研究目的

顧名思義，「人性化電腦整合智慧型環境」，即是希望能塑造一個環境，使用者無論在環 境中的何處「彈指之間」及可取得所需要之服務，達到“服務無所不在”(Ubiquitous Service)之 境界，為達此，須首先解決四項子題之研究工作，分別為：『多目標無間隙人形追蹤系統』、『人 體姿態辨識』、『使用者喜好與多感測器之客制化服務』、『智慧型環境建制與整合』，以下即 針對各項子題之目的作一詳細之描述：

(一) 無間隙人形追蹤系統

多目標無間隙人形追蹤系統的主要在利用多個影像設備，以涵蓋所有人形之運動空間，

並進一步有效偵測與追蹤多個人形在智慧型環境的位置與運動軌跡。綜言之，在此計畫中，

人形追蹤系統主在到以下目標： 

„ 即時（Real-time）監控與追蹤：影像系統能夠快速的分析影像，使系統不至於出現 延遲與停頓的現象。

„ 多人追蹤：在一般的應用環境中，通常不侷限於單一使用者，在這樣的考量下，此 系統需能夠在同一時間同時追蹤多個使用者。

„ 多台相機追蹤：為追蹤使用者在系統所預先設定運動空間之位置，相機需能涵蓋所 有使用者之運動空間。

„ 人形（Identity）身分的識別：在多相機的室內環境中，進行多人之偵測與監控，

系統需能夠標示出不同人形的身分，並保持此目標物身分的前後一致性

（Consistence）。當有新的人出現在運動空間中，系統需動態的識別並透過多相機對 其識別與追蹤。

„ 能在辨識與追蹤受到部分遮蔽（Partial Occlusion）與不同姿態（Posture）的人形：

當人在運動的過程中，難免會與其他的人產生彼此互動的行為，此會導致影像中遮 蔽現象的產生。另一方面，人形在影像中所呈現的姿態並非固定不動的，系統需能 夠容忍這兩種人形變動的因素，以有效的偵測並追蹤人形的軌跡與位置。

(二)  人體姿態辨識： 

人體姿態估算可以被應用來感測使用者的意圖(Intension)，然而由於人形外形與姿態 的變化非常複雜，因此如何有效的偵測出人形是一件不易的工作，因此如何克服下列所列之 主要挑戰(Challenges)為此計畫之主要目的。

„ 衣服穿著(Clothing): 行人所穿著的顏色與樣式非常多變，因此透過建構顏色模型來 達到偵測行人的目的。

„ 遮蔽(Occlusion): 由於人體有許多的自由度(Degree of Freedom)，因此會造成身體 有些部分無法成像於影像上。

„ 複雜背景(Complex Background):在一般自然行車場景中，影像通常會有著複雜的背 景，提高行人偵測的複雜度。

„ 動作複雜度(Articulated-Deformation):由於人體的四肢有諸多自由度，因此會產生 許多姿態。

  (三)  使用者喜好與多感測器之客制化服務 

「透過多感測器檢知使用者喜好，進而達到服務客制化」(Service Customization through Multi-Sensor Based Preference Perception)主要是利用多種感測裝置偵測使用者在家庭使用設 備（一般家庭電器、燈光、空調等設備）的偏好，並進一步建立使用者的喜好模型，而最終 的目的就是做到『根據該使用者以往的使用偏好而動態提供適合的服務』以達到『服務客制 化』的目標。在此主題中，我們希望能達到以下目標： 

„ 建立有效的多種感測資料收集系統 

建立一個可以有效收集智慧型家庭內的各種感測器資料的系統，透過不同的感應裝 置收集不同的資料，收集的資料包括有家電控制（電視、燈光、冷氣等家電）、使用 者移動位置、環境變數（溫度、溼度、亮度等）、時間日期等，並且將不種感測器的 資料群組，並且去除多餘的資訊，以提供更精確有效的資訊給『服務客制化系統』

分析。 

„ 建立使用者喜好模型 

將收集到的資料利用隱藏式馬可夫模型（HMM、Hidden Markov Model）建立起使用 者喜好模型，並且動態的調整模型架構。 

„ 即時運算使用者目前狀況並事先提供服務 

因為人的行為會一直在改變，因而導致各種感測資料的變化，所以必須在實際的測 試環境中即時擷取目前的各種感測器的資料，並且將資料丟入模型計算，算出使用 者目前想要的服務，並且進一步的先提供改服務給使用者。 

„ 多人環境偵測 

在一般的應用環境中，通常使用者並不只一人，所以在這樣的考量下，此系統需能 夠在同一時間收集不同使用者的資料並建立不同使用者的喜好模型。 

„ 動態調整使用者喜好模型 

系統必須提供一個錯誤回朔機制，並且透過錯誤的經驗動態調整使用者喜好模型，

讓系統更穩固。 

(四)  智慧型環境建制與整合 

所架構的智慧型環境在面對使用者一般行為時，必須裝備傳統的感測器來偵測，並針對 非傳統的人機互動方式採用一些新型的感測系統，從多方面廣泛收集環境中的資訊。而若要 監控系統中的資源，除了嵌入式系統及資訊家電可以藉由與電腦連結的能力直接與系統溝通 之外，傳統的設備必須以家庭控制網路及閘道器（gateway）與系統連接，才能讓這些設備成 為智慧型環境中可用的資源。關於所建構的智慧型環境，我們希望能夠達到以下目標：

„ 多重感測： 

首先，智慧型環境必須具備接收外界資訊的能力，才有據以操作系統的參考資訊。

可以參考的資訊愈多，環境能夠做出的互動行為也愈豐富。 

„ 多樣互動（Multimodal Interaction）： 

使用者除了使用滑鼠、鍵盤、顯示器等傳統方式與一般電腦進行溝通之外，智慧型

環境必須讓使用者的溝通方式不必受限於電腦前，提供可以讓使用者在環境中移動 並同時溝通的方式，甚至以一般的自然模式與系統溝通。 

„ 監控環境資源： 

智慧型環境除了能夠控制環境中的資源與使用者進行溝通之外，還必須能夠知道系 統中這些提供服務的各項資源狀況，供智慧型環境對本身系統進行評估與分析，作 為系統調整資源分配的參考資料。 

„ 學習使用者資訊： 

除了與使用者進行互動之外，智慧型環境還會觀察使用者與環境資源的互動行為，

記錄使用者在系統中的狀態，評估使用者與系統的互動情形，作為改進服務的依據。 

„ 動態調整架構 

因應環境中的外在因素，系統中內部資源的改變，或是適應使用者的行為，智慧型 環境將動態調整本身的系統架構，提供最適合目前狀態的服務。