政大大學報

程式結合單眼 系統助居家復健

2016/12/15 00:52:50

【記者陳亭蓉台北報導】國立台北科技大學電機工程系學生設計出「運用單眼視覺伺服控制之老人復健系統」,透過程式設計,搭配單眼鏡頭,追蹤長者復健情形,並準確偵測動作的精準度。該系統不僅突破以往雙眼鏡頭才能測讀物體遠近的限制,更將價格壓低至傳統應用系統的兩成,在「2016全國大專院校產學創新實作競賽」中奪下「最佳創新獎」。

此系統主要針對長者上肢的復健,連結單眼攝影機和電腦,透過「影像辨識」功能,感測使用者的上肢復健情形。程式系統藉由「視覺伺服控制系統」的運算,即時判別使用者的手部姿態。

另外,系統也搭配擴增實境(Augmented Reality, AR),提升復健的趣味性。精靈寶可夢(Pokémon)在電腦螢幕上跳躍、移動,使用者須調整手部動作,做到指定的復健動作即可抓到精靈寶可夢。如此反覆訓練,不僅能為使用者設定多種目標動作,達到良好運動效果,也能增加復健的樂趣。

使用者手持附著感測標籤的裝置,在連接網路單眼攝影機的電腦前做復健動作,電腦上則顯示目前復健動作的畫面與三維資訊。圖/陳亭蓉攝
使用者手持附著感測標籤的裝置,在連接網路單眼攝影機的電腦前做復健動作,電腦上則顯示目前復健動作的畫面與三維資訊。圖/陳亭蓉攝

傳統的復健治療只能在醫院中完成,且須在專業人士的協助下才能進行,但這樣不僅耗費大量的人力資源,還必須採購相關儀器設備,並編列維護經費。為了讓長者在家就能復健,團隊突發奇想,將市面上應用在擴增實境遊戲中的「體感偵測器Kinect」影像辨識概念,導入復健系統中。

系統利用「單眼攝影機」測量物體遠近,突破現今Kinect須使用三台攝影機投影的技術限制,創造雙眼視覺效果。「就像人的眼睛需要兩隻一起看,才能辨識物體遠近,但是我們利用程式推導,找出將單眼看到的平面轉為立體的方法。」團隊成員、北科大電機系學生許家瀛解釋,使用一台「單眼」即可大幅降低系統價格,相較於配有三台攝影機的Kinect要價新台幣3500元,此系統所需的網路單眼攝影機只需800元。許家瀛未來希望將此系統寫入行動應用程式(Mobile Application, APP),利用手機鏡頭辨識影像,不僅能將額外支付費用降為零,系統的簡化設計也能讓復健工具更便於攜帶。

然而,目前此系統尚難以撇除光源影響,影像辨識仍有5%至10%的誤差。團隊成員、北科大電機系學生梁祐祥期望未來能使程式適應各種環境,以提高影像辨識度。北科大電機系副教授張文中指出,目前系統僅針對上肢復健,未來擬將偵測範圍擴大至全身,並期望增加跌倒偵測等功能。

此外,該系統不僅能應用在老人復健上,其應用層面也可擴及其他年齡層。許家瀛舉行車記錄器為例,通常只能辨識平面的二維資訊,肇事後須請專家判定兩台肇事車輛的距離,但如能搭配此單眼伺服控制系統,即可立即判讀路間肇事狀況。