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MULTI-FUNCTION CONTROL ILLUMINATION DEVICE
(2014-07-17)
CHUANG JEN-HUI
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TENG WEN-CHIH
A multi-function control illumination device has a synchronization separator, a parameter setting device, a light emitting device, and a video processor. The synchronization separator connects with a video camera and the parameter setting device connecting with the light emitting device. The synchronization separator receives a video signal from the video camera, retrieves a synchronization signal from the video signal, and outputs the synchronization signal to the parameter setting device. The parameter setting device generates an electric signal corresponding to the synchronization signal according to at least one illumination parameter and outputs the electric signal to the light emitting device. The light emitting device emits toward a shooting direction of the video camera a light beam whose intensity periodically varies according to the electric signal. Thereby, the video camera captures images exposed by light beams of different intensities lest nearby persons be overexposed and distant persons be under-exposed.
一個漸進式架構之視訊階層分析(II)
(2006)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系(所)
基於多重平面與軸線分析之即時多人定位系統
(2011)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
以視覺為基礎的人物定位與追蹤的研究中，人物遮蔽是一個重要且具挑戰性的研究課題。在此一研究計畫中，我們提出一多攝影機與多重參考平面的人物定位方法。先前被提出的方法是藉由將多個視角影像中的前景資訊以像素為單位（pixel-based）投影至各參考平面來確認空間中不同高度的參考平面上是否有人物存在，因此比起僅使用單一參考平面，將能夠有效地處理遮蔽之問題。然而將前景像素投影至多重參考平面將耗費大量的計算時間。為了解決上述的問題，我們希望減低投影所需的計算量。在計畫的第一年我們基於消失點對影像中前景區域產生2D樣本線段，並僅將這些2D樣本線段投影至多重參考平面，如此一來可以大幅減少計算時間。後續，我們計算這些2D樣本線段於多重平面上的交點並對這些不同平面的交點進行分析、連接後可形成多條3D的軸線。這些軸線經過評估並淘汰掉不合適的之後，可依據分群的演算法分為數群。各群內的軸線經整合後可重建出人物的位置及身高。
基於多重平面與軸線分析之即時多人定位系統
(2012)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
在以視覺為基礎的人物定位與追蹤的研究中，人物遮掩是一個重要且具挑戰性的研究課題。而在此一研究計畫中，我們預計提出一多攝影機與多重參考平面的人物定位方法。先前被提出的方法是藉由將多個視角影像中的前景資訊投影至各參考平面來確認空間中不同高度的參考平面上是否有人物存在，因此比起僅使用單一參考平面，將能夠有效地處理人物遮掩之問題，然而這將使得計算量隨著參考平面的數量而大幅增加。為了減低上述投影所需之計算，本計畫擬進一步地將影像中的人物模擬成軸線，如此，在各高度參考平面上的人物定位將僅需計算軸線的交點，而能夠大量地減少先前的作法中需將前景資訊投影於多重平面的計算量。接著我們對這些交點進行分析後，將不同平面的交點進行連線即可形成3D的軸線（假設對於任意兩視角便計算出一條軸線）。這些軸線經過品質的評估，並淘汰掉不合適的軸線後，依據分群的演算法被分為數群，再依照各群內的3D軸線整合的結果推算出人物的位置及身高。然而，當人物間發生了嚴重遮蔽的情形時，我們將可能無法僅藉由上述的分析就可以獲得完成正確的人物定位，有時候甚至於可能失去所追蹤的人物。此時我們將透過考慮各視角影像中影像的前景資訊、顏色資訊及再加上時間的資訊，來快速地回復遺失偵測人物所在的位置。基於上述研究構想，在此二年研究計畫中，各年度將深入研究的主題包括：第一年：快速與有效的人物影像軸線估計與其3D軸線之建構，包括研究更有效的多重參考平面建構方法。第二年：多人遮蔽環境下的人物軸線估計與即時多人定位，包括偵測人物遺失時之快速回復方法。透過本計畫的執行，我們期望由人物二維與三維軸線的角度切入，能夠對於人物定位的遮掩問題能夠提出有效且快速的解決方案，完成遮掩情況下的快速人物定位之方法建構與理論分析，並發展出一個實用的多攝影機整合監控系統。
基於尺寸不變性之穩健式三維頭部追蹤
(2009)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系(所)
基於尺寸不變性之穩健式三維頭部追蹤
(2010)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
多攝影機人物定位系統之研究與討論
(2013)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
多攝影機人物定位與軌跡分析
(2015)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
多攝影機人物定位與軌跡分析
(2014)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
智慧型視覺監控之感知整合
(2008)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系(所)
本研究計畫是以視覺監控為基礎架構，在視訊監控的環境中，佈建不同型態的攝影機於室內定點與可四處巡邏的自動車上，並架設可見光、近紅外線PTZ 攝影機於定點，與裝載紅外線熱像儀與近紅外線夜視攝影機於自動車，作為多重視覺感知監控應用，進一步，我們討論異質攝影機之間，資訊傳遞、運用與系統整合問題，同時配合自動車的動態巡邏功能，達到日夜、動靜監控的目地；在感測器整合研究的領域中，是介於「同質性感測器整合」與「異質性感測器整合」研究之間，既有同質性的部分（皆屬於視覺監控攝影機），也有異質性的部分（感測不同可見光、近紅外、中遠紅外影像訊號），同時更結合了固定式與移動式視訊監控分析兩個不同的類別。這樣的研究主題，具有下列特點： 1. 適用於日夜型的視覺監控：日間可由可見光攝影機拍攝影像，夜間則以近紅外線影像作監控，而在完全無照明的環境下，則可藉由熱像儀進行監控。 2. 適用於不同距離的安全監控：多個攝影機間，皆包含了可動式的功能，我們分別採用了PTZ 日夜型攝影機，使得攝影機本身即具有動態攝影的能力，同時以自動車承載如熱像儀等設備，可以在場景中四處巡邏，作移動式監控。 3. 適用於不同角度的影像擷取：由於計畫中所預計採用的多個攝影裝置，皆有動態的功能，因此能夠個別或協同擷取不同角度的監控畫面，整合後可獲得豐富的監控影像資訊。 4. 適用於多樣化監控功能的設計：不同的訊號源的影像感測裝置，具有不同的功能，除了一般所熟知的類可見光影像訊號外，我們還包含了近紅外與熱影像的拍攝，期望能夠透過即時夜視與溫度分佈的分析，來防範火災、機具過熱，乃至爆炸等危險情況。基於上述研究主題，本計畫的研究項目將由多個攝影機與自動車機構所組成的視覺監控環境建構作為出發點，發展單一感知器監控模組與自動車控制導航模組，而後作感知器整合系統、影像對位與座標轉換技術、異質攝影機之物體偵測與追蹤整合，並以人為主體，作多攝影機的人物肢體、姿態、運動分析。期望透過此一整合性監控系統的開發，為長程的延續性與應用性研究主題，提供一個基礎的整合、研發和測試的平台，建構新型態的整合式監控服務。
智慧型視覺監控之感知整合
(2007)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系(所)
本研究計畫是以視覺監控為基礎架構，在視訊監控的環境中，佈建不同型態的攝影機於室內定點與可四處巡邏的自動車上，並架設可見光、近紅外線PTZ 攝影機於定點，與裝載紅外線熱像儀與近紅外線夜視攝影機於自動車，作為多重視覺感知監控應用，進一步，我們討論異質攝影機之間，資訊傳遞、運用與系統整合問題，同時配合自動車的動態巡邏功能，達到日夜、動靜監控的目地；在感測器整合研究的領域中，是介於「同質性感測器整合」與「異質性感測器整合」研究之間，既有同質性的部分（皆屬於視覺監控攝影機），也有異質性的部分（感測不同可見光、近紅外、中遠紅外影像訊號），同時更結合了固定式與移動式視訊監控分析兩個不同的類別。這樣的研究主題，具有下列特點： 1. 適用於日夜型的視覺監控：日間可由可見光攝影機拍攝影像，夜間則以近紅外線影像作監控，而在完全無照明的環境下，則可藉由熱像儀進行監控。 2. 適用於不同距離的安全監控：多個攝影機間，皆包含了可動式的功能，我們分別採用了PTZ 日夜型攝影機，使得攝影機本身即具有動態攝影的能力，同時以自動車承載如熱像儀等設備，可以在場景中四處巡邏，作移動式監控。 3. 適用於不同角度的影像擷取：由於計畫中所預計採用的多個攝影裝置，皆有動態的功能，因此能夠個別或協同擷取不同角度的監控畫面，整合後可獲得豐富的監控影像資訊。 4. 適用於多樣化監控功能的設計：不同的訊號源的影像感測裝置，具有不同的功能，除了一般所熟知的類可見光影像訊號外，我們還包含了近紅外與熱影像的拍攝，期望能夠透過即時夜視與溫度分佈的分析，來防範火災、機具過熱，乃至爆炸等危險情況。基於上述研究主題，本計畫的研究項目將由多個攝影機與自動車機構所組成的視覺監控環境建構作為出發點，發展單一感知器監控模組與自動車控制導航模組，而後作感知器整合系統、影像對位與座標轉換技術、異質攝影機之物體偵測與追蹤整合，並以人為主體，作多攝影機的人物肢體、姿態、運動分析。期望透過此一整合性監控系統的開發，為長程的延續性與應用性研究主題，提供一個基礎的整合、研發和測試的平台，建構新型態的整合式監控服務。
次世代智慧型加護病房照護系統---子計畫七：智慧型ICU視訊分析、顯示及晶片控制系統計畫( III )
(2013)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
次世代智慧型加護病房照護系統-子計畫七：智慧型ICU視訊分析、顯示及晶片控制系統計畫( I )
(2011)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
本計畫為期三年，主要目的為研發ICU醫療型視訊監控系統、智慧型日夜視訊顯示與分析，及以手勢遙控之多功能電子窗台。在第一年的研究主題：醫療型視訊監控系統，主要以視訊方式分析ICU的病患與病床周遭相關的動態資訊，其中包含了「強健性背景模型硬體化之規劃」、「醫療之強健性背景模型硬體實現」與「智慧型病床動態分析演算法設計與效能分析」。在「強健性背景模型硬體化之規劃」中，為了能準確、快速偵測移動物件，我們使用高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)，但傳統GMM中，對影像中每個像素皆給予相同的學習速率，會造成背景變化之強健性與異常前景之敏感度的權衡(R-S tradeoff)及不同監控場景之管理效率低落。因此，本計畫使用改良的GMM，利用兩項獨立、動態更新之學習速率以維持模型預測的準確性及調整權衡R-S tradeoff。此外，為了讓此GMM演算法能夠應用在嵌入式系統，本計畫提出一個去除浮點數參數的資料格式。在實驗中，我們將不同資料格式的GMM演算法進行比較。實驗結果顯示，本計畫提出的方法可以維持高準確度。在「醫療之強健性背景模型硬體實現」中，因乘除法的精準度將直接決定最後演算法的效果，而其與硬體的成本息息相關，所以為使Memory Bandwidth的需求下降，本計畫加入了MMSQ影像壓縮的方法。由實驗結果顯示，此演算法失真仍控制在理想的範圍內，且可以有效降低Memory Bandwidth，使得強健性背景模型硬體實現中，能支援更大的Frame Size或者是更高的FPS。「智慧型病床動態分析演算法設計與效能分析」是由本計畫到台中榮總進行探訪，經過雙方討論後，對方對本研究方向感到興趣而進行的。主要是預防病患擅自進行非經由醫護人員計畫之拔管行為。本計畫提出一套拔管偵測演算法，利用病床床頭上方攝影裝置所得到的視訊影像，進行分析，其演算法主要是利用偵測視訊影像中手部位置與臉部位置，並加以分析判斷病患是否意圖進行拔管動作，並且在病患進行拔管成功前發出預警訊息給予醫護人員。其中手部位置評估是用連續影像進行背景相減得出變動部分，並以Derivative of Gaussian過濾結果。在偵測臉部位置的方法中，使用Haar 特徵，並透過AdaBoost訓練模型訓練出適合ICU模擬影片環境的人臉分類器。實驗結果顯示，對於模擬影像中病人的手部位置與模擬實際上的位置有相當一致的指標性，而臉部辨識也能得到相當程度的理想結果，能初步提供警示訊息給醫護人員做為參考、以期減少非計畫性拔管的發生。「手勢遙控之多功能電子窗台之初期研究分析」是本計畫第三年的主題，但因台中榮總醫生們的建議而提前進行。目的是藉由在病房中建置一套電子視窗，其以視覺分析技術為基礎進行手勢遙控，以提升醫護人員的決策的效率、降低工作負荷、減少人為疏失，使得醫護人員與病患、家屬等人，能夠以非常簡便的手勢遙控，做資訊瀏覽與操控。
次世代智慧型加護病房照護系統-子計畫七：智慧型ICU視訊分析、顯示及晶片控制系統計畫(2/3)
(2012)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
赴澳洲考察智慧運算科技學術暨產業
(2013)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
電腦視覺監控產學研聯盟推動計畫 (I)
(2013)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）
電腦視覺監控產學研聯盟推動計畫( II )
(2014)
莊仁輝
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CHUANG JEN-HUI
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國立交通大學資訊工程學系（所）