包含渦度資料)：若無包含渦度資料則不須勾選此 格子，為相容性所需。
(7) Input Foldername(輸入資料路徑)：資料夾名稱必須與資料相同 (ex:Fire/ Fire1、Fire2、Fire3…Fire10)
(8) Obj Filename(虛擬模型檔案)：需要與實體建築對應的虛擬模型檔案 來切割流場資料。
(9) Markermap Filename(標記地圖檔案)：已掃描完畢的標記地圖。
(10) XPos…XRot…等(偏移參數)：若模擬資料時有進行旋轉或位移可在 此進行調整，一般情況下不需調整。
3. Server 伺服端連線程式
圖a5-3 伺服端程式介面 功能說明：
輸入伺服端IP 及資料庫所在路徑即可運行 Server。
4. Client 客戶端程式 A. 共通功能
(1) Run / Reset : 切換瞬時資料的撥放進度 / 重置播放進度。
(2) Progress : 瞬時資料的播放進度條，可提供跳轉播放功能。
(3) Play Speed : 瞬時資料的播放速度，範圍從 0.01x~0.2x。
(4) World / Camera : 可切換查看相機相對於建築的角度、位置。
(5) Toggle Cam / Blk. : 切換是否在世界視角顯示視錐、已載入的八元 樹。
(6) Drawing Types : 功能切換選單。
B. 流線設定
(1) Step Divider : 流線模擬的精細程度，值越大越精細，也越消耗效 能。
(2) Spawn Count : 控制流線生成數量。
(3) Spawn Radius : 控制流線生成範圍。
(4) Position : 控制流線起始位置。
(5) Rotation : 控制流線起始位置旋轉角度。
(6) Collide Force : 控制流線進入建築物的容許程度，值越大則向外推 力越大。
(7) Sphere / Square / Line : 控制流線起始點形狀。
圖a5-4 流線之功能選單示意圖
C.動態流線動畫控制
(1) Visible / Invisible Length : 控制流線可見比例。
(2) Animate Speed : 控制線段前進速度。
D.切面設定
(1) XYZ Axis : 控制切面軸向。
(2) Offset : 切面在這個軸向的位置。
E.渦度等值面設定
(1) Isosurface : 控制要顯示的渦度等值面數值
F.切換模型設定
(1) Switch Model Adjustment : 調整建築相對於參考標記的位移。
(2) Update adjustment to server : 上傳調整完的參考到伺服器。
(3) Select Camera : 選擇前/後鏡頭。
(4) Select Model To Watch : 選擇想觀看的建築。
(5) Select Stream Data : 選擇想觀看的流場資料。
圖a5-6 切換模型設定示意圖
參 考 文 獻
1. 中華民國風工程學會，1997，「風工程理論與應用」，科技圖書。
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17. Kim, M., Yi, S. K., Jung, D. Y., Park, S. J. and Seo, D. W. 2018.
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18. Kato, H. and Billinghurst, M. 1999. “Marker Tracking and Hmd Calibration for A Videobased Augmented Reality Conferencing System," In Proceedings of the 2Nd IEEE and ACM International Workshop on
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