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光禾感知打破視覺為主的空間思維
攜手夥伴領航室內導航定位的藍海市場

【作者: 吳雅婷】   2020年04月13日 星期一

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光禾感知(OSENSE)是以電腦視覺技術及AI應用為核心的空間識別新創公司,自2017年3月成立至今,已成功建立了多個智慧車站、球場和商場的應用案例。而隱於高人氣與強勁發展動能之下的基石,就是他們在空間理解上的重大突破,以及追求「創造價值」的信念。


「如果說我看得比別人遠,那是因為我站在巨人的肩膀上。」借用牛頓的名言,來描繪光禾感知(OSENSE)在開發空間識別應用時的場景,其實特別有趣,既有即視感般的熟悉感,又有一語雙關的畫面浮現。


因為看得遠,不見得是源於先天賦予的優異視覺,而可能是奠基智慧及經驗累積,在技術上不斷精進、創新與開發應用的結果。光禾感知以創新的空間感知技術為基礎,看到了當前室內定位與導航應用的藍海市場,並持續創造出全新商機。


而這幅「藍」圖的繪圖師,其實是位對電腦視覺技術求知若渴的社會人士。在執起丹青前的他,是行軍國際商場的老戰將,從研發、生產、代理、銷售到客戶服務的產業價值鏈,他都實實在在地奮鬥了一回,因而對企業永續經營之道有了深遠見解。


這位繪圖師就是光禾感知創辦人暨執行長王友光,他感觸頗深地說道:「不論選擇了哪一行創業,我都會以始為終,再以終為始。這兩件事都有比較大的利基,或者說比較深的門檻,但事業才能壯大長久。」



圖一 : 光禾感知創辦人暨執行長王友光(攝影/吳雅婷)
圖一 : 光禾感知創辦人暨執行長王友光(攝影/吳雅婷)

而王友光與電腦視覺技術相遇的起點,便是在產品設計部門。「當時我看到產品透過繪圖軟體進行模擬,建構出從無到有的過程,就對此特別情有獨鍾。」他說。


於是,在公司確定要轉型之際,王友光回到了台灣,決定研究電腦視覺技術,認識了當時任教於台北大學資訊工程學系的黃俊堯教授,他後來也成為了光禾感知共同創辦人暨首席科學家。兩人便持續在技術的基礎上,發散新興應用。


2016年,王友光和研發團隊發現了鐵路的發展契機,於是向泰國鐵路集團BTS提出智慧車站的構想,計畫要建立一套室內導航系統,並結合AR技術,提供旅客停車、乘車、設施位置查詢甚至是購物的整合資訊。儘管似乎有些冒險,這項提議卻頗富新意,更重要的是,計畫最後實現了,並引起產官學界的廣泛關注。



圖二 : 光禾感知與泰國鐵路集團BTS合作,成功開發了智慧車站的室內導航與AR應用。(source:光禾感知)
圖二 : 光禾感知與泰國鐵路集團BTS合作,成功開發了智慧車站的室內導航與AR應用。(source:光禾感知)

而這樣的創新精神,其實也是光禾感知創立的初衷。


在物聯網與智慧化的全球產業趨勢下,數位轉型已成必然,只是台灣多數廠商對於何時轉?如何轉?仍有許多疑問和擔憂,而這些問題的癥結點,其實可能不在業者本身,而是從生態系的角度出發,必須重新定位,創造出產業鏈的新價值。


「我們就在想,要如何將電腦視覺技術結合到產業上。」王友光回憶當時開發AR應用之後,他和研發團隊所深思的問題,而這也是他一直所深信的「以終為始」。但是要怎麼實現呢?


突破對空間的理解 進入數位空間的世界

講到對環境或物件的空間理解,通常直覺上會認定要運用視覺。但光禾感知有不同的看法。


「在進行幾年的研究後,我們認為空間理解不應該只有視覺,應該要融合(fusion)更多能量來源。」王友光指出。


除了視覺,聲波、電波甚至磁場,皆是用來建構3D數位空間的重要媒介。「蝙蝠能夠透過超音波定位,候鳥及某些昆蟲甚至可以偵測磁場來判斷方位,進行大遷徙。」王友光舉例。


利用這些訊號來源來建立數位空間,就能激發定位系統的開發潛力,尤其是室內場域的應用。


以往若以視覺分析技術解決室內定位問題,硬體建置空間選擇性相對受限,例如須將攝影機設在物件/人物上方或視線範圍內,甚至還會受到環境干擾,遇到外物遮蔽時,模擬結果可能會產生嚴重誤差。


利用聲波、電波或磁場的定位系統就可以解決這些問題。運用多元感測來建立數位空間模型,電腦就能更全面考量環境變數,記錄下人類感官不見得能夠感知的能量來源,開啟人類新視野。


光禾感知從2018年開始就進行了磁場研究,2019年則著手研發電波相關的定位技術,並利用毫米波來感測環境中的人和物件。


王友光指出,其實現在的智慧型手機上都有磁場感應器,也有高度和壓力感測元件,再結合雷達技術,就可能實現更全方位的空間重建,除了標示物件位置,還能感知深度。


同步定位與建圖 結合AR技術的智慧演算法

除了在空間理解方面有了重大突破外,光禾感知也成功開發了「室內地圖創建系統」(Vision-Based Indoor Position;VBIP系統)。這套系統結合了SLAM和AR技術,以及光禾感知創研之多元感知功能,實現同時具備空間識別及互動性的室內定位導航應用。



圖三 : 光禾感知結合了感測數據與智慧演算法,為桃園機場開發了室內導航系統,並運用AR技術,提供使用者便利且完整的空間資訊。(source:光禾感知/彙整:CTIMES)
圖三 : 光禾感知結合了感測數據與智慧演算法,為桃園機場開發了室內導航系統,並運用AR技術,提供使用者便利且完整的空間資訊。(source:光禾感知/彙整:CTIMES)

其中,SLAM技術(simultaneous localization and mapping)被廣泛應用在掃地機器人、ADAS、無人機、AR/VR等需要空間定位功能的場景,其特點在於能夠實現同步定位與建圖。因為通常要完成定位就需要地圖,但要建構地圖,就需要物件或人物的位置資訊。


而SLAM技術透過擷取每幀影像的環境特徵(landmark),對連續的平面影像進行分析,整合出裝置或使用者在空間上的位置,再隨著裝置或人移動,重新比對特徵,推算出空間模型。它甚至能夠從2D影像序列中推算出3D模型。


王友光表示,「我們雖然不可能在室內安裝衛星,但我們可以計算出裝設攝影機的適當間距。」這些攝影機再從不同角度感測環境,並運用SLAM技術中的3D重建方法—運動恢復結構(structure from motion;SfM),就能還物重建出3D模型。


目前,SLAM技術多半運用視覺,而光禾感知更結合電波、磁場等感測融合技術來擷取環境特徵,再運用AR技術,設計出使用者友善的介面。


技術結合趨勢 看見未來發展重點

5G、物聯網、人工智慧和邊緣運算,都是未來科技的主要趨勢。而集結這些技術特點的創新應用將能帶來變革。2019年,《日經Business》便把光禾感知列為未來十年能夠改變世界的全球百大企業之一,同時也是台灣唯一獲選的新創公司。


王友光坦言,光禾感知開發的應用和5G、AI和IoT都有高度相關,而他們致力於探討的議題,其實就是智慧場域。


「智慧場域的智慧,源自於打造自動化的操作模式,不論是物件或是人,都能透過演算法和感測器的結合,快速且準確地到達目的地。」王友光指出。


而智慧化的數位空間可以應用在各式場景,且橫跨多元業種,像是車站、球場、展覽館、智慧樓宇,以及更多需要導入自動化及智慧化的實體空間。


王友光表示,數位空間運用在不同空間可能會迥然不同,因為不同空間的本質不同,如此,才能實現應用開發的落地原則。


王友光以棒球場為例。他分析,球員、教練、觀眾、轉播單位都在同一個空間專注於各自的訊息收發,球場其實已經是個生態系,而且比賽結果、營收都已累積出一定的數據量。


透過建立共有的軟體平台,場內外的球迷就能獲得完整的線上及線下資訊;對球員和教練來說,可能得以提高勝率;對轉播單位來說,則可以創造廣告版面。


也就是說,透過訊息數位化和運用智慧場域的概念,不同業種的空間就能被最大化利用,發揮獨有的特性,進而創造出更大的產業價值。



圖四 : 棒球場佔地廣大,即時的訊息傳遞需要新興應用的開發。透過建立AR軟體,以及在球場架設伺服器和感測器,球員、教練、觀眾和轉播單位就能匯集在同一個資訊平台上。圖四~圖六為示意圖。(source:光禾感知)
圖四 : 棒球場佔地廣大,即時的訊息傳遞需要新興應用的開發。透過建立AR軟體,以及在球場架設伺服器和感測器,球員、教練、觀眾和轉播單位就能匯集在同一個資訊平台上。圖四~圖六為示意圖。(source:光禾感知)

圖五 : (source:光禾感知)
圖五 : (source:光禾感知)

圖六 : (source:光禾感知)
圖六 : (source:光禾感知)

軟硬界跨域合作 創造產業價值

「創造價值,其實才是智慧場域的最終目標。」王友光說,「解決現有問題是基本,但要如何將看似雞肋的工作或產業發展出可規模化的商業計畫(scalable project),進而增加營收,這才是智慧所在,也是推動轉型的目的。」


舉凡運輸、運動、批發零售或策展事業,甚至是紡織、製造和科技產業,其實都可能成為智慧場域的應用場域。以紡織業為例,這類傳統的垂直產業雖然相對封閉,但其實也是相對完整的生態系,除了擁有獨立的軟硬體資源外,甚至可能已經累積出大量資料。


王友光回應,我們做的就是利用業主擁有的資源和數據,建立資料庫和演算法,實現降低成本、減少人為誤差並提升生產效率,這個技術轉換的過程也是我們貫徹「以終為始」的方式。


光禾感知營運長馮力文則指出,業主可能已有部分資料,但問題是數據分散,光禾感知的軟體開發工作便是解決這項問題。例如現有的資料是A和C,那麼就要連接A和C,再補上B,並加上E、F和後續的資料。


馮力文則以金銀銅比喻,生產金和銅的工廠可能需要銀來合成某種高價合金,他們可以各自設立新的產品線或開發部門,自行生產銀,也可以尋找專門生產銀的外部廠商,彼此在各自的專業基礎上,維持一定的品質與生產效率,未來甚至還能開發更多種合金,創造共贏的局面。


這個比喻套用在走向模組化與推出解決方案的科技產業,其實顯得格外真實。台灣的硬體生產與研發技術已經達到國際水準,但在推出產品或解決方案等以應用為基礎的市場上,往往會面臨轉型帶來的鉅額成本與技術挑戰。


結合軟硬體界的專業與經驗,就可能是前往新大陸的正確航道。藉著與外部合作、雙方共同開發的商業模式,以技術為基礎的科技產業也能另闢新地,成為新興市場的領航者。


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