政大大學報

無人機攜AI判別圖像 及時救援溺水者

2020/10/01 02:02:31

【記者徐嘉璟綜合報導】無人機搭載的鏡頭偵測到溺水者,裝置就會立即丟下救生手環,並回傳GPS座標,協助救生員把握黃金救援時間。中華民國海軍軍官學校電機工程學系助理教授詹益東帶領團隊,將無人機結合多項人工智能技術,設計出「海上自主救生方案」,盼能避免落海死亡意外。該作品於9月20日,獲得首屆「智慧海洋黑客松」競賽第三名。

詹益東帶領海軍官校電機系同學研擬救生方案,在「智慧海洋黑客松」拿下第三名。盼能提高海軍在航行時,落水的獲救機率。 圖/詹益東提供

此裝置會將拍攝到的影像,傳送至電腦做分析,判定是否有溺水者。團隊先是模擬溺水場景,拍攝不同泳姿和角度的照片,再利用AlexNet深度學習演算法,讓電腦學習判斷。海軍官校電機系學生黃俊豪補充,團隊亦使用資料擴增技術(Data Augmentation),對原圖做翻轉、縮放和調整光影,使資料圖庫從三千增至一萬張,如此一來,裝置便能辨識不同場景、減少誤差。

由於溺水者附近的物體,如船、漂流木等,會加長AlexNet的判別時間,詹益東補充,故團隊加入YOLOv4即時物件偵測技術,便於快速準確地判斷畫面中的物體。裝置會先用YOLOv4找出疑似溺水者,經由AlexNet判定是否進行救援,兩者搭建在運算模組上,結合物聯網(Internet of Things, IoT)技術,以省去和雲端來回溝通的時間。

無人機偵測到溺水者,會立即傳送GPS座標到後臺電腦,幫助救生員監控水域。 圖/詹益東提供

海軍官校電機系學生黃郁倫表示,在製作過程中,整合模組和無人機是最困難的部分。團隊必須想辦法平衡旋翼式機體的馬達,還要同時考慮負重,才不致無人機失衡墜毀。詹益東亦強調飛安的重要性,他說:「只要一個螺絲沒有鎖好,從天空上掉下來一個零件,都會傷害到別人。」

目前,團隊希望先將無人機應用於陽光、風力充足的海邊,並架設無線充電站,以輪流充電和輪值的方式,解決續航力僅約半小時的限制。未來,則希望將裝置搭建於室內游泳池,不過,新北市三重國民運動中心游泳教練梁心慈指出,民眾在練習游泳時,會做出類似溺水的動作,可能導致機器誤判。並且,梁心慈也建議,水上活動不只有游泳,訓練運算模組時,應採納更多不同的運動項目和動作。

有鑒於公共游泳池多採外包制度,廠商考量成本,更換新設備的意願通常不高。黃俊豪補充,AlexNet的準確率雖非最高,適合簡單的判斷,但其成本較低,團隊考量產品售價因此採用。目前無人機的價格大約訂在新台幣4萬5000元,團隊預計全台535間公共游泳池中,約有20%會採用此系統。