TWI610278B - 具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統及其方法 - Google Patents

Abstract

一種具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，包含一主控裝置，及複數學員裝置。該主控裝置包括一主控端計算單元，及一與該主控端計算單元電連接之主控端操控介面。每一學員裝置包括一與該主控端計算單元資訊連接之學員端計算單元、一與該學員端計算單元電連接之學員端資料儲存單元，及一與該學員端計算單元電連接之頭戴式顯示器，每一學員端計算單元具有一顯示控制模組，每一學員端資料儲存單元儲存有至少一影像資料。該主控端操控介面用以控制該複數學員端計算單元，並計算該影像資料以於該複數頭戴式顯示器顯示模擬的畫面。

Description

具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統及其 方法

本發明是有關於一種互動式教學系統，尤其是一種具模擬夜視鏡之互動式教學系統，及使用該互動式教學系統的教學方法。

紅外夜視儀是利用光電轉換技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種：前者用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；後者不發射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成熱圖像，故又稱為熱像儀。夜間可見光很微弱，但人眼看不見的紅外線卻很豐富。紅外線視儀可以幫助人們在夜間進行觀察、搜索、瞄準和駕駛車輛。

此外，微光夜視儀工作方式也是被動的，使用起來安全可靠，不易暴露。其作用距離同環境照明條件及天氣有關，在星光條件下，可以觀察到0.8公里距離上的人員和1.5公里距離上的車輛。但它作用距離與觀察效果受到氣象影響很大，雨、霧天均無法正常工作。

軍事上有很多場合則要求能間接進行觀察以及遠距離傳輸圖像，因而發展了微光電視。微光電視的圖像清晰，視距遠。在良好的天氣條件下，其攝像機的作用距離可超過10公里。微光電視還適用定向及定點觀察，在對敵固定目標的監視以及對我方重要目標的警戒和安全保衛工作中，都發揮重要作用。

參閱圖1，為目前夜視鏡訓練系統的示意圖，包含一配戴於學員頭上的夜視鏡1，及一設置於教室 中的模型台2，該模型台2式模擬從高空俯瞰的城市地形，且模型台2設置複數用以模擬不同道路、建築、交通物之燈源。當教官教學時會控制教室的環境燈光，及該模型台2上複數燈源，以使學員可以透過該夜視鏡1，進行使用夜視鏡的學習。

但目前所使用的夜視鏡訓練系統在實際使用時，具有下列缺點：

一、教學人數受限

學員必須使用目視，透過夜視鏡查看模型台，當使用之學員人數眾多時，會以身形彼此阻擋夜視鏡之視線，且教官所控制之環境燈光也易受影響。

二、裝備維護成本較高

每一學員所使用之夜視鏡，都是裝設於戰鬥頭盔，或是飛行頭盔上的夜視鏡，每一夜視鏡價格都不斐，且目前軍用夜視鏡之技術式掌握於他國，因此維護夜視鏡之成本極高。

三、容易損壞

每個學員的使用習慣並不相同，且使用學員對夜視鏡的操作並不熟悉，在教學使用時，非常容易造成損換，當夜視鏡損壞程度至無法維修時，也沒也管道進行新品的購買。

因此，如何以更低的建構成本，建置可讓複數學員確實學習如何熟悉操作夜視鏡，並接近實際夜視鏡所看的景色，有效學習確認夜視鏡畫面中所包含的目標，是相關技術人員亟需努力的目標。

有鑑於此，本發明之一目的是在提供一種具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，包含一主控裝置，及複數學員裝置。

該主控裝置包括一主控端計算單元，及一與 該主控端計算單元電連接之主控端操控介面。

每一學員裝置包括一與該主控端計算單元資訊連接之學員端計算單元、一與該學員端計算單元電連接之學員端資料儲存單元，及一與該學員端計算單元電連接之頭戴式顯示器，每一學員端計算單元具有一顯示控制模組，每一學員端資料儲存單元儲存有至少一影像資料。

該主控端操控介面用以控制該複數學員端計算單元，並計算該影像資料以於該複數頭戴式顯示器顯示模擬的畫面。

本發明的又一技術手段，是在於上述之每一學員裝置更包括一與該學員端計算單元電連接之感應單元，用以感應該頭戴式顯示器之方向，及角動量。

本發明的另一技術手段，是在於上述之每一學員裝置更包括一與該學員端計算單元電連接之學員端操控介面。

本發明的再一技術手段，是在於上述之主控裝置之主控端計算單元具有一同步控制模組，以使該複數頭戴式顯示器顯示相同的畫面。

本發明的又一技術手段，是在於上述之主控裝置更包括一與該主控端計算單元電連接之主控端通話單元，每一學員裝置更包括一與該學員端計算單元資訊連接之學員端通話單元，該主控端操控介面可控制該主控端通話單元與該複數學員端通話單元其中之一或其組合進行通話。

本發明的另一技術手段，是在於上述之具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，更包含一實景模擬裝置，該實景模擬裝置包括一實景模型，及一與該實景模型相同之虛擬數位模型，該實景模型可依需求移除或留存，且該學員端資料儲存單元之影像資料儲存與該實景模型相同之虛擬數位模型，用以於該頭戴式顯示器顯示該實景模 型模擬的畫面。

本發明之另一目的是在提供一種具模擬夜視鏡之互動式教學訓練方法，適用於上述具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，該互動式教學訓練方法包含一準備步驟、一參數設定步驟、一程式執行步驟、一畫面顯示步驟，及一參數調整步驟。

首先執行該準備步驟，該主控端計算單元對該複數學員端計算單元下達指令，以使該複數學員端計算單元開啟該影像資料。

接著執行該參數設定步驟，該主控端操控介面控制該複數學員端計算單元，分別對所讀取之影像資料進行參數的設定，每一影像資料具有一用以模擬一般目視畫面之模擬目視參數數據，及一用以模擬夜視鏡畫面之模擬夜視鏡參數數據。

然後執行該程式執行步驟，該主控端操控介面控制該複數學員端計算單元依據所設定的參數對該影像資料進行計算。

接著執行該畫面顯示步驟，該複數顯示控制模組將計算後之影像資料，於對應之該複數頭戴式顯示器中顯示模擬的畫面。

最後執行該參數調整步驟，該主控端操控介面控制該複數學員端計算單元，分別對所讀取之影像資料進行參數調整，以改變該頭戴式顯示器中顯示模擬的畫面，當該主控端操控介面調整該複數模擬目視參數數據時，該複數頭戴式顯示器中顯示模擬目視之畫面，當該主控端操控介面調整該複數模擬夜視鏡參數數據時，該頭戴式顯示器中顯示模擬夜視鏡之畫面。

本發明的又一技術手段，是在於上述之參數調整步驟中，每一影像資料更具有一用以於該頭戴式顯示器顯示至少一特定目標之特定目標參數數據、一用以提供 不同環境光線設定之環境光線參數數據、一用以提供不同天候設定之天候變化參數數據，及一用以提供人眼左右視覺觀看不同畫面之兩眼非同步參數數據，當該主控端操控介面調整該複數特定目標參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面中出現特定目標，當該主控端操控介面調整該複數環境光線參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面顯示特定亮光及陰影，當該主控端操控介面調整該複數天候變化參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面顯示特定的天候，當該主控端操控介面調整該複數兩眼非同步參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面中，一眼顯示模擬夜視鏡畫面，另一眼顯示目視畫面。

本發明的另一技術手段，是在於上述之畫面顯示步驟中，該複數學員端計算單元可接收所對應之該複數學員端操控介面的指令，並於所對應之該複數頭戴式顯示器中顯示一第一指標，並控制該第一指標的顯示座標，且該複數學員端操控介面可輸入一確認資訊，該學員端計算單元將該確認資訊傳輸至該主控端計算單元。

本發明的再一技術手段，是在於上述之具模擬夜視鏡之互動式教學訓練方法，更包括一於該參數調整步驟後之同步控制步驟，該主控端計算單元之同步控制模組，可對該複數學員端計算單元下達指令，以使該複數頭戴式顯示器顯示相同的畫面，並於該畫面顯示一第二指標，該主控端操控介面可同步控制顯示於該複數頭戴式顯示器中之第二指標的顯示座標。

本發明之有益功效在於，利用該頭戴式顯示器來模擬真實的夜視鏡，有效減少系統設置的成本，且運用軟體的多變性，並針對模擬畫面中設置多個參數設定，可適時的模擬出各種真實夜視鏡畫面的狀況，並非一般將畫面綠化的夜視鏡效果。

3‧‧‧主控裝置

31‧‧‧主控端計算單元

311‧‧‧同步控制模組

32‧‧‧主控端操控介面

33‧‧‧主控端通話單元

4‧‧‧學員裝置

41‧‧‧學員端計算單元

411‧‧‧顯示控制模組

42‧‧‧學員端資料儲存單元

421‧‧‧影像資料

4211‧‧‧模擬目視參數數據

4212‧‧‧模擬夜視鏡參數數據

4213‧‧‧特定目標參數數據

4214‧‧‧環境光線參數數據

4215‧‧‧天候變化參數數據

4216‧‧‧兩眼非同步參數數據

43‧‧‧頭戴式顯示器

44‧‧‧學員端操控介面

45‧‧‧學員端通話單元

46‧‧‧感應單元

5‧‧‧實景模擬裝置

51‧‧‧實景模型

901~906‧‧‧步驟

圖1是一示意圖，說明目前夜視鏡教學系統；圖2是一方塊示意圖，說明本發明具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統之一第一較佳實施例；圖3是一配置示意圖，說明該第一較佳實施例之一主控裝置及複數學員裝置的配置態樣；圖4是一方塊示意圖，說明該第一較佳實施例之一顯示控制模組；圖5是一方塊示意圖，說明該第一較佳實施例之一同步控制模組；圖6是一方法步驟圖，說明該第一較佳實施例之一互動式教學訓練方法；圖7是一方塊示意圖，說明該第一較佳實施例之一影像資料；圖8是一方塊示意圖，說明本發明具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統之一第二較佳實施例；及圖9是一方塊示意圖，說明本發明具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統之一第三較佳實施例。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號來做表示。

參閱圖2、3，為本發明一種具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統之第一較佳實施例，該第一較佳實施例包含一主控裝置3，及複數學員裝置4。

該主控裝置3包括一主控端計算單元31、一與該主控端計算單元31電連接之主控端操控介面32，及 一主控端通話單元33。

每一學員裝置4包括一與該主控端計算單元31資訊連接之學員端計算單元41、一與該學員端計算單元41電連接之學員端資料儲存單元42、一與該學員端計算單元41電連接之頭戴式顯示器43、一與該學員端計算單元41電連接之學員端操控介面44，及一與該學員端計算單元41資訊連接之學員端通話單元45。

該主控端計算單元31與該複數學員端計算單元41為一般可執行程式的電腦裝置，較佳地，該複數學員端計算單元41可使用較為輕便的平板電腦，可隨著學員隨身移動。該主控端計算單元31是使用網路資訊連接的方式與該複數學員端計算單元41進行資料的傳輸，較佳地，可使用無線資訊傳輸的方式進行數位資訊的傳輸。實際實施時，不應以此為限。

該主控端操控介面32為一般的滑鼠鍵盤，可以對該主控端計算單元31輸入指令。該複數學員端操控介面44為一般的滑鼠，以對所對應之學員端計算單元41輸入指令。該主控端通話單元33及該複數學員端通話單元45為一般的麥克風及耳機，且該主控端操控介面32可控制該主控端通話單元33與該複數學員端通話單元45其中之一或其組合進行通話。

配合參閱圖4，每一學員端計算單元41具有一顯示控制模組411，較佳地，該顯示控制模組411為具有計算一般畫面及夜視鏡畫面的顯示輔助計算電路，以輔助學員端計算單元41於該頭戴式顯示器43中顯示模擬的畫面。

頭戴顯示器(Head Mount Display，HMD)是用於顯示圖像及色彩的設備。通常是用眼罩或頭盔的形式，把顯示屏貼近用戶的眼睛，通過光路調整焦距以在近距離中對眼睛投射畫面。頭戴顯示器能以比普通顯示器小 的多的體積產生一個廣視角的畫面，通常視角都會超過90度。

目前頭戴顯示器在左右眼的顯示屏通常是完全獨立的兩個顯示屏，所以頭戴顯示器一般都支持立體影像的播放。且頭戴顯示器目前分為可透光和不可透光兩種，可透光式頭戴顯示器除了可以用於顯示畫面，還可以讓用戶看到顯示屏之後的圖像，例如戰鬥機的戰鬥頭盔，可以透過透明眼罩看到外界影像，更可以於透明眼罩顯示框、線，及數據，但可透光式頭戴顯示器造價極高。在該第一較佳實施例中，是使用不可透光之頭戴顯示器，以減低建置及維修的費用，更可以排除外界光線來模擬夜視鏡的畫面，實際實施時，不應以此為限。

每一學員端資料儲存單元42儲存有至少一影像資料421，該影像資料421為模擬夜視鏡的教學檔案，該複數學員端計算單元41可執行程式，以讀取影像資料421並依據設定的參數於該頭戴式顯示器43中顯示畫面，該影像資料421中具有許多參數設定，以使該頭戴式顯示器43所顯示之畫面接近實際使用夜視鏡所看到的畫面，本案由該影像資料所模擬夜視鏡畫面，絕非普通綠化畫面，本發明之互動式教學訓練方法將針對該影像資料進行詳細的解說。

該主控端計算單元31藉由主控端操控介面32設定該影像資料421中的參數設定，並將設定好的參數設定傳輸至該複數學員端計算單元41，以使該複數學員端計算單元41依據所設定之參數設定對該影像資料421進行計算，且該複數顯示控制模組411將輔助計算後之影像資料421於該複數頭戴式顯示器43顯示模擬的畫面。

配合參閱圖5，該主控裝置3之主控端計算單元31具有一同步控制模組311，以使該複數頭戴式顯示器43顯示相同的畫面，較佳地，該同步控制模組311可以 將該複數學員裝置4之頭戴式顯示器43進行分組控制，舉例來說，該複數學員裝置4的數量為九個，可設定每三學員裝置4分成一組，一共有三組，該主控端計算單元31可以控制該第一組學員裝置4之頭戴式顯示器43顯示第一模擬畫面，其他兩組組學員裝置4之頭戴式顯示器43顯示第二模擬畫面，以達到靈活的教學，實際實施時，應配合實際學員裝置4之數量，及教官與教材之設定，不應以此為限。

參閱圖6，為該第一較佳實施例之互動式教學訓練方法，其包含一準備步驟901、一參數設定步驟902、一程式執行步驟903、一畫面顯示步驟904、一參數調整步驟905，及一同步控制步驟906。

首先執行該準備步驟901，該主控端計算單元31對該複數學員端計算單元41下達指令，以使該複數學員端計算單元41開啟該影像資料421。其中，主控端計算單元31可先以軟體程式確認儲存於該複數學員端資料儲存單元42之影像資料421是否與該主控端計算單元31所執行之程式相符，以使該主控端計算單元31控制該複數學員端計算單元41，較佳地，該主控端計算單元31可提供該複數學員端計算單元41下載檔案，以使該複數學員端計算單元41執行相同資料的影像資料412，或是以該同步控制模組311以分組模式控制該複數學員端計算單元41開啟影像資料412。由於以相關程式並以網路控制複數電腦之技術，已為業界所知悉，在此不再詳加贅述。

接著執行該參數設定步驟902，該主控端操控介面32控制該複數學員端計算單元41，分別對所讀取之影像資料421進行參數的設定。由於本發明具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統並非簡單將畫面進行單色處理，而是必須考慮各種夜視鏡特性，舉例來說，實際所使用之被動式夜視鏡必須依靠月亮或星空的亮光，照射至物品後 所反射之微小光線，或是物品本身所發出的光線，再經由電路之放大而呈現於夜視鏡上，為小光線就進行放大，沒有光線的區域就呈現黑影，尤其以月光照射物品後陰影的呈現，是目前普通模擬器無法達到的。

配合參閱圖7，每一影像資料421具有一用以模擬一般目視畫面之模擬目視參數數據4211、一用以模擬夜視鏡畫面之模擬夜視鏡參數數據4212、一用以於該頭戴式顯示器43顯示至少一特定目標之特定目標參數數據4213、一用以提供不同環境光線設定之環境光線參數數據4214、一用以提供不同天候設定之天候變化參數數據4215，及一用以提供人眼左右視覺觀看不同畫面之兩眼非同步參數數據4216。

該模擬目視參數數據4211大致分為一般景色於不同光線下的畫面，當該主控端操控介面32調整該複數模擬目視參數數據4211時，可於對應之該複數頭戴式顯示器43的顯示畫面中出現一般視覺下的景色，較佳地，可模擬飛機從遠處高空俯瞰海港、城市，或重要建設的畫面呈現，實際實施時，也可能以陸地模擬顯示建築物、戰車或敵人的畫面，不應以此為限。

該模擬夜視鏡參數數據4212主要是模擬夜晚人眼視線不佳時，以夜視鏡觀看的畫面，當該主控端操控介面32調整該複數模擬夜視鏡參數數據4212時，可於對應之該複數頭戴式顯示器43的顯示畫面中出現使用夜視鏡的畫面，較佳地，該模擬夜視鏡參數數據4212可配合該模擬目視參數數據4211，以使學員了解特定建築物在白天目視的畫面，以及夜晚於夜視鏡所呈現的畫面，有助學員於實際使用夜視鏡時，分辨出特定目標。

當該學員端計算單元41所執行之影像資料421為模擬高空俯瞰畫面時，特定之建築物或車輛的顯示畫面會與白天完全不同，因此，本發明之特定目標參數數 據4213是於畫面中顯示特定之目標，舉例來說，戰區中所出現之建築物、汽車、卡車、戰車、發電廠、煉油廠、漁港、軍港、重要幹道等，甚至由柏油所建造之路面，與水泥所建造之路面，在夜視鏡的畫面呈現都會有差異，本發明將高空可看到的特定目標物，將其數據化並儲存於該特定目標參數數據4213中，當該主控端操控介面32調整或設定該複數特定目標參數數據4213時，可於對應之該複數頭戴式顯示器43的顯示畫面中出現特定目標。

本發明將月光，及星光之參數設定儲存於該環境光線參數數據4214中，配合特定目標參數數據4213，可於特定目標之表面呈現特定光線的呈現，尤其月光於山脊線遮蔽表現真實度，以及光線沒有照射的區域呈現黑影，甚至在不同高度下黑影的表現是不會相同的，當教官使用該主控端操控介面32調整該複數環境光線參數數據4214時，可於對應之該複數頭戴式顯示器43的顯示畫面顯示特定亮光及陰影。

此外，在不同天候下，夜視鏡的呈現畫面也會不同，一般來說，空氣中霾害嚴重或是劇烈風雨中光線是被干擾的，無法於夜視鏡中呈現畫面，但於空氣中出現些許灰塵，或是些許霧氣，遠處光點於夜視鏡之呈現畫面將會出現光暈效果，當教官使用該主控端操控介面32調整該複數天候變化參數數據4215時，可於對應之該複數頭戴式顯示器43的顯示畫面顯示特定的天候。

目前有一些直升機的頭盔是提供單眼夜視鏡的功能，而駕駛之另外一眼是監看直升機駕駛艙的各種儀表，可以使駕駛員一邊查看地面狀況，一邊正常操控直升機。本發明將模擬該種具單眼夜視鏡之頭盔，設定於該兩眼非同步參數數據4216中，當該主控端操控介面32調整該複數兩眼非同步參數數據4216時，可於對應之該複數頭戴式顯示器43的顯示畫面中，一眼顯示模擬夜視鏡畫 面，另一眼顯示目視畫面，也就是駕駛艙中的畫面。

此外，本發明之影像資料421也具有簡單的提示標示，用以模擬戰鬥頭盔水平線、高度線、瞄準標誌等相關資訊提示畫面，以使學員熟悉軍用飛行頭盔的呈現畫面，由於將簡單之線條、數據呈現於畫面中，已為業界所熟悉的技術，在此不再詳加贅述。

然後執行該程式執行步驟903，該主控端操控介面32控制該複數學員端計算單元41依據所設定的參數對該影像資料421進行計算。較佳地，該複數學員端資料儲存單元42中可預存一組預設之參數設定，該複數學員端計算單元41開啟影像資料421時，可依據預設之參數設定進行計算，以使教官無須每次上課需要每次設定該影像資料421之參數。

接著執行該畫面顯示步驟904，該複數顯示控制模組411將計算後之影像資料421，於對應之該複數頭戴式顯示器43中顯示模擬的畫面。由於目前電腦計算的速度越來越快，可以針對本發明龐大之影像資料421進行快速的計算，並快速將模擬畫面顯示於頭戴式顯示器43中。

當教官由該主控端操控介面32下達指令後，經過網路資訊的傳遞，至每一學員端計算單元41的計算，到電連接之頭戴行顯示器43中顯示畫面，並以主控端通話單元33對該複數學員端通話單元45進行教學課程，對於使用該複數頭戴式顯示器43之學員來說，眼前所出現之模擬畫面與耳朵所聽到之教學內容，可說是以同步的方式進行教學。

於該畫面顯示步驟中904，該複數學員端計算單元41可接收所對應之該複數學員端操控介面44的指令，並於所對應之該複數頭戴式顯示器43中顯示一第一指標，並控制該第一指標的顯示座標，且該複數學員端操控 介面44可輸入一確認資訊，該學員端計算單元41可將該確認資訊傳輸至該主控端計算單元31。

然後執行該參數調整步驟905，該主控端操控介面32控制該複數學員端計算單元41，分別對所讀取之影像資料421進行參數調整，以改變該頭戴式顯示器43中顯示模擬的畫面，當該主控端操控介面32調整該複數模擬目視參數數據4211時，該複數頭戴式顯示器43中顯示模擬目視之畫面，當該主控端操控介面32調整該複數模擬夜視鏡參數數據4212時，該頭戴式顯示器43中顯示模擬夜視鏡之畫面。

使用該主控端操控介面32的教官，能以該影像資料421所提之參數設定，來改變該複數頭戴式顯示器43中模擬的畫面，以使使用該複數頭戴式顯示器43之學員看到模擬夜視鏡所看出的畫面，再搭配該主控端通話單元33對該複數學員端通話單元45的教學對話，比起習知以傳統夜視鏡直接進行教學，更加豐富也更加多元，本發明可使學員們更快判斷夜視鏡中所出現畫面中之目標物為何。

最後執行該同步控制步驟906，該主控端計算單元31之同步控制模組311，可對該複數學員端計算單元41下達指令，以使該複數頭戴式顯示器43顯示相同的畫面，並於該畫面顯示一第二指標，該主控端操控介面32可同步控制顯示於該複數頭戴式顯示器43中之第二指標的顯示座標。

較佳地，本發明之具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統提供教官教學模式，與學員測試模式，當在教官教學模式中，該主控端操控介面32可控制該複數頭戴式顯示器43中出現第二指標，該第二指標類似目前所使用之滑鼠指標，且該主控端操控介面32可同步控制第二指標出現於該複數頭戴式顯示器43中的顯示座標，再搭配同步顯 示模擬的畫面及教官教學聲音教學的輸出，有效將真實夜視鏡使用中會出現的狀況，讓配戴該複數頭戴式顯示器43之學員學習並加以熟悉。

當於學員測試模式中，該主控端計算單元31可下載相同或不同模擬夜視鏡考題，於該複數學員端計算單元41中，以使每一學員端計算單元41計算所取得之模擬夜視鏡考題顯示於電連接之頭戴式顯示器43中，配戴頭戴式顯示器43之學員可利用該學員端操控介面44操控該頭戴式顯示器43中之第一指標的座標，該第一指標類似滑鼠指標，並以不同圖案與該第二指標進行區隔，以使該複數學員選擇畫面中的目標物，或是所出現之考題，該複數學員端計算單元41可將學員所選擇之資訊，傳輸至該主控端計算單元31，以使教官了解該複數學員對夜視鏡熟悉程度，確實達到互動式教學訓練的效果。

請參閱圖8，為本發明具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統之第二較佳實施例，該第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於每一學員裝置4更包括一與該學員端計算單元41電連接之感應單元46，每一感應單元46可以感應該頭戴式顯示器43之方向，及角動量等資訊，並將方向，及角動量等資訊傳輸至電連接之該學員端計算單元41以使該頭戴式顯示器43中所顯示之畫面，可隨配戴之學員頭部之轉動，同步改變畫面的方向。

較佳地，該學員裝置4之感應單元46為一設置於該頭戴式顯示器43上的攝像鏡頭，並將所拍攝之場地畫面資訊傳輸至電連接之學員端計算單元41，該學員端計算單元41可標註所拍攝之場地畫面資訊中特定線條或物品，並計算該特定線條或物品於該場地畫面資訊移動的位置，以判斷配戴該頭戴式顯示器43轉動之角度或抬高之角度，甚至可以判斷該頭戴式顯示器43移動的距離及方 位，實際實施時，該感應單元46也可以是電子陀螺儀、電子指北針，或是其他可感應該頭戴式顯示器43轉動之方向的感測器，不應以此為限。

當該學員端計算單元41取得該頭戴式顯示器43之轉動角度時，計算顯示於該頭戴式顯示器43中畫面的資訊，舉例來說，當學員頭部向左轉動15度時，該頭戴式顯示器43中顯示之畫面向左移動15度，當學員頭部向上台高15度時，該頭戴式顯示器43中顯示之畫面向上移動15度，當學員由坐姿改變成站姿，或走動位置而改變頭戴式顯示器43的位置時，該頭戴式顯示器43中顯示之畫面能同步上下移動，或左右移動，以使學員感受真實配戴夜視鏡之畫面。

請參閱圖9，為本發明具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統的第三較佳實施例，該第三較佳實施例與該第二較佳實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於該具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，更包含一實景模擬裝置5，該實景模擬裝置5包括一實景模型51，及一將該實景模型51數位化之虛擬數位模型(圖中未標示)，該虛擬數位模型儲存於該影像資料421中，以於頭戴式顯示器43顯示出與該實景模型51相同之模擬畫面，於該第三較佳實施例中，該實景模型51為模擬從高空俯瞰的面之城市、山脈、海港、電廠，或道路等模型，以模擬飛行員於高空俯瞰地面。

其中，該複數頭戴式顯示器43可使用可透光式之頭戴顯示器，以使配帶著該複數頭戴式顯示器43之學員之視覺，可穿透頭戴式顯示器43看到該實景模型51，且該學員端資料儲存單元42之影像資料421與該實景模型51相關，用以於該頭戴式顯示器43顯示該實景模型51模擬的夜視鏡畫面。

此外，再搭配設置於該複數頭戴式顯示器43 上之感應單元46，使的學員雖然轉動頭部，其顯示之畫面依然可以對準該實景模型51，該學員端計算單元41可以於該頭戴式顯示器43中顯示夜視鏡模擬的畫面，更可以顯示飛機頭盔中對飛行員所顯示的資訊(例如高度資訊顯示或瞄準目標資訊顯示等等…)，教官可以將教室燈光調暗，以使學員們學習並熟悉飛行員配戴飛行頭盔的視線。每一頭戴式顯示器43在使用前可先對該實景模型51之畫面作校準的動作，以使該頭戴式顯示器43之模擬顯示畫面正確地與該實景模型51畫面搭配，以進行模擬教學。換言之，該第三較佳實施例是利用可透光式之頭戴顯示器輔以實物搭配模擬畫面來進行訓練，實物與虛擬畫面能夠疊合(match)，以更真實且更靈活的方式來讓學員熟悉。

該第三較佳實施例在實際實施時，該學員端計算單元41可以使用重量較輕的平板電腦，並以無線網路技術與該主控端計算單元31資訊連接，以使每一學員可以攜帶或揹負一台學員端計算單元41，且頭上配戴一台電連接該學員端計算單元41之頭戴式顯示器43，學員們可以於該實景模型51旁邊進行移動，以感受並熟悉夜視鏡的顯示畫面。

此外，該實景模型51可依需求移除或留存，當具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統於實際教學時，複數學員可於一般教學演說廳進行夜視鏡教學課程，每一學員配置一個學員裝置4，負責教學之教官直接操控該主控端操控介面32，令每一學員所配戴之頭戴式顯示器43顯示與該實景模型51相同之虛擬數位模型，以使本發明達到靈活及多樣性之夜視鏡教學課程。

由上述說明可知，本發明確實具有下列功效：

一、不必限定上課的人數

本發明是使用頭戴式顯示器43來模擬夜視鏡的畫 面，不會因為學員眾多而阻礙視線，一個教官可以針對許多學員進行教學，不必限定上課的人數。

二、減少建置維修的成本

本發明是使用頭戴式顯示器43，進行模擬夜視鏡之教學，使學員們學習並判斷夜市環境中之目標物，比起直接使用價格昂貴的夜視鏡，確實減少建置維修的成本。

三、多元互動的教學

本發明可搭配多種教學教材，以使學員們熟悉夜視鏡的呈現方式，並複數模擬夜視鏡考題來確認學員是否可準確判斷夜視畫面中目標物的種類，達到多元互動的教學。

綜上所述，本發明具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統利用該主控端計算單元31之同步控制模組311，配合主控端通話單元33發話給該複數學員端通話單元45，可將教官對於夜視鏡的知識，教導給該複數配戴該頭戴式顯示器43之學員，並可以使用測驗的方式確認該複數學員對夜視鏡畫面中分辨特定目標物的能力，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之三個較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧主控裝置

31‧‧‧主控端計算單元

32‧‧‧主控端操控介面

33‧‧‧主控端通話單元

4‧‧‧學員裝置

41‧‧‧學員端計算單元

42‧‧‧學員端資料儲存單元

43‧‧‧頭戴式顯示器

44‧‧‧學員端操控介面

45‧‧‧學員端通話單元

Claims (8)

1. 一種具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，包含：一主控裝置，包括一主控端計算單元，及一與該主控端計算單元電連接之主控端操控介面；及複數學員裝置，每一學員裝置包括一與該主控端計算單元資訊連接之學員端計算單元、一與該學員端計算單元電連接之學員端資料儲存單元、一與該學員端計算單元電連接之頭戴式顯示器，及一與該學員端計算單元電連接之學員端操控介面，每一學員端計算單元具有一顯示控制模組，每一學員端資料儲存單元儲存有至少一影像資料；該複數學員端計算單元可接收所對應之該複數學員端操控介面的指令，並於所對應之該複數頭戴式顯示器中顯示一第一指標，並控制該第一指標的顯示座標，且該複數學員端操控介面可輸入一確認資訊，該學員端計算單元可將該確認資訊傳輸至該主控端計算單元；該主控端操控介面用以控制該複數學員端計算單元，並計算該影像資料以於該複數頭戴式顯示器顯示模擬的畫面。
2. 依據申請專利範圍第1項所述具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，其中，每一學員裝置更包括一與該學員端計算單元電連接之感應單元，用以感應該頭戴式顯示器之方向，及角動量。
3. 依據申請專利範圍第2項所述具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，其中，該主控裝置之主控端計算單元具有一同步控制模組，以使該複數頭戴式顯示器顯示相同的畫面。
4. 依據申請專利範圍第3項所述具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，其中，該主控裝置更包括一與該主控端計算單元電連接之主控端通話單元，每一學員裝置更包括一與該學員端計算單元資訊連接之學員端通話單元，該主控端操控介面可控制該主控端通話單元與該複數學員端通話單元其中之一或其組合進行通話。
5. 依據申請專利範圍第4項所述具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，更包含一實景模擬裝置，該實景模擬裝置包括一實景模型，且該學員端資料儲存單元之影像資料與該實景模型相關，用以於該頭戴式顯示器顯示該實景模型模擬的畫面，使實物畫面與模擬畫面疊合。
6. 一種具模擬夜視鏡之互動式教學訓練方法，適用於申請專利範圍第1~5任一項具模擬夜視鏡之互動式教學訓練系統，該互動式教學訓練方法包含下列步驟：一準備步驟，該主控端計算單元對該複數學員端計算單元下達指令，以使該複數學員端計算單元開啟該影像資料；一參數設定步驟，該主控端操控介面控制該複數學員端計算單元，分別對所讀取之影像資料進行參數的設定，每一影像資料具有一用以模擬一般目視畫面之模擬 目視參數數據，及一用以模擬夜視鏡畫面之模擬夜視鏡參數數據；一程式執行步驟，該主控端操控介面控制該複數學員端計算單元依據所設定的參數對該影像資料進行計算；一畫面顯示步驟，該複數顯示控制模組將計算後之影像資料，於對應之該複數頭戴式顯示器中顯示模擬的畫面，該複數學員端計算單元可接收所對應之該複數學員端操控介面的指令，並於所對應之該複數頭戴式顯示器中顯示一第一指標，並控制該第一指標的顯示座標，且該複數學員端操控介面可輸入一確認資訊，該學員端計算單元可將該確認資訊傳輸至該主控端計算單元；及一參數調整步驟，該主控端操控介面控制該複數學員端計算單元，分別對所讀取之影像資料進行參數調整，以改變該頭戴式顯示器中顯示模擬的畫面，當該主控端操控介面調整該複數模擬目視參數數據時，該複數頭戴式顯示器中顯示模擬目視之畫面，當該主控端操控介面調整該複數模擬夜視鏡參數數據時，該頭戴式顯示器中顯示模擬夜視鏡之畫面。
7. 依據申請專利範圍第6項所述具模擬夜視鏡之互動式教學訓練方法，其中，於該參數調整步驟中，每一影像資料更具有一用以於該頭戴式顯示器顯示至少一特定目標之特定目標參數數據、一用以提供不同環境光線設定之環境光線參數數據、一用以提供不同天候設定之天候 變化參數數據，及一用以提供人眼左右視覺觀看不同畫面之兩眼非同步參數數據，當該主控端操控介面調整該複數特定目標參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面中出現特定目標，當該主控端操控介面調整該複數環境光線參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面顯示特定亮光及陰影，當該主控端操控介面調整該複數天候變化參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面顯示特定的天候，當該主控端操控介面調整該複數兩眼非同步參數數據時，可於對應之該複數頭戴式顯示器的顯示畫面中，一眼顯示模擬夜視鏡畫面，另一眼顯示目視畫面。
8. 依據申請專利範圍第7項所述具模擬夜視鏡之互動式教學訓練方法，更包括一於該參數調整步驟後之同步控制步驟，該主控端計算單元之同步控制模組，可對該複數學員端計算單元下達指令，以使該複數頭戴式顯示器顯示相同的畫面，並於該畫面顯示一第二指標，該主控端操控介面可同步控制顯示於該複數頭戴式顯示器中之第二指標的顯示座標。