工研院以創新科技守護台灣防疫第一線

新型冠狀病毒肺炎疫情延燒，量測體溫成為非常重要的篩檢工作。工研院化科技力為防疫力，用AI技術加值體溫偵測，讓「熱影像體溫異常偵測技術」為國人守護防疫戰線，落實體溫精準量測，讓台灣國家隊防疫超前部署。

工研院智慧微系統中心研發副組長陳柏戎提到，利用熱影像來做溫度感測，在工業或是保全用途是滿成熟的技術，然而，用來量測體溫，並且一次鎖定很多人，而且還要保證體溫量測是精準的，是這次研發最大的技術挑戰。

這次因為疫情的關係，許多公家機關、學校與工研院的團隊反應，過去工研院研發的熱影像方面的成果，是不是有機會進一步的可以協助量體溫。因此，工研院的團隊開始嘗試把過去熱影像相關技術能量做應用，並結合AI人臉辨識的技巧，希望可以達到一次量測多人，且量測到精準的溫度。在不斷開發研究後，「熱影像體溫異常偵測技術」藉由非接觸式探測紅外線能量的方式，進行體溫的檢測，同時具備「AI人工辨識」、「室內外皆宜」、「多人動態測量」與「易於快速布建」等四大特點。

陳副組長提到，熱影像量體溫相較於額溫槍、耳溫槍來說，他的技術門檻主要是如何在一定的距離中，透過空氣去量測遠方額頭溫度與環境溫度的影響，而得到精準的體溫數據，因為距離與環境溫度，會讓數據的正確性衰減。額溫槍與耳溫槍，因為是貼著量測，他的數據是比較穩定的。而熱感應的數據誤差，會隨著人的距離變化、走動、環境溫度(包含太陽下或是寒冷的氣候)，甚至是室內或是室外(有沒有吹風、下雨等因素)等等，都會影響數據的準確性。這也是熱影像量測體溫最主要要克服的問題所在。

其次，是在整體的環境下，熱源的出處。一般環境中，不是只有人體有熱源而已，其實還有平常看到的車輛，甚至太陽照射的地面，或者是我們手上的食物、飲料等等，這些也都是熱源，要如何在這些外在因素的干擾下，精準的量測到額頭的位置，甚至同時很多人，又要如何同時鎖定五、六個人，甚至九個人、十個人。

熱影像會產生誤判的情形有很多，例如在交通據點，沒有導入智慧AI功能的熱像儀，他雖然可以量測到精準的溫度，但他無法判別那些才是應該要量測的位置，也因為這樣，他就必須要有專人輔助在旁邊看，然後隨時去調整他的參數設定，排除溫度高但不是量到人的位置，就由人的判斷來過濾。這樣的作法，對於交通據點或是學校上學時間，一下子很多人進入同一區域，就會顯得非常的不方便。因此，工研院這次的研發，除了溫度的校準外，還包含了人臉偵測功能，將它導入在量體溫的系統中，讓它變得更聰明。

陳副組長提到，透過AI的機制設定，讓軟體系統來完成參數的調整跟判斷，就可以減少許多人為的工作，只需要在警報出現時，用額溫槍去做確認，讓量測體溫的工作可以更輕鬆。

熱影像體溫異常偵測技術研發過程中最大的兩個挑戰，第一個是既有的AI技術運用在熱影像的資料缺乏，弟二個就是人臉偵測與溫度的自動補償機制。

每一項技術的研發，大量的數據資料是非常重要的，而既有的AI技術對於彩色影像的訓練資料化很多，就是在彩色的影像裡面找到人的位置、人的頭部、人臉的位置以及辨識身分等技術，都是相當成熟，國外也有非常多的研究，但是對於熱影像的資料就非常的少，當沒有現成的資訊，又無法在短時間內蒐集到大量的資料，我們也擔心都蒐集完後，疫情也結束了。因此，我們就設計了幾種的機制，第一個機制是，利用開發的模擬技術，以研發同仁的臉部特徵，模擬在不同的溫度環境下的變化，例如室內有空調的環境、太陽下、下雨天等環境溫度的變化對他造成的影響。雖然拍攝的只有一個人的資料，但透過模擬的方式，模擬出啦在不同溫度環境下的很多變化，再將數據輸入電腦中，讓電腦可以學到不同溫度環境下的變化，利用電腦的智慧程式來縮短學習過程的時間，這個就叫做熱影像的人臉位置。

第二個作法，是後續將雛型機台建置於政府機關與學校，包含幼稚園、國小、國中、高中、大學的環境中，透過持續的回歸資料分析與蒐集到的資訊，在資料庫中做加強的訓練，這樣就將原本只有少數人的資料庫，擴增到幾千人、上萬人的資料庫，讓它更完整，也讓系統越來越聰明，透過實際的協助學校與公家機關做防疫的同時，也加強了這個技術的強度與穩定度。

當然，有些使用狀況與設想的狀況差別很大，例如：本來我們想像可能出入口是人走過去，其實在人走動過程中能夠量到體溫其實就很不容易了，一般的狀況下，這樣也就夠用了。但後來發現有一些場合，他除了人走過去要能夠知道以外，也希望騎摩托車的人在沒有完全脫掉情況下，也可以偵測到額溫，因為本來按照額溫槍涼的時候，只需要將安全帽打開，車子庭在指定的線前面，就可以完成量測體溫的工作。也因為這樣的需求出現，讓我們團隊開始著手克服狀況，因為原本的人臉辨識，在戴了安全帽後，就會跟原本設定的形狀不一樣，可能連他是不是一個人的臉都無法判別。後續我們花了一些時間克服，進行修正一些作法，才得以讓這套系統可以符合不同場合的需求。在這樣設備的裝置下，實際上也幫助許多的保健人員、家長等，讓他們在工作中可以更輕鬆有效率。我們在做系統維護更新時，常常會收到很多的感謝跟勉勵的話，這也是在整個過程中很大的收穫。

熱影像體溫異常偵測技術對未來產業模式會有很大的改變，我們希望讓這整個量體溫的系統，透過一些方便的協助，讓他不用外接電腦，就可以有一個簡單的小模組，讓他本身就可以完成量體溫，包含運算、通報等功能。另外，就是在人臉的偵測、溫度的自動補償機制，可以很精準，不需要不斷的調整設定或是改變架設。這樣就可以把這項技術廣泛的布建，運用在診所、廠辦、商店等場域中，期待協助產業到這樣的狀況，成為常備型的一個健康人員出入控制的安全機制，並不是因為疫情才要購置的防疫裝備，這也是工研院會持續努力的目標。

陳副組長提到，工研院長期以來大部分是協助產業做產品開發居多，對於民眾的接觸相對比較少，這次因為研發「熱影像體溫異常偵測技術」，讓我們可以第一線的接觸民眾，並實際的協助他們，也讓民眾可以知道工研院在產業背後的協助與技術的研發，我覺得是一個蠻不錯的機會。未來將會加深這項技術布建的普遍性，與國內廠商合作進行量產開發工作，普及化產業應用，共同捍衛國民健康，讓人民安心。