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光禾感知打破视觉为主的空间思维
携手夥伴领航室内导航定位的蓝海市场

【作者: 吳雅婷】2020年04月13日 星期一

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光禾感知(OSENSE)是以电脑视觉技术及AI应用为核心的空间识别新创公司,自2017年3月成立至今,已成功建立了多个智慧车站、球场和商场的应用案例。而隐於高人气与强劲发展动能之下的基石,就是他们在空间理解上的重大突破,以及追求「创造价值」的信念。


「如果说我看得比别人远,那是因为我站在巨人的肩膀上。」借用牛顿的名言,来描绘光禾感知(OSENSE)在开发空间识别应用时的场景,其实特别有趣,既有即视感般的熟悉感,又有一语双关的画面浮现。


因为看得远,不见得是源於先天赋予的优异视觉,而可能是奠基智慧及经验累积,在技术上不断精进、创新与开发应用的结果。光禾感知以创新的空间感知技术为基础,看到了当前室内定位与导航应用的蓝海市场,并持续创造出全新商机。


而这幅「蓝」图的绘图师,其实是位对电脑视觉技术求知若渴的社会人士。在执起丹青前的他,是行军国际商场的老战将,从研发、生产、代理、销售到客户服务的产业价值链,他都实实在在地奋斗了一回,因而对企业永续经营之道有了深远见解。


这位绘图师就是光禾感知创办人暨执行长王友光,他感触颇深地说道:「不论选择了哪一行创业,我都会以始为终,再以终为始。这两件事都有比较大的利基,或者说比较深的门槛,但事业才能壮大长久。」



图一 : 光禾感知创办人暨执行长王友光(摄影/吴雅婷)
图一 : 光禾感知创办人暨执行长王友光(摄影/吴雅婷)

而王友光与电脑视觉技术相遇的起点,便是在产品设计部门。「当时我看到产品透过绘图软体进行模拟,建构出从无到有的过程,就对此特别情有独锺。」他说。


於是,在公司确定要转型之际,王友光回到了台湾,决定研究电脑视觉技术,认识了当时任教於台北大学资讯工程学系的黄俊尧??教授,他後来也成为了光禾感知共同创办人暨首席科学家。两人便持续在技术的基础上,发散新兴应用。


2016年,王友光和研发团队发现了铁路的发展契机,於是向泰国铁路集团BTS提出智慧车站的构想,计画要建立一套室内导航系统,并结合AR技术,提供旅客停车、乘车、设施位置查询甚至是购物的整合资讯。尽管似??有些冒险,这项提议却颇富新意,更重要的是,计画最後实现了,并引起产官学界的广泛关注。



图二 : 光禾感知与泰国铁路集团BTS合作,成功开发了智慧车站的室内导航与AR应用。(source:光禾感知)
图二 : 光禾感知与泰国铁路集团BTS合作,成功开发了智慧车站的室内导航与AR应用。(source:光禾感知)

而这样的创新精神,其实也是光禾感知创立的初衷。


在物联网与智慧化的全球产业趋势下,数位转型已成必然,只是台湾多数厂商对於何时转?如何转?仍有许多疑问和担??,而这些问题的症结点,其实可能不在业者本身,而是从生态系的角度出发,必须重新定位,创造出产业链的新价值。


「我们就在想,要如何将电脑视觉技术结合到产业上。」王友光回忆当时开发AR应用之後,他和研发团队所深思的问题,而这也是他一直所深信的「以终为始」。但是要怎麽实现呢?


突破对空间的理解 进入数位空间的世界

讲到对环境或物件的空间理解,通常直觉上会认定要运用视觉。但光禾感知有不同的看法。


「在进行几年的研究後,我们认为空间理解不应该只有视觉,应该要融合(fusion)更多能量来源。」王友光指出。


除了视觉,声波、电波甚至磁场,皆是用来建构3D数位空间的重要媒介。「蝙蝠能够透过超音波定位,候鸟及某些昆虫甚至可以侦测磁场来判断方位,进行大迁徙。」王友光举例。


利用这些讯号来源来建立数位空间,就能激发定位系统的开发潜力,尤其是室内场域的应用。


以往谈到定位系统,往往是透过影像分析,例如全球定位系统(GPS)。然而,视觉定位系统的硬体建置空间选择性相对受限,往往须将摄影机设在物件/人物上方或视线范围内,甚至还会受到环境干扰,遇到天气不隹或外物遮蔽时,模拟结果可能会产生严重误差。


利用声波、电波或磁场的定位系统就可以解决这些问题。运用多元感测来建立数位空间模型,电脑就能更全面考量环境变数,记录下人类感官不见得能够感知的能量来源,开启人类新视野。


光禾感知从2018年开始就进行了磁场研究,2019年则着手研发电波相关的定位技术,并利用毫米波来感测环境中的人和物件。


王友光指出,其实现在的智慧型手机上都有磁场感应器,也有高度和压力感测元件,再结合雷达技术,就可能实现更全方位的空间重建,除了标示物件位置,还能感知深度。


同步定位与建图 结合AR技术的智慧演算法

除了在空间理解方面有了重大突破外,光禾感知也成功开发了「室内地图创建系统」(Vision-Based Indoor Position;VBIP系统)。这套系统结合了SLAM和AR技术,以及光禾感知创研之多元感知功能,实现同时具备空间识别及互动性的室内定位导航应用。



图三 : 光禾感知结合了感测数据与智慧演算法,为桃园机场开发了室内导航系统,并运用AR技术,提供使用者便利且完整的空间资讯。(source:光禾感知/汇整:CTIMES)
图三 : 光禾感知结合了感测数据与智慧演算法,为桃园机场开发了室内导航系统,并运用AR技术,提供使用者便利且完整的空间资讯。(source:光禾感知/汇整:CTIMES)

其中,SLAM技术(simultaneous localization and mapping)被广泛应用在扫地机器人、ADAS、无人机、AR/VR等需要空间定位功能的场景,其特点在於能够实现同步定位与建图。因为通常要完成定位就需要地图,但要建构地图,就需要物件或人物的位置资讯。


而SLAM技术透过撷取每帧影像的环境特徵(landmark),对连续的平面影像进行分析,整合出装置或使用者在空间上的位置,再随着装置或人移动,重新比对特徵,推算出空间模型。它甚至能够从2D影像序列中推算出3D模型。


王友光表示,「我们虽然不可能在室内安装卫星,但我们可以计算出装设摄影机的适当间距。」这些摄影机再从不同角度感测环境,并运用SLAM技术中的3D重建方法运动恢复结构(structure from motion;SfM),就能还物重建出3D模型。


目前,SLAM技术多半运用视觉,而光禾感知更结合电波、磁场等感测融合技术来撷取环境特徵,再运用AR技术,设计出使用者友善的介面。


技术结合趋势 看见未来发展重点

5G、物联网、人工智慧和边缘运算,都是未来科技的主要趋势。而集结这些技术特点的创新应用将能带来变革。2019年,《日经Business》便把光禾感知列为未来十年能够改变世界的全球百大企业之一,同时也是台湾唯一获选的新创公司。


王友光坦言,光禾感知开发的应用和5G、AI和IoT都有高度相关,而他们致力於探讨的议题,其实就是智慧场域。


「智慧场域的智慧,源自於打造自动化的操作模式,不论是物件或是人,都能透过演算法和感测器的结合,快速且准确地到达目的地。」王友光指出。


而智慧化的数位空间可以应用在各式场景,且横跨多元业种,像是车站、球场、展览馆、智慧楼宇,以及更多需要导入自动化及智慧化的实体空间。


王友光表示,数位空间运用在不同空间可能会迥然不同,因为不同空间的本质不同,如此,才能实现应用开发的落地原则。


王友光以棒球场为例。他分析,球员、教练、观众、转播单位都在同一个空间专注於各自的讯息收发,球场其实已经是个生态系,而且比赛结果、营收都已累积出一定的数据量。


透过建立共有的软体平台,场内外的球迷就能获得完整的线上及线下资讯;对球员和教练来说,可能得以提高胜率;对转播单位来说,则可以创造广告版面。


也就是说,透过讯息数位化和运用智慧场域的概念,不同业种的空间就能被最大化利用,发挥独有的特性,进而创造出更大的产业价值。



图四 : 棒球场占地广大,即时的讯息传递需要新兴应用的开发。透过建立AR软体,以及在球场架设伺服器和感测器,球员、教练、观众和转播单位就能汇集在同一个资讯平台上。图四~图六为示意图。
图四 : 棒球场占地广大,即时的讯息传递需要新兴应用的开发。透过建立AR软体,以及在球场架设伺服器和感测器,球员、教练、观众和转播单位就能汇集在同一个资讯平台上。图四~图六为示意图。

(source:光禾感知)



图五 : (source:光禾感知)
图五 : (source:光禾感知)

图六 : (source:光禾感知)
图六 : (source:光禾感知)

软硬界跨域合作 创造产业价值

「创造价值,其实才是智慧场域的最终目标。」王友光说,「解决现有问题是基本,但要如何将看似鸡肋的工作或产业发展出可规模化的商业计画(scalable project),进而增加营收,这才是智慧所在,也是推动转型的目的。」


举凡运输、运动、批发零售或策展事业,甚至是纺织、制造和科技产业,其实都可能成为智慧场域的应用场域。以纺织业为例,这类传统的垂直产业虽然相对封闭,但其实也是相对完整的生态系,除了拥有独立的软硬体资源外,甚至可能已经累积出大量资料。


王友光回应,我们做的就是利用业主拥有的资源和数据,建立资料库和演算法,实现降低成本、减少人为误差并提升生产效率,这个技术转换的过程也是我们贯彻「以终为始」的方式。


光禾感知营运长冯力文则指出,业主可能已有部分资料,但问题是数据分散,光禾感知的软体开发工作便是解决这项问题。例如现有的资料是A和C,那麽就要连接A和C,再补上B,并加上E、F和後续的资料。


冯力文则以金银铜比喻,生产金和铜的工厂可能需要银来合成某种高价合金,他们可以各自设立新的产品线或开发部门,自行生产银,也可以寻找专门生产银的外部厂商,彼此在各自的专业基础上,维持一定的品质与生产效率,未来甚至还能开发更多种合金,创造共赢的局面。


这个比喻套用在走向模组化与推出解决方案的科技产业,其实显得格外真实。台湾的硬体生产与研发技术已经达到国际水准,但在推出产品或解决方案等以应用为基础的市场上,往往会面临转型带来的钜额成本与技术挑战。


结合软硬体界的专业与经验,就可能是前往新大陆的正确航道。藉着与外部合作、双方共同开发的商业模式,以技术为基础的科技产业也能另辟新地,成为新兴市场的领航者。


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