隨著世界各地犯罪率提升、恐怖攻擊事件頻傳,安全監控產業成為新興行業。目前全球監視錄影器密度最高的國家是英國,有420萬部監視器,平均每14人有一部,每人每天入鏡300次。

最近幾年影像科技進步神速,監視器影像逐漸被數位化,開始有科學家想到,也許可以分析電腦判讀監視器讀到影像,預先通知、警告,利用最低的成本達到最高的效益,防範犯罪和意外於未然。

影像處理 依靠矩陣運算
交大資工系教授莊仁輝指出,電腦視覺技術最終目標就是希望把現在人才能做的事情,讓電腦來代勞,而建構讓這個夢想成真,靠的是數學。

現在許多影像處理技術最主要是靠矩陣運算。監視器所拍得的影像,輸入進電腦後就是由一個個光點(畫素,pixel)排列而成的矩陣。



矩陣是由許多行列數字所組成,是線性代數的基礎。一開始的用途是拿來解線性聯立方程,矩陣可以一次處理大量數字,因此後來廣泛應用到統計、物理、天文、工程、資訊和經濟學上。

以單色的灰階影像來說,每個畫素由一個0到255的數字來表示。畫面中全黑的點在矩陣上的數字是0,全白的點就是255。

矩陣減法 判斷有人移動
如果是彩色影像,電腦處理時就視為是三維矩陣。光三原色是紅、綠、藍(R、G、B),彩色圖片上每一個點就由這三個數值所組成。例如全黑的點是[0, 0, 0]、全紅的點是[255, 0, 0],而黃光是由紅光、綠光組成,所以黃色影像的點是[255, 255, 0]。

莊仁輝說,透過最基本的矩陣減法就可以讓電腦判斷是否有人進入監視器拍攝的範圍。只要把後一個影像的矩陣,減掉前一個無人影像的矩陣,背景部分因為數值相同,相減得出0,而有人移動的部分就會出現多個數字,電腦很容易就可抓取出來。

隨後電腦可再針對人的影像比對。如當監視器對準圍牆邊拍攝,可事先把「翻牆」動作的矩陣排列輸入電腦內供比對。若有人進入監視器拍攝範圍內,又做出「翻牆」動作,就能發出警告。

延伸閱讀
1.線性代數的世界/斯傳/天下文化
2.數學家是怎麼思考的/梭爾/天下文化
3.數位信號—影像與語音處理/林宸生/全華科技

>>>>2006/12/27 聯合報 新聞中的科學

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