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2021年

整合姿勢辨識暨空間辨識以二維圖像實現三維空間物件相關性判定之口罩配戴正確性檢測系統

2019年新型冠狀病毒的大流行,佩戴口罩已成為全球防止飛沫傳播病毒成本最低且有效的方法,目前雖已有團隊針對口罩有無正確配戴提出解決方案,但根據收集的資料,目前針對口罩有無正確配戴解決方案通常是使用類神經網路YOLO進行實作,YOLO使用於口罩辨識雖可達到有一定的效果,但對口鼻密合度不佳的細微狀態常有一些誤判的現象,就算民眾有配戴口罩,但若未與臉部、口鼻密合,仍有50%的空氣洩漏機會,無法有效阻隔飛沫傳染,形成防疫破口。 而本研究在這樣的基礎架構下再整合目前最強大的姿勢辨識之一的OpenPose,針對口罩與口鼻密合度不佳的細微狀態進行更深一步地探討,以期達到更好的偵測判斷效果。本研究針對的改善的方向為當神經網路YOLO判定為有配戴正確的資料時,再利用OpenPose以及本研究開發出的鼻心物件演算法,就鼻部密合度做細部偵測,進行誤判修正,最後證實出本算法能篩出56.25%被神經網路YOLO誤判為有戴好口罩的資料,可顯著提升口罩配戴辨識精準度,減少形成防疫破口的機會。

Deep learning on Covid-19 prediction and X-ray severity grading system

利用深度學習解決醫學問題一直是受矚目的研究主題。鑒於近期新冠肺炎疫情上升,有關新冠肺炎檢測的研究便成了熱門研究主題。目前,最有效的檢測方法是聚合酶連鎖反應 (PCR),然而,PCR耗時甚久且有人為誤差。因此,以X光影像圖透過深度學習來診斷並分級是一個有效率且安全的做法。在研究中,我們利用深度學習進行疾病診斷,在五元分類上有相當高的準確率(84.91%)、在COVID-19單獨辨識時得到了極高的準確率(99.35%)、產生出疾病熱區及設計了新的分級系統( X-ray Severity Grading System , XSGS),並將其用於嚴重程度分類,在不同分級下具有可辨別的差異。

即時步態時空特性偵測的創新設計及其早期失能篩檢應用

預防醫學與健康管理是高齡社會的重要課題,生理或認知能力的退化皆會展現在步態變化上。本研究將利用步態參數的量測分析,以篩檢初期的老化。傳統的步態分析系統多為實驗室評估用,且需專人操作。為了可大量臨床與居家自行使用,本研究開發可攜式系統,搭配助步車硬體,利用(1)力敏電阻做成鞋墊型的足底開關,(2)加裝在鞋上之ToF測距模組,量測左右兩腳跨步的時空參數,並完成即時步態分析。本系統精簡且方便,可攜性佳而且不受環境光源干擾與誤測旁人。穿上鞋子走幾公尺即可得知使用者的步態特性。本研究發現透過受測者「空間不對稱步伐之自動恢復時間對稱」指標,應可用於初期老化篩檢。目前將邀請更多人使用本系統進行即時步態時空特性偵測,收集更多數據建立初老指標,促進預防醫學與優化健康管理。

距離便是美—多維空間的支配數之討論

本研究保持社交距離為發想,探討從一維到多維空間的支配數。我們從使得三個同色單位方格不相連的二維情況,拓展至m個同色單位方格不相連的一維、二維、三維情況。本研究從The Domination Number of Grids這篇論文中汲取靈感,其中”Domination Number”也是「支配數」此名詞的由來。我們定義L_nt={(x_1,x_2,…,x_n)|x_1+x_2+⋯+x_n≡t (mod m),x_1∈[1,l_1 ],x_2∈[1,l_2 ],……,x_n∈[1,l_n ]},此處的l_n是邊長。對於一維情形的任意m,其支配數|A_1m |=⌊l_1/m⌋;對於二維情形且m=3時,我們經由列舉和畫圖證明其支配數|A_2 |=⌊(l_1 l_2)/3⌋。同樣的二維和三維情況在m=任意數時的支配數也可求得,不過在此我們改變了研究的方法,我們應用集合與同餘進行運算,除了減少窮舉將花費的時間,也可一次討論m=任意數的情況。

無線傳能 運用磁共振現象增加能量傳遞的效率

隨著無線傳輸技術的進步,第四代行動通訊技術的普及化,以及第五代行動通訊技術的來臨,象徵著無線充電即將取代接著充電線的充電方式,但市售的無線充電產品效率大多比不上用充電線充電,並且必須接觸在充電版上才可充電。為此我們運用磁共振的原理,增加無線充電產品的效率及可使用的距離。用自製的發射器(線圈)及接收器(線圈)模擬天線發出訊號與接收訊號,在發射器和接收器前端各放置一個主線圈用來發揮磁共振的效果,達到增加傳輸效率及可使用的距離。

離子推進器之流場分析與探討

本研究藉調控電源供應器電壓至高壓模組,可輸出不同高壓電,驅動自製以銅釘與銅管構造離子推進器,產生不同大小推力。因推力極小需自製儀器測量,藉檢流計內渦形彈簧與通電後檢流計指針偏轉,製作電磁扭秤量測微小推力。發現驅動電壓(3.7~7.6kV)與離子推進力呈正相關。調整銅針與七枚銅管間距,間距小於0.80cm,尖端放電且推力略為降低,間距介於1.30cm與1.45cm時,轉變為吸力,進一步觀測單一銅管周圍流場,類似電偶極場分佈,說明離子推進器銅針與銅管間距小,視為平行板電場,而銅針與銅管間距大,可視為電偶極電場分佈。最後間距大於1.45cm時,推力驟減為零。產生離子風,通過銅管後的空氣噴流,磁力不偏向證實不具有正負電性,但未經銅管的噴流應帶有正電荷。

鎂金屬/二氧化碳電池之開發研究

全球暖化與氣候劇烈變遷是個迫在眉睫的問題,大氣中溫室氣體增加,主要是由於燃燒化石燃料排放二氧化碳所造成,若能把二氧化碳氣體加以利用,就能有效減緩地球溫度的上升。在本研究工作中,我們首先利用哈默法將石墨與強氧化劑生成氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO),然後以適當比例混合GO、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)與正己烷,成功地製備出多孔性石墨烯電極,並採用離子液體([EMIm]Cl)/碳酸丙烯酯(Propylene Carbonate, PC)作為電解質,搭配鎂金屬作為陽極,開發出低成本且實用性高的「鎂金屬∕CO2燃料電池」,此電池會將二氧化碳穩定的形成草酸鎂(Magnesium Oxalate Hydrate)封存起來,並產生1.6伏特的直流電壓,此一氣呵成的二氧化碳吸附、封存與產能發電,符合綠色環保與能量再生的永續循環理念,非常值得推廣及利用。

應用網路爬蟲於社交軟體實現群眾互動平臺之研究

現今的大型活動,如:校慶活動、新北耶誕城等,缺乏互動性與參與感,其中原因大多是觀眾時常埋沒於手機中的社交軟體當中所導致。而我們的研究將利用此特性,探討大眾對於活動的觀點,搭配網路爬蟲抓取使用者的貼文,觀眾只需在Instagram、Twitter等社交軟體中發布文章,系統就會即時推播至活動中的大螢幕上,並且結合圖像辨識快速審核貼文,設計出一套能改善互動性低落的解決方案。研究中我們探討不同的網路爬蟲演算法、圖像辨識技術,及問卷調查等來使作品更加精進,且搭配Line Bot、後臺管理,及常駐貼文等功能來為各類大型活動量身打造,也能夠運用於政令宣導或文宣廣告等用途上,大幅提升活動的互動性與精采程度。

複數平面解析應用-探討旋轉三角形對西姆松線交點軌跡之影響

在三角形的外接圓上取一點,作其對三角形三邊的垂足,此時這三個垂足會共線,稱為西姆松線。本研究主要探討的問題為:當三角形以其外心旋轉 時 (我們稱之為對徑三角形),將此外接圓上一動點P對兩對徑三角形分別做西姆松線,我們想研究當P點在外接圓上轉動時,兩西姆松線的交點軌跡為何。我們將西姆松線放在複數平面上來分析,這兩條西姆松線會互相垂直,並且它們的交點軌跡為一橢圓。此橢圓會相切於兩對徑三角形的六條邊,因此我們將此橢圓稱作這兩對徑三角形的「六點橢圓」,並探討這個橢圓的性質。

研發奈米片狀銀–石墨烯異質材料的創新製程及其催化電解水產氫之應用

金屬-石墨烯材料在異相催化電極應用被蓬勃研究,製程避免石墨烯破裂或氧化也深具挑戰。高應用價值的金屬-石墨烯必要條件是具低電阻,文獻中銀奈米線和石墨烯兩者組合時,可獲得優化導電性能,並可代替昂貴易碎的銦錫-石墨烯。本研究從紙上薄層實驗,確認銅銀共接具優良催化還原能力,進而採用銅銀共接及化學氣相沉積技術發展出創新簡潔製程,成功製得奈米片狀銀-石墨烯異相材料。本研究製得的奈米片狀銀-石墨烯保有優良導電性及可調變性,而且大大增加石墨烯的抗氧化性。將銀-石墨烯異相結構做為電極以催化水電解產氫,產氫速率又高於銅銀雙金屬電極。除此之外,石墨烯也成為銅銀雙金屬的保護機制,使雙金屬不會因多次使用而被氧化,性能上更具經濟價值。片狀銀-石墨烯具透明度,將應用為可撓式透明導電膜,在穿戴式元件與綠能開發具高應用價值。 Abs