在互動設計中提到希望透過模型板來即時的與數位模型進行互動，並滿足可觸式使用者介面的概 念，為達到上述兩點，需要找尋一套適用的軟體。而有研究指出[Eva and Thomas, 2002]，可觸式 使用者介面設計實作的入門門檻較高，像是其中的感測互動機制，需要一些不是可以輕易取得的 設備，甚至需要去焊電路板，而軟體部分則需要程式的編寫等，並非一般學設計的學生可以輕易 上手。所以作者提到運用 ARtoolkit 這套函式庫來進行，是一個簡單且低成本的方式，其光學圖 形追蹤辨識的效果，可以讓我們把重點放在快速成型、概念構想、互動測試上。所以本研究擬以 ARtoolkit 來作為其軟體的主要開發平台。以下就其源由及運作原理做一簡單介紹。
ARtoolkit 是由華盛頓大學人機介面實驗室(University of Washington Human Interface Technology Laboratory)所開發出來的一套函式庫(Library) [Kato and Billinghurs, 2007]，該函式庫是以 C/C++程 式語言來編寫完成。而此函式庫所提供的函式可以讓程式開發者簡單的建立一個增擴實境的應用 程式。其最大的特色是可以將 3D 影像透過運算其角度及距離，直接覆蓋在真實環境中的標識 (Markers)上，使用者透過頭戴式顯示器(Head Mounted Display, HMD)或是其它顯示投影設備，便 可以看到真實環境與虛擬物件的結合。
而任何一以 ARtoolkit 為函式庫所撰寫出來的程式，必需包涵八個階段，一但執行這個程式，便 會不斷的遞迴執行這整個過程。以下就此流程作一簡述。
1. 將視訊攝影機所拍攝到的影像，以一定的頻率連續的截取出來。
2. 程式再將載取到的影像由彩色影像轉換為黑白影像。
3. 接著在程式會在黑白影像中搜尋任何矩形的區域，若有搜尋到任何矩形的區域，便會進一步辨 識矩形內的圖形是否為預設的特定圖形，若符合的話，程式則會辨認為標識。
4. 根據之前辦認出來的標識，程式便會開始計算標識與視訊攝影機之間的距離與角度。
5. 然後找出與該標識對應的虛擬模型，而對應的規則必需先在程式中完成。
6. 程式依其規則計算出描繪虛擬模型所需的正確角度、大小及位置。
7. 再將繪虛擬模型繪製在剛才截取的影像中。
8. 最後將結果輸出至顯示器中，便可看到虛擬模型與真實環境的結合。
圖 3.2.8 程式將畫面轉為黑白並搜尋方框 (Kato and Billinghurs, 2007)
圖 3.2.9 ARtoolkit 中使用的標識範例 (Kato and Billinghurs, 2007)
本研究將透過 ARtoolkit 函式庫來辨認模型板上的標識，從標識圖案資料庫中辨識出其代表的數 位模型檔後，再分別將左右眼攝影機捕捉到的角度距離作運算，透過 OpenVRML 讀取.wrl 數位模 型檔，將該看到的數位模型部分描繪出來，最後在 OpenGL 程式圖形介面中去除掉不需要的背景 雜訊並將其彩現影像以全螢幕(Full Screen)的方式輸出至 VR CAVE 的螢幕上。但標識的辨識在 VR CAVE 陰暗的環境中可能會遭遇到辨識的困難，這部份留待實作部分再解決。最後完成的系統整 體架構規劃將會如圖 3.2.10。
圖 3.2.10 實體互動與虛擬運算的關係