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第53屆--民國102年

機器學習──即時車輛影像辨識

本研究使用OpenCV作為影像處理之基礎,主要以OpenCV之影像辨識、機器學習方法,嘗試辨識道路上所有的車輛影像。由於不同方向車輛的特徵不同,本研究將車輛分成八個方向,分別蒐集樣本,並嚴格篩選、限制樣本特徵,進行Haar特徵檢測的訓練。以訓練所得的分類器,寫出能即時辨識車輛的程式,並用新的計算方法進行分類器測試,可達95%車輛整體辨出率,84%平均正確率及2.4%誤判率。雖然訓練過程費時,但Haar特徵檢測之測試結果有平均正確率高等優點,顯示其適合做即時的車輛辨識。未來將優化辨識,並以此為基礎,建立一能協助交通的系統,如紅綠燈秒數調控、車輛追蹤、自動化駕駛、交通指揮系統等等。

「果」真如此「酵」果十足

一般人多將水果去皮後食用並丟棄,而傳統上含糖量多的水果也是釀酒的主要原料,因此我們嘗試將果皮等食物殘渣或廚餘加以利用,進行酒精發酵。 實驗中我們主要探討廚餘發酵時糖度與pH值的變化,以及將發酵液蒸餾製成酒精之可能性。從實驗得知果皮、果肉、白飯及麵包等在發酵過程中糖度及pH值有下降的趨勢。各種發酵液經蒸餾後所測得酒精度以麵包最高,達10%;白飯為6%;果肉、草莓為4%。而果皮發酵液蒸餾後的酒精度,則以鳯梨皮、西瓜皮及甘蔗皮酒精度為3%較高。若改變發酵溫度及酵母量可提高酒精度,鳳梨在35℃、3%酵母量時達15%;麵包則在25℃、1%酵母量時,達17%。我們發現雖蒸餾出酒精度僅在4~10%,若能二次蒸餾使酒精度達到75%,便可作為藥用酒精,或20%~40%可作為食用酒精,未來潛力無窮。

會發電與自循環的魚缸–底泥微生物燃料電池之探討與應用

淤泥的處理和再生能源的議題近年來大受重視,本研究首先利用校園生態池底泥自製微生物燃料電池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC),進行前置實驗,確認此裝置可產電且電壓為泥土中的菌所產生,才能進行接續的探討。在前置實驗中,我們進行新舊土、陰陽極中間的隔層材料的電壓大小比較,進而找出發電效率最高的設置條件。根據前置實驗的結果,我們改良裝置,結合魚缸和底泥微生物燃料電池,設計出一個會發電與自循環的小型生態缸,並分別針對魚種、電極種類、電極表面積、底泥種類、添加硝化菌進行電壓大小或菌數的比較,並以串連方式提高電動勢,結果發現利用底泥微生物的確可作為生態缸的發電源,且不影響魚的生存,未來將可應用在發展發電與自循環的魚缸上,也可擴大應用範圍至野外溪流與湖泊。

Eureka!!!我分辨得出來了!~找出假東西的新方法~

敲水瓶與敲油瓶的聲音不同,不同的液體敲起來的聲音應該都不同。我們由這個想法開始,花費許多時間心力設計設備,成功的鑑定出各種液體。這是一個全新的想法,第一次有人利用敲擊聲來做鑑定液體。長期的研究證實了我們的想法,讓我們十分高興。要每一次的敲擊液體的狀況一樣,才能達到我們的研究目的。我們想盡辦法逐步的改良實驗器材。最後做出的可攜式液體鑑定儀成功的達到了這個目標。這個新方法成功能辨別出不同的液體。比較重要的有: 1汽油中有無被摻入便宜的甲醇2.金門高粱酒與他牌高粱酒3.紅標米酒與他牌米酒4.不同品牌的紅葡萄酒。更重要的是這個方法能鑑定裝在玻璃瓶中的液體,這意味著可以用這簡單方法來鑑定還沒開瓶昂貴酒類的真假。

農業廢棄物再利用-吸附重金屬離子之研究

我們利用不同農業廢棄物進行含銅鎳離子之廢水吸附實驗,並探討影響吸附效率之相關條件,接著討論花生殼有無化學修飾對銅鎳離子吸附效率的差異。比較未經化學修飾花生殼對相同濃度的Cu2+、Ni2+之競爭吸附,結果顯示Cu2+的吸附效率較好;隨著濃度上升,未修飾之花生殼對Cu2+吸附效率出現明顯下降,經重複使用會造成吸附效率的下降;化學修飾處理後則可提高對Cu2+及Ni2+的吸附效率,發現最佳化學修飾條件為溫度80℃、時間120分鐘、85%磷酸與花生殼固液比1:1。研究顯示廢棄不用的花生殼可以用來處理低濃度銅鎳離子的廢水,除發現廢棄物再利用的新價值外,更能協助小廠商落實工業廢水的處理程序,達到保護環境與永續發展之目標。

『蟻』隻獨秀

有一次我走在「五孔頂」步道時,偶然發現一種螞蟻,他們的巢就很清楚的在步道旁,這件事引發了我許多疑問,回家查完資料後,才知到他們就是雙色突胸家蟻(Meranoplus bicolor),而且在台灣並沒有採集記錄。我自己本來就很喜歡大自然,家裡原本就養了甲蟲、鬥魚、甚至是撿到受傷的折翅蝙蝠,我都很喜歡。我還有一個夢想,就是希望能在小學畢業前做一次科展,想了一想,他們正是做科學展覽的好題材,便邀了妹妹和媽媽,一起著手進行研究。

泳池水中有效餘氯對頭髮的影響

因為以前有一段時間常常游泳,自己覺得那時的”髮質”似乎比較不好,發現很多人也是這樣覺得,像是頭髮變粗或是顏色變黃變淡等等,上網查了一下資料發現有篇報告裡面有寫到:「構成頭髮和肌膚的主要成份是蛋白質,自來水中加氯消毒是眾人皆知的事,水中的氯會破壞蛋白質,使頭髮和肌膚受損,產生病變造成極大的傷害。」(出自「自來水中之「餘氯」會破壞頭髮及皮膚的蛋白質」--KingNet國家網路醫院 Second Opinion WebHospital),游泳池中的添加的氯氣又比一般自來水要來得高,因此便想了解究竟游泳池水中的氯氣究竟會如何影響我們頭髮的頭髮外表的結構或是強韌度等。

潘朵拉的正鑲嵌圖塗色秘密

本研究探討正方形、正三角形、正六邊形正則鑲嵌格子,無論其是否被塗色,與其相鄰的鑲嵌格子最多僅允許一至數格被塗色的條件,其存在最多塗色格子的數量及存在塗色方式的問題。本研究利用塗色格子位於邊線角落、非角落的邊線、或鑲嵌內部的共用邊數差異、及與塗色格子總數間的限制條件,採用賦值法解析最大塗色格數的上界。接著,利用塗色建構符合解析上界的塗色方式,以數學歸納法推導最大塗色格數的通式,並求證其與解析上界的塗色數量相同,證得確實存在該最多塗色格子數量。研究推廣至n→∞時,各正則鑲嵌塗色面積比率的極限值均收斂至特定數值,且發現當外框邊線效應消失時,以特定週期(鑲嵌層數)累計最大塗色格子數均可表示成數列g(l)=f((l)-f(l-1), h(l+1)=g(l+1)-g(l)≡C2, l∈N, f(0)=C1的形式。

防滑好絕配-提高浴室安全

本研究藉由浴室滑倒的例子,結合國小課程「摩擦力」與文獻資料,探討浴室地板、室內鞋和水溶液等三大因素,並交叉組合測量摩擦係數大小,試圖找出最防滑的搭配。研究發現乾燥的環境最為安全,潮溼環境和平滑的浴室地板都比較危險,尤其在佈滿潤髮乳的地板和含水溶液的光亮磁磚地板上,室內鞋的防滑效果有限,不能過度依賴。我們有以下建議:一、浴室採用乾溼分離設計,以減少溼滑的地板面積;二、使用水溶液將增加滑倒風險,使用完畢應沖水潔淨並擦乾地板;三、浴室地板應該使用具有凹凸不平的防滑磁磚;四、慎選浴室防滑拖鞋的種類,以塑膠硬底鞋的防滑效果最佳,紙質室內鞋容易滑倒,需要特別小心,並且不要過度依賴廠商宣稱的浴室拖鞋防滑效果。

歷歷在目-深入探討負片後像與相關視錯覺

為探討視覺疲勞產生的負片後像及相關視錯覺。我們標準化觀察情境,並將色彩以光的三原色RGB在電腦螢幕上的數值加以定義。 研究發現,負片顏色可用計算的方法預估,實驗加權後的顏色接近理論值,且觀察的時間越久,顏色越深,視覺疲勞的比例也越高,疲勞比例依序為藍>綠>紅;黑底時負片顏色不易判斷;改變底色會使負片顏色疊加底色;單眼觀察的視覺疲勞比例高於雙眼觀察。旋轉球實驗,加引導十字可使看到的人次提高,改變底色時,顏色接近底色;鬼影效果依序為正方形>傾斜45度角>三角形>六角形;方塊顏色的影響依序為黑白>藍>紅>綠,可能與和底色的灰階值差有關,此數值與看到人次相關;此外,盲點處也有負片後像,但可能是大腦想像出來的。