第四章 結果與討論
第一節 系統開發結果
一、人機互動介面：
(一)系統初始畫面：
在視窗布置兩大窗格：左方為線條人窗格，會即時顯示操作者的動作。右方 為示範動作影片播放畫面，學習者可依照右方影片做動作。兩窗格中間有分段動 作選單，在左窗格有圓形播放鈕，都可以利用反應人體動作的線條人進行體感操 作，其視窗畫面如圖 38 所示。原規劃中的深度影像在雛型階段時因試用者反應 會影響美觀及系統效能，故不顯示。
圖 38 系統初始畫面 (二)體感操作選單
當滑鼠或線條人右手部分觸及中間選單，選單會立即跳出，如圖 39 所示。
圖 39 分解動作選單跳出畫面
由於國小健身操分解動作共有 27 個，全部排入畫面將過於擁擠，所以將全 部動作又分成「前奏 Rap、暖身運動」與「主要運動、緩和運動」兩大部分，這 兩部分的選取置於整個選單的上方，當滑鼠或線條人右手部分觸及上方分類選單 時，下方各分解動作選單會立即更換，如圖 40 所示，隨後滑鼠或右手可移至下 方選單繼續選擇單一的分解動作。
圖 40 動作選單更換畫面
若是使用滑鼠單擊其中一個分解動作名稱，右方畫面會立即跳到該分解動作 最前端畫格準備播放。若使用右手體感控制，右手移動至某一分解動作名稱時，
左方會用大字顯示該分解動作名稱(用滑鼠不會有這種效果) ，方便體感操作者 更容易看清楚動作名稱，以免因選單字體過小為了看得更清楚不斷的前移身體或 誤選，如圖 41 所示。
圖 41 分解動作名稱放大顯示畫面
(三)影片播放體感操作：
當體感操作者右手依箭頭方向向左揮去，該分解動作就會被選取，右方畫面 會立即跳到該分解動作最前端畫格準備播放。要練習的動作選定後，中間伸出的 選單會自動縮回。左方線條人畫面右方有一個圓形播放鈕，用滑鼠單擊或用右手 觸及超過 1.5 秒，如圖 42 所示，右方畫面就會開始播放該動作影片。
圖 42 右手觸及圓形播放鈕超過 1.5 秒示範畫面開始播放 (四) 系統評分與評語顯示：
當畫面開始播放，程式也開始擷取評判時需要的肢段或關節位置資料。於該 段動作影片結束後，經動作分析程式來判斷動作的正確率並給予聲音與文字的回 饋，顯示於左方窗格中，如圖 43 所示。
圖 43 系統評分與評語顯示畫面
二、系統評分部分：
(一)動作資料擷取策略：
每個人體動作其複雜度超過想像，在每一個時間點每一個關節數據資料都要 去擷取，其資料量極為龐大，在電腦作業分析上也很沒有效率，所以應針對要偵 測的動作，因其特性擷取有關或是重要的關節數據資料即可。如「插腰舉踵」是 一個人站在原地，手放在腰部，踮腳引體向上的動作，我們只擷取最明顯且容易 辨識──頭部在 Y 方向(高度)的數據。以該數據為 Y 軸再加上動作播放時間為 X 軸製作成散佈圖，就會產生類似如圖 44 的圖形，其圖形的峰值剛好在舉踵的最 高位置。
460 470 480 490 500 510 520 530
11 12 13 14 15
head Y
圖 44 關節/肢段位移曲線圖
若在應該的時間點，動作失誤就無法到達指定的位置，同時在圖形上也會產 生和標準圖形相異的圖形，其時間差必和標準圖形有所差異(如圖 45 說明)，而 峰數也可能不同(如圖 46 說明)，利用峰數及各峰間的時間差即可評判練習者在 動作上是否正確。
播放位置(sec) 位置
(mm)
各峰間時間差
圖 45 利用波峰與標準組波峰的時間差異來評判動作優劣示意圖
圖 46 利用峰數不同來判斷動作的對錯示意圖
動作評判時每一個人體關節/肢段的資料都擷取將造成電腦運算上的負擔，
遑論要即時評分、即時給予指導語了。在實驗室中我們可以建立大型「動作資料 庫」，但全世界各種運動、體操、舞蹈的動作難以計數，不可能一一數位化記錄。
關鍵、重要、值得珍藏的動作使用高速、高解析度的攝影機應能代勞。本研究動 作擷取的主要功用不是「記錄」，而是真實且快速的反應出被擷取者的動作數據 資料供後續的分析作業。而且每個動作皆有其獨立觀察重點，所以在程式設計前 要依據其動作特性，先設定要捉取哪一個「關鍵」關節/肢段的數據資料來分析 評判。
(二)動作資料分析評判策略：
在動作指導矯正的應用上，程式將採取「一一擊破」的策略，以因應人體千 變萬化的動作。假若動作更改時，再依新的動作修改其觀察關節/肢段及相對應 的運動參數標準值。所以本研究在分析及評判上採取以下策略：
1.先觀察每一個動作分段，哪些是這個分段的「關鍵」關節/肢段。
2.程式開發階段將擷取到的「關鍵」關節/肢段數據資料匯出成.csv 檔，用 EXCEL 製作成散佈圖，觀察並記錄其波形變化。(.csv 檔是將文字或數據以逗點隔開 之二維陣列資料檔)
3.依波形圖找出該分段的評判方法 (主要是評判兩峰時間差，檢查峰數) ，並暫 訂評分門檻值。
4.雛型系統開發完成後，由實際指導學生健身操的老師挑選 3 位學童，集訓 5 天，
經負責教師認定已到達熟練程度，由雛型系統擷取其相關數據並產生標準組報 表，實施情形如圖 47 所示。
圖 47 擷取標準組數據資料建立評分標準實施圖
5.分析標準組報表，剔除資料異常者，計算標準組在該檢查項目的平均值及樣本 標準差。
6.為確保系統評分有效性，各檢查項目的評分標準如表 7：
表 7 單一檢查項目的評分標準
得分 評分標準 累積機率
100 |檢查值-標準值|＜.5σ 38.3%
90 .5σ≦|檢查值-標準值|＜σ 68.26%
80 σ≦|檢查值-標準值|＜2σ 95.44%
70 2σ≦|檢查值-標準值|＜3σ 99.74%
60 3σ≦|檢查值-標準值| 100%
表中:(1)檢查值：練習者在某一動作中，兩時間點的時間差。
(2)標準值：標準組在某一動作中，兩時間點之時間差的平均值。
(3)σ：標準組在某一動作中，兩時間點之時間差的樣本標準差。
7.輸入標準組在該檢查項目之平均值及樣本標準差，作為系統評分的標準。
(三)動作分析位置與結果整理 1.插腰舉腫(預備動作)
擷取關節/肢段位置：頭部 y 值
評分位置圖示 標準組數據分析
460 470 480 490 500 510 520
11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15
head Y
位置 1：
平均值：3.02 標準差：0.088 位置 1
2.握拳內點(前奏 RAP-第 1 節)
left_hand Y right_hand Y
位置 1：
left_hand X right_hand X
位置 1：
5.踏併拍手(前奏 RAP-第 3 節)
left_hand X right_hand X
位置 1：
left_hand Y
位置 1：
left_hand Y right_hand Y
位置 1：
8.踏步轉圈(前奏 RAP-第 6 節)
74.5 75.5 76.5 77.5 78.5 79.5 80.5
left_hand X right_hand X
位置 1：
left_hand Y right_hand Y
位置 1：
right_hand Z left_hand Z
位置 1：
11.踏步擺手(間奏 1)
102 103 104 105 106 107 108
right_hand Y
位置 1：
116 117 118 119 120 121 122 123
left_foot Y right_foot Y
位置 1：
121 122 123 124 125 126 127
left_foot Y right_foot Y
位置 3：
14.點腳踏步 3x8 拍(暖身運動)
125 126 127 128 129 130 131
left_foot Y right_foot Y
位置 5：
130 131 132 133 134 135 136
left_foot Y
right_foot Y 位置 7：
142 143 144 145 146 147 148 149 150 151
left_hand Z right_hand Z
位置 1：
17.轉腰擺手 3x8 拍與 4x8 拍(暖身運動)
150 152 154 156 158 160
left_hand Z right_hand Z
位置 3：
167 169 171 173 175 177 179 181 183 185
left_foot Y right_foot Y
位置 1：
192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202
left_hand Y right_hand Y
位置 1：
20.夾肘畫圈 3x8 拍與 4x8 拍(暖身運動)
201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211
left_hand Y right_hand Y
位置 1： 統設定畫面更新率為 30fps(frame per second)，數據密集、連續且數據量極多，
決定在不用擬合曲線的情況下直接利用數據找峰谷值。在開發的過程中這個評分