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基於視覺和聽覺的教學影片內容分析與分類

現在大部分的教室仍使用黑板，以黑板授課的教學影片亦相當普及，但黑板授課的教學影片在多媒體語意分析的領域深具挑戰性但極少被討論。本論文針對黑板授課的教學影片，提出一個基於視覺和聽覺的研究方法，針對講者的肢體行為與語音內容進行探討，用以提醒學生在不同時段的教學影片上要投入多少的注意力。在視覺分析上，針對講者於教學中出現的各種姿態作分析，辨別出講者姿態所代表的意義；而在聽覺分析上本研究提出一個基於語音情緒辨識的模型，針對講者的語音內容將講者語音分類為快樂、生氣、厭倦、悲傷、正常等五種聲音情緒，再藉由講者語音情緒上的變化來分析講者的教學狀態。 綜合視覺與聽覺的分析結果，我們可以評估出講者在教學時候各時段的重要性，同時也反映語意的強度。學習者可以根據每個時段下講者教學的重要性投注適當的注意力，讓學習者更有效率的藉由教學影片學習。

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距離估計基於接收訊號強度於視線與非視線傳輸

隨著近來提供定位服務的需求，加上行動上網的普及，RSS-based定位模型已經有廣泛的研究和討論，本文將以無線Access Point(AP)作為定位基準，由於行動上網的使用者們可能造成傳輸過程中的屏蔽(NLoS傳輸)，導致一般以RSS-based定位的誤差值增高，本文將定位模型分為二類，分別為LoS和NLoS傳輸，藉由使用者連線到AP的訊號強弱和變動程度來判別。這當中我們將在欲定位的環境中進行模型的建立，並記錄他的變動程度，分析出LoS訊號和NLoS訊號間的不同，有了這些模型和數據，最後應用到判別傳輸模式的方法之中。 更進一步的，我們允許使用者在原地進行轉動，改變當下的傳輸模式，並利用一些偵測機制來感應這一類的變化，如此一來可更加的動態掌握使用者的傳輸狀況，而適時的能更正系統當下判別的傳輸模式，藉由上述這兩種機制的同時運行，我們能得到更精確的距離估計結果。

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地理式路由在隨意無線網路的死路改進

地理式路由(Geographic routing)近年來一直被應用在各種網路環境，例如:無線隨意網路(Wireless Ad-Hoc Networks)、無線感測網路(Wireless Sensor Networks)、以及車載網路(VANET)，而地理式路由基本假設在於網路環境中的節點均知道自己所在的位置資訊，這點可經由全球定位系統(GPS)的技術達成。而在地理式路由中所遭遇到local minima的問題則經由Greedy Perimeter Stateless Routing (GPSR)演算法解決，然而GPSR演算法在選擇路徑的過程中，當在進入環繞模式中，因為逆時針定則導致產生路徑hop數較高的現象，因此造成封包延遲上升，為減緩這個現象，本論文提供兩個利用節點位置資訊將節點鄰居分群的路由演算法以延緩進入環繞模式的時間點來改善此一問題。 在本作中，我們提供了Quasi Greedy Geographic routing (QGGR)演算法藉由利用了與鄰居節點的相對位置給予每個節點一個θα值，再以依此作為分群的依據給予不同的優先度，以降低發生Dead end的機率，並且減少了Hop count，再來我們更進一步的導入Dynamic-Quasi Greedy的概念，讓分群的標準基於鄰居節點和目的端的距離，不需要預先知道節點密度或是網路大小等其他資訊；我們的模擬實驗結果顯示此二方法有助改善環繞模式中逆時針定則所產生路徑數上升之現象。

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用於一對一運算教學環境的運算框架

「一對一運算」是一種教育上的新興概念，其代表之意涵為在教學環境中，老師及每個學生皆持有一台移動運算裝置（如平板電腦、智慧型手機及筆記型電腦），且利用該運算裝置幫助教師的教學及學生的學習。本研究的目的為在開發一基於一對一運算概念且適用於平板電腦的運算框架，且根據此框架實作一教學系統並將其運用在課堂中以檢視評估成效。 實驗結果表示此類基於一對一運算的教學系統可有效的輔助老師教學、強化學生的課堂參與及加強師生間的互動。

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利用網路編碼改善無線感測網路下傳輸資料的可靠性

無線感測網路(Wireless Sensor Networks)廣泛應用在環境偵測、遠距離看護系統、軍事監測、災難救援偵測等等。無線感測網路受到資源上的限制，例如：電量、頻寬、記憶體以及計算速度。然而，無線感測網路在運作過程中由於電量上的限制，在加上無線網路中訊號強度的改變，電波干擾等因素影響使得感測器失去功能進而產生封包遺失的問題。是以無線感測網路的可靠性是一個仍須探討的議題。網路編碼(Network Coding)，近年來為一熱門研究主題，企圖利用中繼點將所收到的封包加以編碼，使得接收端在收到足夠的封包時自己便能自行解碼。 在此篇論文中，我們考慮在不使用傳統的ARQ機制下，利用有限度的泛播(Flooding)以及有限度的重傳次數，改善無線感測網路資料傳輸的可靠性。並且結合網路編碼在多個中繼點編碼，達到資料擴散至節點之間的目的。是以，透過時間分集(time diversity)以及空間分集(space diversity)的方式，進而提升無線感測網路的可靠性。實驗結果顯示，我們所提出的方法的確有效提升封包到達率。

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以GHA實現快速主成分分析之硬體設計

本論文為實現快速主成分分析之硬體，提出三種GHA的硬體架構，分別為達成高速計算及最少的硬體資源消耗為目的。在高速計算的架構，所有主成分值計算與突觸權重值之更新，皆使用專屬的電路作並行之運算。對於高維度訓練資料之適用架構，以所有主成分值計算共用一個主成分計算電路輪流完成計算，並將訓練資料區塊化方式逐步更新每個神經元的突觸權重值。所有實現的硬體架構訓練取得之權重向量，應用在紋理的分類。

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使用OpenCL實現具備全域照明的互動式光跡追蹤

光跡追蹤（ray tracing）運用於電腦圖學領域可以追溯到 1980 年代，然而，直到 GPU（graphics processing unit）的出現才讓光跡追蹤得以達到真正即時（real-time）的水準。 　　本論文嘗試利用開放計算語言（Open Computing Language），在 GPU 平台上實現一個具備互動（interactive）或即時、全域照明（global illumination）與跨平台（cross-platform）特性的光跡追蹤渲染系統（rendering system）。採用的資料結構與演算法取自目前現有的成果，包括學術論文、書籍中提出的方法以及各種可取得的資源；渲染的對象著重在靜態場景（static scene），並使用 kd-tree 加速結構；論文的內容則強調實作上的細節，包括主要光線（primary ray）與次要光線（secondary ray）的追蹤。 　　最後，將渲染系統加以延伸，使之能夠模擬全域照明的效果。此外，為了明瞭 OpenCL 跨平台的支援狀況，實際在各種平台 — CPU 與 GPU 上運行。

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使用OpenCL實現具備權重環境遮蔽之光跡追蹤

本論文使用開放性計算語言 OpenCL在圖形硬體 GPU 上實做一個具有全域照 明效果的光跡追蹤渲染系統。利用 GPU 強大的平行計算能力來加速需要大量計 算的光跡追蹤與環境遮蔽演算法。本論文中所採用現有的研究技術的演算法與資 料結構，並對光跡追蹤實作的環境遮蔽演算法做分析及探討。針對環境遮蔽演算 法在密閉空間場景中出現的大量遮蔽情況提出一個不同的做法－權重環境遮蔽 演算法，以呈現密閉場景中的環境遮蔽陰影來提升畫面品質。

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實驗策略對高中生資訊科學學習動機之影響－以數位浮水印為例

本研究於現行的高中資訊科學與應用專題科目中，探討以「數位浮水印」專題，搭配實驗策略的教學方法及研究者自行開發之數位浮水印教材及軟體工具進行教學，對增進高中生資訊科學學習動機、影像處理原理與數位浮水印學習成效之影響。 本研究參與者為新北市立永平高中二年級八個班級的學生，共282人，其中男生169人，女生113人。利用研究者自行開發之數位浮水印教材及軟體工具作為研究工具，進行每週2小時，為期4週半之課程。透過資訊科學學習動機量表、每週學習問卷、總結式的學習問卷、成就測驗及教師訪談紀錄等評估學習成效。 研究結果發現：（一）數位浮水印專題教學雖未提高整體資訊科學學習動機，但在「內在目標導向」、「興趣」及「自我效能」等三個向度有顯著提升；（二）經由成就測驗及學習問卷結果分析，數位浮水印專題教學確實有助於增進高中生影像處理及數位浮水印相關概念的理解。

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非同步微處理器實作-以8051為例

8051微處理器是嵌入式系統經常使用的微控制器。我們修改同步8051的電路，加入非同步電路的設計概念，希望能提升效能。以pulse mode設計handshake元件，用以取代同步電路中的clock。Handshake元件有著三種不同時間長度的延遲時間，依據不同的電路行為給予適當的延遲時間。我們使用Quartus II作為開發軟體。最後，將電路燒錄至Altera DE0實驗板，以確認功能正確，並且使用硬體計時器來進行效能比較。經由實驗，非同步8051比同步8051在效能提升30%以上，在面積上只增加不到3%。