分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

看一眼即知心中小鹿亂撞:影像式心率偵測

2015/04/22 | | 標籤:

文/劉珈均

我們每天與人互動,從對方表情變化讀取喜怒哀樂的心情,或對方是否藏有心事、身體不適,但若交由電腦呢?使用影像偵測作為嬰幼兒照護的市場需求正在成長,但對電腦而言,光是辨識一張臉是屬於真人還是玩偶、圖片肖像就相當困難。工研院服務系統科技中心的團隊透過一般視訊鏡頭,便能於一般實務環境中偵測影像中人物的心率,在不增加成本的前提下,大幅提高影像偵測技術的效果。

研發契機始於兩年前的腸病毒流行,其中一位團隊成員的小孩也患上了,需要常常親身量測小孩的身體狀況,常因擔憂小孩的照護而無法適當休息,便開始尋求市場上是否具有可幫助他們隨時掌握孩子狀況的產品。然而,既有的監測型產品或技術還存在著種種實際應用上的限制,例如需要長時間穿戴、價格昂貴等等,團隊便投入非接觸式的影像式心率偵測技術研發。

計畫主持人、服科中心醫療資訊部工程師陳蓉蓉博士。

計畫主持人、服科中心醫療資訊部工程師陳蓉蓉博士。

工研院系統偵測心率從分析特定影像光波著手,「為了能夠從影像中得到心率訊號,我們透過光源能夠穿透過生物組織,被血管內的血液所吸收,以及不同的光波長對於生物組織有著不同的穿透深度原理,分析特定光波以獲得心率。」計畫主持人、服科中心醫療資訊部工程師陳蓉蓉博士說。

但這樣的技術若要在真實生活中運用,仍有許多真實應用情境需求需要被滿足,譬如,傳統技術需要使用者在充足光源、近距離(約0.5公尺)且長時間(約1分鐘)配合鏡頭位置。「這些應用上的限制,就是我們決定投入改善的方向,讓技術貼近生活、富有人性,是我們一直努力的目標。」陳蓉蓉博士說。

此外,在傳統技術判讀影像中的人物是否為真人,目前有產品利用高解析度的高級攝影機,偵測眨眼、嘴角牽動,這樣一台高級攝影機價格昂貴且使用不便,使用者臉部須近距離的正向面對鏡頭才能進行真人判讀。工研院團隊研發出影像訊號能量技術,讓使用者無須正向面對鏡頭,即可辨識出真人,濾除掉類似人臉的玩偶、肖像等影像訊號能量較弱的能量物體。

系統運作與使用情境的光源息息相關,研發團隊測試本技術於各種燈泡光源下的運作情形,為了因應不同膚色,團隊研發過程並招募深淺膚色人種進行長時間實驗,提升技術於真時應用情境下的量測準確度。

系統運作模擬,系統可辨別真人、假樣本、不同光線下及不同膚色。

系統運作模擬,系統可辨別真人、假樣本、不同光線下及不同膚色。

陳蓉蓉說,最困難的地方是,為了讓產品應用更普及,必須達到低成本,盡量在既有的普遍條件下加值功能,團隊必須尋思如何去配合低階的影像設備格式,讓心率偵測維持又快又準。在團隊的努力下,此技術只需要一般攝影機或視訊鏡頭便能執行功能,人物可距離鏡頭2公尺以上,只要臉部或膚色範圍畫素達到系統足以截取的程度即可,判讀心率時間只需短短的5至10秒鐘,並可以同時進行多人偵測,低照度的環境下如小夜燈照明的環境也能運作。

「後續推廣對象主要為消費者市場 如產後護理中心。」負責行銷的專案經理吳祥筠說。在歐美地區,嬰幼兒監測設備的市場不斷成長,很多新手爸媽因為零經驗而因過分擔憂小孩的照護而無法適當休息,這產品可幫助他們隨時掌握孩子狀況,也能獲得適當休息。

對小孩子而言,穿戴式設備不是個好主意,因為小孩子總對穿戴配件不耐煩,非接觸式的設備較實用。而小孩子總是好動,有時就算發燒了,仍舊行動如常,因此,團隊計畫日後再加入溫度與動態偵測等生理資訊,讓偵測更完備。

影像式心率與呼吸偵測技術研發團隊。

影像式心率與呼吸偵測技術研發團隊。

更多資訊請參考解密科技寶藏

「空虛寂寞覺得冷會傳染嗎?」「為什麼人看到可愛的東西就想捏?」「為什麼蚊子喜歡叮穿深色衣服的人?」

科學從不只是冷冰冰的文字,而是存在世界各個角落熱騰騰的知識!不論是天馬行空的想像或日常生活的疑問,都可能從科學的角度來解釋。

本月的泛科選書 《不腦殘科學2》是泛科學作者編輯團隊嘔心瀝血的超級鉅獻!不只能滿足大人與小孩的好奇心,更將拓展你的視野,帶領大家發現一個嶄新的世界!

泛科限時優惠79折(含運),現在就帶一本回家

關於作者

解密科技寶藏

由 19 個國家級產業科技研發機構,聯手發表「創新科技專案」超過 80 項研發成果。手法結合狂想與探索,包括高度感官互動的主題式「奇想樂園」區,以及分享科技新知與願景的「解密寶藏」區。驚奇、專業與創新,激發您對未來的想像與憧憬!