系統開發

本研究使用的平板電腦為 ASUS Eee Pad Transformer Prime TF101，作業系統 Android 3.0，內建儲存空間 16GB，RAM 記憶體 1GB，Wi-Fi/WLAN 上網，Bluetooth、

USB 傳輸，內建相機 500 萬畫素。本研究的校園導覽系統係使用 Eclipse 為開發工具。

系統提供的功能主要包含校園導覽、認識校園、師大新發現、與歷程記錄，以下針對相 關功能開發與實作規畫，並以臺灣師範大學之校園環境為例說明如下。

壹、Android 開發環境建置

本研究是在 Windows 7 作業系統環境下，開發擴增實境校園行動導覽系統。首先，

需在 Windows 7 作業系統下，安裝 Android 開發環境，安裝的開發套件分別為：

 Java 開發工具包（Java Development Kit, JDK）

 Android 軟體開發工具包（Software Development Kit, SDK）

 Eclipse 整合開發環境（Integrated Development Environment, IDE）

 Eclipse 專用之 Android 開發工具外掛（ADT Plugin for Eclipse）

安裝流程圖如下，安裝好四個開發套件後，完成開發環境建置。

圖 3-3 安裝 Android 相關開發套件流程圖

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貳、導覽系統功能

此小節包含擴增實境行動導覽的顯示方式、自動跳出擴增實境舊照片疊合與影片賞 析、上傳照片與心得、目前位置與路線紀錄等，分別為導覽系統的相關功能做技術上細 節之描述，以下分別詳述之。

一、擴增實境行動導覽的顯示方式

在校園導覽的主畫面中，點選主畫面各建築物後，經導覽系統擷取 GPS 的定位，

獲得建築物與使用者之間的相對位置，並透過運算方式，以擴增實境呈現在導覽系統的 介面中，導引使用者至指定的目的地。以下針對如何在導覽介面上呈現擴增實境的效果，

分別針對計算介面視角、計算介面視角與景點（POI）間的交點、以及顯示在介面上的 POI’說明之。

圖 3-4 校園行動導覽系統呈現擴增實境的顯示方式

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1.計算介面的視角

從 GPS 獲得使用者目前位置，再由行動載具內建的方向感測器獲得相機向量 後，藉由公式 u1=c1-c2；u2=c1+c2；v1=c1+c2；v2=-c1+c2，求出 u 向量與 v 向量，

此為行動載具介面可以呈現的最大視角。

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圖 3-8 圖書館舊照片疊合

三、師大新發現

當使用者使用師大新發現的功能，透過校園無線網路連接至學校所提供的 FTP，並 同時擷取使用者目前 GPS 的位置後，連同使用者所拍攝的照片、書寫的文字、以及時 間存入 FTP。使用者可以透過擴增實境的顯示方式，讀取其它使用者所分享的資訊。另 外，將資訊呈現的範圍限制在 100 公尺內，避免過多的資訊影響使用者導覽感官。其目 的為讓使用者不僅被動接收系統所提供的景點，也能實際參與建置系統景點，達到系統 與使用者間的雙向交流。

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圖 3-9 師大新發現

四、目前位置與路線紀錄

導覽系統會隨時抓取使用者目前的 GPS 位置，藉藍點呈現使用者目前的所在位置。

當使用者移動位置後，導覽系統透過擷取 GPS 位置來偵測使用者的移動，根據重新取 得新的 GPS 位置資訊後，以紅線紀錄使用者曾經走過的景點。此功能可以讓使用者在 迷失方位時，透過顯示目前所在位置取得空間感、再透過走過路徑重新建構方向感，以 避免一再重複走過的地方。

圖 3-10 目前所在位置與紀錄路線

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叁、擴增實境功能設計

此小節為針對擴增實境功能如何設計，分為四部分說明，包含實境的圖、虛擬物件、

疊合原理、以及擴增實境呈現之條件及情境，以下分別詳述之。

一、實境的圖

透過平板電腦的攝影鏡頭顯示器擷取真實環境的影像，真實環境的呈現方式為三維 座標，與攝影鏡頭的座標系統不同，所以在這之間會有座標轉換的動作。而此兩個座標 系統之間的關係，可以透過旋轉與位移來轉換。最後呈現於平板電腦的畫面是經過系統 多重座標轉換後而得的。

二、虛擬物件

虛擬物件的圖的呈現原理，為導覽系統預先設定每個景點的座標位置，接著系統將 每個景點座標位置所對應的景點名稱儲存在陣列裡，同時計算使用者所在位置與每個景 點相距之變數，待後續導覽系統擷取相關資訊時將之呈現。

三、疊合原理

對擴增實境來說，不可或缺的為三維影像技術。所謂三維影像技術不僅只是用來呈 現真實度與複雜度，還包括追蹤與定位技術。利用追蹤技術將物件從影像中分離出來，

並透過幾何變換矩陣取得物件所在位置的座標，最後將虛擬物件繪製在追蹤物件的座標 位置上，之後才能在現實環境中達到與虛擬物件疊合，並即時互動之效果。

四、擴增實境呈現之條件及情境

透過平板電腦擷取目前所在位置的 GPS 座標，經過 Android 作業系統將所在位置 的 GPS 座標轉換成地圖上的二維座標後，與原先預設在系統上的景點座標相對應，如 符合使用者位置範圍 100 公尺內、或為使用者所選取之景點時，系統將於平板電腦畫面 上呈現該景點座標的虛擬物件，接著透過此擴增實境資訊來引導使用者到達景點位置。

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肆、擴增實境行動導覽系統修改

針對使用者所提出的建議，研究者對導覽系統做了第一版的修改，如表 3-1。

一、第一版擴增實境校園行動導覽系統修改

研究者找一群使用者做初期系統測試，這些使用者在使用導覽系統後，分別提出一些 建議，研究者再根據這些建議進行導覽系統的修改。這些使用者在使用導覽系統後，認 為在起始畫面、主畫面、建築物圖文介紹、以及舊照片景點疊合等方面，皆有很大的改 善空間。因此，研究者針對這幾點建議，進行導覽系統的第一版修改，期望導覽系統可 以更加完善。以下針對起始頁面、主畫面、圖文等修改加以說明，共四個部分：

1. 起始頁面

開啟導覽系統的起始頁面，由於完全無文字提示，會讓使用者誤以為系統未裝 載完畢，導致使用者不知何時能進入導覽系統的主畫面。修改後的起始頁面如圖 3-11。

2. 主畫面

在主畫面的設計上，由於按鈕不夠明顯，會讓使用者忽視存在性，而導致操作 時出現一些問題。修改後，按鈕放大且增加顏色來增強視覺顯目感，如圖 3-12。

3. 建築物相關圖文介紹

由於每棟建築物所介紹圖片過小，會讓使用者無心瀏覽所放置的圖片介紹。修 改後，圖片放大化，並置入一小段文字說明，增強使用者觀賞與了解所賦予圖片的 意義，如圖 3-13。

4. 增加圖書館 AR 景點

為了讓使用者更加了解校園環境歷史變遷，特別新增擴增實境的照片疊合與影 片介紹的圖書館景點。

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表 3-1 第一版擴增實境校園導覽系統修改類別

類別 功能名稱 修改功能說明

起始畫面 起始畫面 點擊畫面文字提示

主畫面顯示項目 校園地圖導引 將原先「引導指標」換成「GO」，

並加入顏色

導覽項目 圖片文字介紹 圖片放大化、圖片加入文字說明 導覽項目 照片疊合與影片賞析 新增圖書館新舊照片疊合的景點

圖 3-11 第一版修改後的起始頁面

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圖 3-12 第一版修改後的主畫面

圖 3-13 第一版修改後的建築物圖片與文字介紹

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5. 師大新發現

將原本「心得分享區」的功能改名為「師大新發現」。同時，為了避免此功能在同一 畫面呈現太多使用者所上傳分享的資訊，修改其顯示範圍為距離使用者 100 公尺內的 分享資訊。

表 3-2 第二版擴增實境校園導覽系統新增與修改類別

類別 功能名稱 修改功能說明

主畫面顯示項目 說明 新增規劃校園懷舊路線 主畫面顯示項目 校園地圖 校園地圖簡化色彩使用度 主畫面顯示項目 快速搜尋 確認按鈕改為搜尋

主畫面顯示項目 紀錄顯示 主畫面直接顯示使用者目前所在位置 主畫面顯示項目 心得分享區 更名為師大新發現

主畫面顯示項目 師大新發現 設定顯示範圍 0~100 公尺內

圖 3-14 第二版新增校園懷舊路線

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圖 3-15 第二版修改後主畫面校園地圖

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三、第三版擴增實境校園行動導覽系統修改

研究者經與資訊教育專家實地使用擴增實境校園行動導覽系統後，資訊教育專家認 為導覽系統介面必需統一化、所有介面按鈕需一致放於右上角、並增加取消鍵，藉以明 確告知使用者確認或取消的動作。另外，為了讓使用者便於使用導覽系統，特定新增一 個「首頁」功能鍵，便於使用者切換到最先一開始的初始化模式，避免先前使用者點選 過的功能鍵，在未取消其功能時，而影響到使用者後續進行導覽的困惱。第三版新增與 修改功能，如表 3-3。

表 3-3 第三版擴增實境校園導覽系統新增與修改類別

圖 3-16 第三版修改後主畫面校園地圖

類別 功能名稱 修改功能說明

主畫面顯示項目 首頁 增加初始化功能鍵

主畫面顯示項目 快速搜尋 增加取消鍵

主畫面顯示項目 問卷 不宜放於功能列，刪除

導覽項目 介面按鈕 所有按鈕統一放於右上角

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