電腦視覺車輛警示系統榮獲經濟部大學產業經濟貢獻獎培育高科技人才堅實產業研發賀電機資訊學院傅立成教授

電機資訊學院傅立成教授榮獲99年經濟部大學產業經濟貢獻獎(個人獎)，本（9）月8日在經濟部產業科技研發成果聯合表揚會上接受行政院吳院長表揚並受頒獎座。吳院長表示，創新發明是國家的寶，政府已經把發明和專利產業列為國家重要的新興重點產業，並加速國內專利審查的速度，讓專利發明的審查不塞車，協助產業掌握商機，期許未來在民間大火車頭的帶動下，政府與民間齊頭並進，帶領臺灣繼續向前奔跑。

99年經濟部大學產業經濟貢獻獎由臺灣大學電機資訊學院傅立成教授等9位具產學貢獻的教授獲獎。今年聯合頒獎典禮共計頒發經濟部產業科技發展獎（科技獎）、經濟部技術處產業創新成果表揚、經濟部大學產業經濟貢獻獎、業界科專及法人科專執行計畫及國家發明創作獎等五大獎項。

同時擔任電機資訊學院副院長的傅立成教授傅教授指出，此次獲獎的研究專案內容主體是利用電腦視覺技術建立駕駛者之警示系統，亦即是在汽車上架設數位影像感測器及運算電腦，在汽車行進過程中主動偵測車輛周遭的道路線、其他車輛、行人或路面的標誌，在判斷為危急的狀況時即立刻通知駕駛者作出反應，以避免發生車禍事故，如此一來駕駛者若不小心分心或無法集中注意力，則因為車輛變得更為智慧，則行車肇事的機會將大為降低，而駕駛者的性命安全亦將更有保障。

傅教授在電腦視覺結合機器人的應用上，已有20多年的研究歷史，初期係鑽研如何完成待機器人抓取的工件之3D影像辨識、定位和影像伺服，以及將視覺相機架設在機器手臂的手眼協調。在近十年來，傅教授開始將電腦視覺技術導入汽車影像的範疇，致力於利用電腦視覺技術於警示系統的研究開發上，為國內少數的先驅者，目前在偵測車道線、汽車偵測、行人偵測等主題上已有具體的研究成果，也同時具有兩項中華民國的專利。傅教授的團隊在產業合作部份亦不遺餘力，於民國九十二年至九十三年與中華汽車合作，開發影像式車道偵測與汽車偵測之演算法，及夜間車道偵測與汽車偵測演算法，九十四年與中山科學研究院合作夜間車前影像擷取與炫光抑制，同年與工業技術研究院合作前方多車輛偵測與距離偵測技術，九十五年與中山科學研究院合作以電腦視覺為基礎之車輛偏移警示系統，九十六年與中山科學研究院合作車輛安全系統關鍵技術開發計畫:車輛影像警示技術之研究，九十七年與中山科學研究院合作影像式前方行人偵測與警示技術之研究，九十八年與中山科學研究院合作前方行人與障礙物辨識技術開發，今年亦再度與中山科學院研院合作進行車輛周邊障礙物辨識與車室狀態偵測研究。其中，工研院在與傅教授合作之後，相關單位已於事後成功建立車道偏移、車輛偵測與距離估計之技術能量，並已經成功移轉相關技術至國內廠商。

傅教授研究專長為電腦視覺、人工智慧、機器人與系統控制，在臺大電機系與資工系任教23年中，研究工作從不間斷，且一向理論與實務兼備，不僅完成了四百餘篇的學術論著，也同時具有10項中華民國與美國的專利，並完成數項實務系統以及協助包括臺積電公司在內之近十家廠商和三個法人單位建立所需的技術，由於研究成效卓著，履獲國科會及民間團體頒授的學術榮譽外，亦獲得教育部頒贈「產學合作獎」、中國工程師學會頒贈的「傑出工程教授獎」及東元文教基金會頒贈之「東元獎」，以代表其對產業貢獻的肯定。經傅教授指導已畢業之碩、博士生達160於人，除博士畢業生多半待在學術界外，碩士畢業生目前絕大部分應聘於如臺積電、聯發科等高科技廠商，甚至有些均已擔任公司之高級主管，因此傅教授對培育國內高科技人才、堅實國內產業研發實力可謂不遺餘力。

提升臺灣產業國際競爭實力

利用電腦影像技術，例如車前道路線的辨識、車輛和行人的偵測，以及側邊盲區車輛的檢知，來提升車輛的智慧性，進而對車輛的行車安全性更有所保障，如此即可讓國內的車輛儘早進入全球智慧車輛之林，以合理的價格但可享有更高級的汽車性能，國內的車輛產業顯然將更具有競爭力，對提升銷售業績亦將會有相當的助益。

此外，綜合市調機構Strategy Analytics、IC Insights資料顯示，2007年全球汽車電子產值為1,410億美元，預估至2012年整體產值將可達1,800億美元(約為筆記型電腦產值兩倍)，至2011年，安全系統相關的車輛電子產品市場將有近10%的成長率。依照如此的全球趨勢，傅教授的研究發展亦將促成國內的汽車電子產業進一步去分食全球新世代汽車電子產品市場的這塊大餅。

新世代電子與機器人產業各項技術概要：

(一)智慧車輛之道路影像辨識與警示系統

據內政部警政署公告，臺灣每年約三千人因交通意外事故而傷亡，統計顯示 97% 肇事原因是駕駛疏忽，因此透過電腦影像的技術發展一套行車安全警示系統為一項重要的研究方向。

所建構之行車安全系統主要在駕駛人偏離車道或未與前車保持安全距離時，適時的發出警示訊號以提醒駕駛人，主要的技術包含車道辨識（Lane Recognition）與車輛偵測（Vehicle Detection）。在車道辨識成果部分，經分析車道在影像中的特性後，利用高斯濾波器（Gaussian Filter）去除影像雜訊，頂點搜尋演算法(Peak-Finding Algorithm)擷取出車道特徵點，最後將所有特徵點聚集起來且連結成車道，下圖為在不同行車狀況下之車道辨識成果。

在辨識車道的位置後，我們針對影像中行車的行車車道進行車輛的偵測，以避免複雜背景的影響。在車輛偵測方面，我們利用車輛陰影（Underneath）、垂直邊緣（Vertical Edge）以及左右對稱（Symmetry）三個特徵點來偵測前車影像，下圖所示為行車安全系統在不同天候以及行車狀況下的辨識成果。

另外，偵測道路上的行人亦是我們主要研究的目標之一。由於人形為可變形之物體，較難以固定的樣版來表示。為了解決變形的問題，利用統計方法建立的影像特徵因此被設計出來。所採用的方法主要是以梯度方向長方圖(Histogram of Orientation Gradient)作為影像特徵，並以機器學習方法建立支持向量機(Support Vector Machine)分類器，辨識道路上可能的行人。下圖為部份偵測行人之結果。

(二)家用智慧型服務機器人

本研究團隊針對居家的娛樂、休閒與照護需求的特性所研發之智慧居家機器人Julia，其能掌握家中成員的作息狀況提供適當的娛樂功能或照護服務。Julia於2009年榮獲全國機器人大賽夢想實現組的第一名，亦在公視節目「下課花路米」中披掛上陣，該節目全程在智慧生活研究中心實際拍攝情境劇來啟發與教育下一代。最近亦透過財團法人精密機械研發中心(PMC)將Julia 的核心技術與潛在應用服務與業界進行媒合，期能讓機器人能在業界的支持下正式進入我們人們的日常生活中。

(三) 智慧型照護機器人

為彌補目前術後老人在照護人員上不足之窘境，本研究團隊進行研發「行走輔助機器人」，其將有效提升術後老人行動自主性並降低照護人員的負擔，目前此機器人可根據實際需求切換不同的操作模式，其中復健模式提供復健者"亦步亦趨"功能，利用壓力感測器量測施力大小與雷射感測器量測移動步伐，進行分析決策輔助行走機器移動方向與距離。「行走輔助機器人」已申請相關專利，同時也成功通過臺大醫院的電信測試並刻正進行人體試驗(IRB)審核。

(四)上肢復健機器人

上肢功能障礙病患常需定期往返醫院進行復健等療程，以期獲得相當程度的改善及維持日常生活所需之機能，同時避免並減低關節攣縮及肌肉萎縮等後遺症產生。在傳統人工徒手治療方式須一對一進行治療，相當耗費人力及時間，且治療的效果須要仰賴治療師的經驗及技術，於生理資訊處理方面，亦缺乏自動化及人性化的電子產品配合療程協助病理分析與紀錄。傅教授與賴金鑫教授及臺大醫院團隊所發展之上肢復健機器人除了可協助進行上肢關節之復建工作與治療，並提供智慧型且人性化的人機互動遊戲介面以導引病患藉由遊戲的方式進行治療師所規劃之復健動作。

本復健機器人可依據治療師於診斷病患的病況後，進行個人化的復健療程規劃與復健動作的執行，藉由帶動病患的肩、肘等上肢關節，偵測於復健過程中病患的生理訊號，搭配所開發的人機互動遊戲介面，讓病患在訓練過程中除了可以獲得鼓勵與增加信心，也可以藉由復健機器人即時的生理資訊擷取及互動遊戲所獲得的分數加以量化分析治療之成效，有利於治療師長期觀察病患恢復的情形及日後追蹤診斷的依據，並可搭配病患復原的情況即時調整治療的方式。目前本研究成果已取得臺大醫院醫學倫理委員會臨床試驗許可，並接受衛生署臨床試驗審查中，預計在明年於臺大醫院復健部進行中風患者之相關臨床試驗。