第四章 個案分析與結果
第一節 個案技術介紹
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第四章 個案分析與結果
第一節 個案技術介紹
近年來，機器人產業的興貣帶動了相關技術的蓬勃發展，而在這些技術之中，
電腦視覺技術又扮演著核心的角色。
一、 電腦視覺（Computer Vision）
電腦視覺是使用「攝影機」和「電腦」代替人眼對物體進行辨識、分類、
追蹤等工作的技術。電腦視覺的應用很廣，舉凡工業用機器人、監控系統、影像 搜尋、工業檢測、醫學影像分析以及人機介面（例如：美商微軟公司所開發的 Kinect 遊戲機）等等。
電腦視覺和許多學科都有關係，例如人工智慧、機器學習、神經生物學等 等。跨學科的特性導致電腦視覺技術的發展常常受到其他學門的影響。
圖 4-1：電腦視覺與其它學科的關聯 資料來源：維基百科4
4 http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_vision
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電腦視覺的主要工作包含了「辨識（Recognition）」、「運動分析（Motion Analysis）」、「場景重建（Scene Reconstruction）」、「影像復原（Image Restoration）」
以及「立體辨識（3D volume）」等等，其中最重要的一項，便是對物體進行辨識，
而賈伯濾波器正是近年來快速發展的辨識技術之一。
二、 賈伯濾波器（Gabor Filter）的發展
應用於電腦視覺的「賈伯濾波器」，其實是電腦科學從生物學得到靈感而產 生的技術。賈伯濾波器的名字來自諾貝爾物理學獎得主 Dennis Gabor，原本其實 是在「訊號處理」領域的一個分析方法。1985 年時，Daugman 發現哺乳類動物 的視覺神經細胞5可以用賈伯函數（Gabor Function）來描述，因此發明了使用賈 伯濾波器模仿人類的視覺神經系統進行影像分析的方法。
賈伯濾波器從 Daugman 的發現後雖有零星的發展，但都不是很重要的發現 和發明。直到 1988 年，Daugman 發表了使用賈伯濾波器的影像壓縮技術，將賈 伯濾波器帶進實際應用的領域。同年間，美國太空總署亦申請了「使用賈伯濾波 器偵測移動物體」專利。
1990 年時，Leung 發表了使用賈伯濾波器分析指紋影像的方法。
1991 年，Jain 發表了一篇使用賈伯濾波器進行影像紋理分析的方法，開啟 了賈伯濾波器的快速成長階段。
1992 年，Jain 進一步發表了使用賈伯濾波器進行文件分析的方法；同年間，
Mehrotra 發表了使用賈伯濾波器偵測影像邊緣的方法。
1993 年，Lades 等人使用賈伯濾波器進行人臉辨識。同年間，Daugman 則 發表使用賈伯濾波器辨識虹膜的方法。至此，賈伯濾波器的主要研究方向已經大 致確定，包含了「影像壓縮」、「紋理分析」、「指紋分析」、「虹膜分析」、「文件分 析」、「邊緣分析」等幾數個應用領域。
相較於賈伯濾波器在科學研究的發展，賈伯濾波器技術在商業上的應用主 要集中在「人臉辨識」、「身份識别」「影像資料檢索」等領域。
1991 年，Duagman 與 IriScan 的創辦人 Flom 合作開發使用賈伯濾波器分析 虹膜的系統，並於當年向美國專利商標局提交了一個「基於虹膜分析的身份識別
5準確地說，是初級視皮層（Primary Visual Cortex）
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系統」的專利。1992 年，IriScan 開始向美國政府接案，並於 1995 年順利交貨，
成為了賈伯濾波器早期的商品化案例。
1994 年，Calspan 申請了「指紋辨識系統」的專利，並在 1996 獲得美國聯 邦調查局（FBI）兩百萬美金的合約，為美國聯邦調查局建立自動的指紋辨識系 統。
2001 年，一間德國和南加州大學的實驗室成立了新創公司 Eyematic，目的 在將賈伯濾波器技術用在商用人臉辨識的系統。Eyematic 後來成為了人臉辨識系 統技術的領導廠商之一，並在 2003 年將與賈伯濾波器有關的人臉辨識技術出售 給由 Eyematic 科技長 Hartmut Neven 成立的 Neven Vision Technology。最後，Neven Vision Technology 在 2006 年將公司出售給網際網路的領導廠商 Google。
以下總結賈伯濾波器應用在電腦視覺的發展歷史：
表 4-1：賈伯濾波器重要科技發展事件 年代 事件
1985
Daugman 發現哺乳類動物的視覺神經細胞可以用賈伯函數來描述1988
Daugman 發表了使用賈伯濾波器壓縮影像的技術1990
Leung 發表了使用賈伯濾波器分析指紋影像的方法1991
Jain 發表了使用賈伯濾波器進行影像紋理分析的方法Daugman 為 IrisScan 開發使用賈伯濾波器分析虹膜的技術
1992
Jain 發表了使用賈伯濾波器進行文件分析的方法MEHROTRA 發表了使用賈伯濾波器偵測影像邊緣的方法 IrisScan 開始向美國政府接案開發身份識別系統
1993
Lades 等人使用賈伯濾波器進行人臉辨識1994
Calspan 申請了指紋辨識的專利1996
Calspan 獲得美國聯邦調查局（FBI）開發指紋辨識系統的合約2001
Eyematic 開始將賈伯濾波器應用在商用的人臉辨識系統上2003
Neven Vision Technology 成立並收購 Eyematic 的人臉辨識技術2004
Neven Vision Technology 宣稱大幅提高了人臉辨識技術的效率，並可將辨識技術應用在嵌入式系統
2006
Google 收購 Neven Vision Technology‧
Ernst（1996）的專利分析法確認技術的發展生命週期。從第一節的個案技術介紹中可以發現，賈伯濾波器至今的發展大約可以分 為三個階段。第一階段在 1985 年到 1993 年，大約九年的時間，賈伯濾波器從最 早的科學發現到揭開大部份的應用範疇，符合 Roussel（1991）所描述的「萌芽 期」階段。另一方面，此時期採購商品化成果的買家，主要屬於為了追求競爭優 勢願意冒險買進新產品的早期採用者（如：政府部門）。同時，如果觀察專利申 請的趨勢，也可以發現在 1985 年到 1993 年間，賈波濾波器的專利申請活動雖低 卻有逐漸增加的趨勢，也符合 Campbell（1983）對萌芽期專利申請活動的描述。
賈伯濾波器發展的第二個階段，時間上大約在 1994 年到 2001 年。在這段 期間，IrisScan 和 Eyematic 等以賈伯濾波器技術為主的新創公司陸續成立，並在 市場上獲得成功。同一時間，賈伯濾波器技術也吸引了許多大公司加入研發的行 列，其中包含了美商微軟（Microsoft）、柯達（Kodak）、索尼（Sony）等大公司。
在這段期間裡，技術的應用更加明確，廠商競相投入技術的開發，而專利申請的