義守大學電工系使用LabVIEW開發眼睛與唇形開閉狀態的影像特徵辨識

Author(s):
任 善隆 - 義守大學電子工程研究所
王 凱民 - 義守大學電子工程研究所
陳 契維 - 義守大學電子工程研究所

Industry:
Medical/ Medical Instrumentation

Products:
PXI/CompactPCI, LabVIEW, Vision Development Module

The Challenge:
醫療輔具的使用，對現今許多行為不便的傷殘者而言，已是日常生活中不可或缺的一部份，未來透過此系統與醫療輔具的結合，可使肢障者能輕易的以眼睛與唇部開閉狀態的變化，來操控醫療輔具，使他們對醫療輔具操作更為便易。

The Solution:
考量到系統之開發環境必須具備人性化之使用者介面、容易與週邊之硬體搭配，並能迅速建構影像處理模組的特點，我們使用LabVIEW8.0並搭配功能強大的NI IMAQ Vision來撰寫，並選擇影像擷取卡PCI-1411。

本文榮獲2007第六屆虛擬儀控應用徵文比賽學術組佳作

欲研究之問題及目的：

醫療輔具的使用，對現今許多行為不便的傷殘者而言，已是日常生活中不可或缺的一部份，例如：語言障礙溝通輔具、電動翻身床、身障輪椅輔具..等。為了幫助肢障者解決對於醫療輔具操作不便的問題，我們設計一套演算法，藉由CCD所拍攝到之人臉部位中的「眼睛」、「唇部」兩特徵，無論人臉為正向或偏轉時，皆能夠透過此系統來監測其二者之「張開」、「閉合」的動作。。

研究方法：

本研究包括四個階段：第一階段為利用影像擷取卡及CCD攝影機將RGB格式之彩色影像讀入以利於下一步的影像處理工作，第二階段包括色彩空間轉換、人臉偵測等步驟，第三階段為加入一演算法，以降低人臉傾斜對辨識系統所帶來的干擾。第四階段分別為唇形影像的定位與萃取，及其開閉之辨識，與眼睛影像的定位與萃取，及其開閉之辨識，圖1為本系統的設計流程圖。考量到系統之開發環境必須具備人性化之使用者介面、容易與週邊之硬體搭配，並能迅速建構影像處理模組的特點，我們使用LabVIEW8.0並搭配功能強大的NI IMAQ Vision來撰寫，並選擇影像擷取卡PCI-1411。利用上述軟硬體高整合度的特性，與豐富函式庫的特點，將可使研究人員大幅減少開發之時間，並利用圖形化語言的優勢，設計者可快速自行增加新的辨識模組。

應用介紹：

經過實驗的結果可發現，本系統可偵測到眼睛與唇部的開閉狀態，圖8為當人臉旋轉時所偵測到閉眼、張嘴的結果。

 

結論與建議：  

本研究使用LabVIEW、NI PCI-1411卡為專案開發環境，完成一套人臉正向、偏轉時，能對五官中的眼睛、唇部之開閉來作判斷的人機界面系統，未來可結合醫療輔具為肢障者帶來許多方便。以NI公司所提供的圖控程式語言LabVIEW搭配儀器的使用，可以其人性化之介面讓使用者快速上手，尤其在軟體與硬體間的設定，更是省下許多的麻煩，大幅縮短開發的時間與經費開銷，這對於經費有限之醫療儀控的學術研究者而言，的確有相當大的幫助。

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任 善隆
義守大學電子工程研究所
Tel: 07-6577711
sljen@isu.edu.tw

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