影像式生理訊號偵測

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。

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。

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。