第一章 緒論
1.1 研究動機與目的
在這個科技日新月異的時代，人們對於科技的需求也越來越多，良好的科技 能提升人們的生活品質也能代替人力做更有效率的處理，像是近幾年流行的人臉 辨識、姿勢辨識、以及眼睛開闔辨識等電腦視覺技術，皆是利用電腦取代人力肉 眼上的直接辨識，不但方便也能節省人力資源，也能結合各項資訊科技技術，進 一步應用於社會各個層面上。
眼睛的開闔辨識是電腦視覺的一個重要技術，能夠在生活中發展成多種應用，
例如汽車駕駛的疲勞偵測系統[1, 2]，利用眼睛狀態偵測來判斷汽車駕駛者的精 神狀態，若偵測出一段期間處於閉眼狀態，則會發出警告以示提醒，對於疲勞的 駕駛者有很大的警示作用。醫療輔助系統，例如當昏迷的病人醒來時，可以藉由 系統判斷出病人的眼睛由閉的狀態轉為開的狀態，不但可以在第一時間內通知醫 生也可以減少醫護人員長時間監督的負擔。智慧型手機的眨眼偵測，拍照時，往 往會不小心閉起眼睛，若是能在按下快門前偵測到有人的眼睛是閉著的而發出及 時提醒，即可大大減少重拍的機會。
本研究希望能將眼睛的開闔辨識技術應用於一般課堂教室中，藉由網路攝影 機在室內環境下快速偵測人臉位置、眼睛位置，並能及時分辨眼睛的開闔狀態。
藉由眼睛資訊來判斷是否有學生處於瞌睡狀態，老師便可即時掌握學生們的上課
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情形。一般環境下的眼睛狀態偵測皆為近距離、背景較為單純以及頭部晃動不大 的情形，像是汽車駕駛疲勞偵測系統，但真實教室環境中會出現的狀況則較多，
環境通常較為複雜，像是在遠距離下偵測到的眼睛影像解析度較低，影像較為模 糊且受到光線的干擾也較多，多人同時偵測時，整個系統的執行時間也是關鍵，
因此真實教室環境中的眼睛狀態偵測困難度相對的高，例如圖 1 內包含同一個人 在教室內的不同狀態。因此本研究目的為解決在有光線干擾及遠距離低解析度下 的環境中，仍能快速且有效辨識眼睛的開闔狀態。眨眼偵測、眼睛開闔辨識以及 眼睛狀態偵測於本研究中皆為相同意思，會不斷出現並交替使用。
圖 1、遠距離環境下之學生開閉眼示意圖 1.2 研究範圍及限制
本研究皆以室內環境為實驗範圍，分成近距離與遠距離實驗。近距離環境為 距離網路攝影機 100cm~120cm、光線均勻下進行實驗，如圖 2(a)，此實驗為模擬 一般眼睛開闔偵測的應用，以顯示本研究所設計的方法可適用於汽車駕駛等一般 性的應用；遠距離環境為距離網路攝影機 450cm~1500cm，於真實課堂環境中取 得眼睛資訊，攝影機架設於教室天花板，因此拍攝的人臉畫面較小較為模糊，如 圖 2(b)顯示教室拍攝的實景畫面。研究限制為人臉偵測時的臉部影像至少要
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像素，因為過小的臉部影像無法提供足夠的眼睛資訊於辨識眼睛的開闔
狀態。
(a) (b) 圖 2、(a) 近距離環境示意圖 (b) 遠距離環境示意圖 1.3 論文架構
本論文共分成五個章節，第二章為研究之相關文獻，歸納出常用的幾個人臉 偵測、眼睛偵測與眼睛開闔辨識之方法。第三章深入探討整體架構流程與主要研 究理論與方法。第四章為實驗結果與討論。第五章為結論及未來研究。
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