日本東京大學發表革命性高速即時動態光雕投影技術，扭曲變形的衣服一樣能投影|數位時代 BusinessNext

日本東京大學發表革命性高速即時動態光雕投影技術，扭曲變形的衣服一樣能投影

先前光雕投影有些限制：被投射物必須是不會變形的剛體。然而日本東京大學的石川渡邊研究室突破了這項侷限，發表了新成果──「以高速投影到動態變形非剛性表面的投影方法」。

光雕投影（或稱 3D 投影映射）是這幾年來大型表演活動中常被運用的新興技術，透過光雕可以改變建築物或者任何物體的外觀，把現實世界中平淡無奇的物體變得如夢如幻，大開觀眾的想像空間。不過，當前的光雕投影有些限制：被投射物必須是不會變形的剛體。而在上周，日本東京大學的石川渡邊研究室突破了這項侷限，發表了新成果──「以高速投影到動態變形非剛性表面的投影方法」。

在進入正題之前，先大略介紹一下光雕投影。簡單說，就是準備很多很多台的投影機，圍繞在一棟建築物的四周，然後用電腦控制這一大堆投影機，在晚上投影到建築物上，將建築物當做畫布，做出種種絢麗的表演。演出過程要考量到建築物是立體的，必須考量投影到的表面不是平的，得用電腦把投影的畫面事先針對每一台投影機要投射到的地方，算出對應的變形，才能投影出去。可以是在上面畫東西，也可能是天馬行空地把建築物變成完全不同的東西等。關於實際的作品，筆者推薦非常經典的《2012 東京光之祭典》或者日本萬代玩具公司出的一場表演的迷你版 HAKO VISION（用手機就可以欣賞）。

而這樣的技術，僅限於事先做好的靜態影片內容與靜態投影環境，東京大學的石川渡邊研究室不滿足於此，企圖克服這樣的限制，進行了動態光雕投影的研究。動態光雕投影的困難，是要捕捉真實世界「布幕」的動態即時變形，隨即低延遲地調整好要投影的虛擬影像，使投射出去以後，讓我們的視覺感官覺得吻合、沒有破綻。這最基本需要一台畫面更新率高、低延遲的投影機，於是該實驗室就自行開發了高速投影機「DynaFlash」，它在 8bit 色階（一個點可以有 256 色）時更新率高達 1000FPS，最低延遲（latency）才 3 毫秒（ms）。

有了這個基礎以後，更進一步要處理最有挑戰性的部分：如何正確投射影像到非剛性不斷形變甚至有遮蓋情形的「布幕」上呢？如果用即時影像辨識技術的話，是來不及的。石川渡邊研究室提出了這樣的新方法──「可變形點陣標記」（ Deformable Dot Cluster Marker，DDCM），這個做法類似 AR 擴增實境的概念，是用紅外線才看得到的墨水（人眼看不到），在衣服上面事先印好特定的點陣標記圖後，即使目標物發生大變形或者遮擋，DynaFlash 投影機的感應器也能穩定地在 1,000fps 下即時「看到」目標物上的點陣標記，以投射出正確的變形後畫面。

使用這些基本技術，包括 DynaFlash 和 DDCM，就可以在變形非剛性表面上進行新式的動態投影映射了。在石川渡邊研究室的展示影片中，可以發現翻轉、扭曲、移動、伸縮都難不倒，由於投影和感測都是以 1,000fps 的速度在運作，就好像投影的圖案本來就是印在衣服上般地自然。更特別的是，可變形點陣標記可以是複數的，也就是說這讓投影機可以靈活地「辨識」出不同的目標物，而同時加以投影出不同的圖案。

在應用上，可以想像演唱會表演時，偶像歌手穿著一件單色白淨的衣服，不用實際的換裝，就可以變換出一件又一件的不同衣裝；不用拜師學數十年學習高難度的川劇變臉技術，臉上只要戴著一張純白的面具，就可以一張又一張的不斷翻臉。非娛樂的應用方面，不用開刀，投影出內臟器官到人體上，輔助醫學院教學應該也是可預見的應用。真期待這項技術的後續發展呢！

本文授權轉載自：科技新報

在少子化與高齡化的雙重夾擊下，台灣勞力結構正面臨前所未有的嚴峻挑戰，預估從2020至2030年間，15至64歲的勞動人口將減少約10.3％。「缺工」不再是短期波動，而是長期影響各行各業的結構性危機，尤以高度依賴人力的清潔產業為甚。

然而在後疫情時代，社會對場域的衛生標準只增不減，加上大型商場、交通樞紐、物流中心與高科技廠房的建設面積每年持續擴增，清潔人員招募困難且年齡漸趨中高齡，有限人力難以扛起龐大的日常清潔工作。

面對亟待填補的市場空缺，全球清潔設備領導品牌德國凱馳，憑藉深厚的專業底蘊與嚴謹的研發標準，首次在台推出「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」，為台灣大型商用場域提供劃時代的智慧清潔解方。

凱馳總經理李恒毅強調，「KIRA BR 50並非要取代清潔人員，而是建立更省時省力的『人機協作』模式。」在傳統模式下，清潔人員必須拖著重達數十公斤的水桶與設備，在大面積區域來回奔波，耗時費力。有了KIRA BR 50後，機器人能精準且獨立承接大面積地板的頻繁清掃與洗刷，讓清潔人員將珍貴時間與專注力轉移至桌面、扶手及高接觸頻率的精細區域清潔，大幅減輕第一線負擔。

集結百年洗地技術與智慧科技，四大特點樹立清潔標竿

事實上，市場不乏新創科技公司推出清潔機器人，但凱馳業務總監李敍均指出，大多新創公司擅長科技部分，但對於「如何把地洗乾淨」的清潔本質缺乏經驗。德國凱馳成立近百年來，早已是這方面的專家，歷經總部反覆打磨，KIRA BR 50結合凱馳的專業工藝與前沿科技，以四大特點樹立智慧清潔標竿。

首先是「高效清潔」，相較一般清潔機器人使用盤刷，容易讓污垢在地面旋轉滯留，KIRA BR 50採用獨家滾刷技術，一次完成預掃、收集垃圾、洗地與擦乾，搭配側刷貼近牆角，完成零死角邊緣清潔。每分鐘超過1300轉的高轉速刷頭，加上業界最高刷壓，大幅提升清潔效果，最高每小時可自主清潔高達2365平方公尺，相當於5.6座籃球場，一小時即可完成約兩次台北車站大廳的清潔作業，非常適合面積廣大的車站、機場、物流中心等大型場域使用。

第二是「極致安全」，隨著智慧設備進入高科技產業與政府機關等敏感場域，企業對設備安全與隱私防護的要求也日益提高，KIRA BR 50配備「3D點陣式影像偵測技術」，當機器人在環境感知與避障時僅呈現去識別化的點陣雲，不記錄或上傳實體影像，從源頭杜絕案場影像與隱私資訊被記錄或外洩的疑慮。此外資料傳輸裝置均支援AES-256位元高規格加密，並通過IEC與Syss等多項國際認證的自主導航、電氣安全與防駭客入侵設計，領先競品，建立清潔機器人極致安全的新標準。

第三是「解放人力」，大面積且重複的洗地工作交給機器人後，第一線員工便能投入更多需要專業服務的細緻清潔工作；同時搭配四合一自動工作基站，能自動高速充電、補充清水、排放汙水、清洗水箱，讓清潔人員更加省事。

第四是「友善操作」，考量許多清潔人員為中高齡族群，機身特別以簡單顏色和圖形化介面標示清潔人員可獨立操作的簡易按鈕，直覺易懂。針對開放式大面積，僅需人工操作一次，機器人便可在短時間內自主完成地圖掃描與路徑規劃，並具備智慧記憶功能，能自動回補因臨時障礙物而漏洗的區域，無須專業工程師提前設定地圖與電子圍籬，大幅降低使用門檻。

第一線清潔龍頭實測驗證，人機協作打造清潔新紀元

這套智慧清潔方案在正式推向市場前，也已在台灣機場等第一線大型場域實地驗證，與凱馳合作長達10多年的台灣清潔產業龍頭——信實集團，正是這場科技變革的最佳見證者。

信實集團承攬機場、車站等眾多大型公共標案，對設備品質與安全極為挑剔，信實集團副總經理趙雪吟坦言，「服務業缺工已經是全面性挑戰，第一線清潔產業長期面臨人力招募困境，引進自動化設備是不可逆趨勢。」

早在一、兩年前他親赴德國凱馳，看到KIRA BR 50後，便非常期待正式在台上市的一天。此次信實率先參與驗證，對KIRA BR 50展現出的穩定度與清潔效率印象深刻，不僅能高效自主洗地，完成後還會返回工作站維護充電，讓有限人力集中於精細工作上。

趙雪吟也特別強調，公家機關與大型企業標案對設備的製造品質、電氣安全與資安防護有嚴格標準，凱馳耗費數年進行嚴謹測試與多項國際認證，正是信實能放心將機器人引入重要案場的關鍵，期望未來導入至更多大型公共場域。

隨著KIRA BR 50正式登台，凱馳不僅為缺工時代提供最佳解方，也展現作為全球清潔設備領導品牌的前瞻視野，敏銳洞察清潔產業缺工、高齡化的必然趨勢，從第一線人員與企業實際需求出發，提前佈局研發對應智慧產品。未來凱馳將持續以領航者之姿，引進多元的專業清潔機型，讓「人機協作」不再只是前瞻概念，而是兼顧品質、安全與人本價值的最佳幫手，全力助攻台灣清潔產業邁向更高效、智慧、也更有溫度的全新紀元。