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
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

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)。

DynaFlash.jpg
DynaFlash 投影機

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

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從切菜到乾燥加工!宜展如何結合桃園市政府創業資源,以AI開拓農產加工第二成長曲線?
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走進蔬果加工廠,同樣是100公斤高麗菜,最後能做出多少成品?答案不見得相同。氣候、產地與品質影響原料條件,客戶要求的切法、重量與交期也各不相同。對曾任科技業研發主管十多年的宜展科技農業執行長林佑澤而言,這是與科技製造截然不同的世界。

「農業部分全部都不一致。」林佑澤以青江菜為例,即使機械手臂已經訓練好辨識特徵,面對形狀各異的蔬菜,仍難以判斷該從哪裡抓取。農產品的天然變數,卻得面對學校團膳、連鎖餐飲、航空空廚等企業客戶對品質與交期的要求。如何讓加工流程穩定運作,成為宜展投入數位轉型的起點。

從紙本、LINE到數據,先把現場經驗留下來

目前宜展一年處理數千噸蔬果、服務超過120家企業客戶,業務涵蓋採購、截切、清洗、包裝與配送。林佑澤觀察,農產加工的關鍵經驗往往掌握在資深員工手中:該買多少菜、原料損耗多少、訂單增加又該安排多少人力,都仰賴現場判斷。

「主要就是把人的經驗變成數據。」林佑澤說。過去客戶透過LINE或紙本下單,現場靠人工整理訂單、對照不同客戶的加工規格;如今宜展利用AI辨識訂單內容並匯入ERP,再依客戶、品項與規格進行標籤化派工。製程則透過QR Code記錄原料投入量與成品產出量,逐步掌握各環節的加工損耗。

接下來是整理現場的判斷依據。林佑澤透過與資深員工對談,了解採購、派工與品管的作業方式,再利用AI協助找出規則、建立SOP。AI整理出的流程仍須由現場人員逐項確認、修正,才能實際執行。

品質管理也在持續改善。傳統金屬檢測器難以辨識菜蟲、橡皮筋等非金屬異物,宜展正與技術夥伴規劃導入AI影像辨識,輔助產線末端檢查。林佑澤表示,每批農產品品質不同,比起單看良率,他更重視客訴是否減少。隨著訂單與製程資訊逐步累積,宜展也希望進一步建立需求預測、採購建議與生產排程模型,減少營運對資深員工個人經驗的依賴。

不只把菜切好,乾燥加工尋找第二成長曲線

除了改善截切本業,宜展也開始發展乾燥加工。學校團膳在寒暑假面臨需求波動,生鮮蔬果則有保存期限短、價格易受產季影響等限制。林佑澤希望藉由乾燥技術延長農產品保存期限,開拓附加價值更高的加工業務。

不過,乾燥同樣有依賴經驗的問題。傳統做法是太乾就降低溫度、縮短時間,不夠乾就反向調整。每批原料的水分與成熟度不同,反覆試做不僅增加成本,也難以維持品質一致。「品質目標沒有設定的話,前面的製程參數就不知道怎麼調整。」林佑澤將過去研發車用面板的思維帶進農產加工:先決定產品希望達到的口感、含水率與水活性,再回頭檢視原料成熟度、截切厚度及乾燥參數等條件。

團隊進一步結合不同乾燥技術、自行改造設備,並接洽桃園的設備業者合作。林佑澤曾比較其他地區的設備,最後選擇設備構造、乾燥均勻度與可靠度較符合需求的桃園業者。宜展也持續累積製程參數,希望未來透過AI找出適合不同原料的乾燥曲線,減少反覆試做。

「我們主要還是要做代工,想要做一個功能性的原料平台。」林佑澤說,果乾目前更像是展示技術能力的產品,未來希望將服務延伸至辛香料、中藥材、太空食品、超級蔬菜及寵物食品等領域。現階段宜展主要營收仍來自蔬果截切本業,乾燥事業尚未形成主要收入。未來若能建立穩定的乾燥製程與代工能力,宜展便有機會從既有蔬果供應鏈,切入附加價值更高的食品原料市場。

從彰化走向桃園,驗證營運方法能否跨區複製

隨著加工流程逐步數位化,宜展也開始思考,這套管理方法能否帶到彰化以外的場域。

參與桃園市政府青年事務局天際線加速器及Meet桃園+後,宜展擴大與桃園產業生態系的連結。林佑澤提到,天際線協助邀集不同局處了解團隊需求,並提供資源媒合機會。宜展也開始與桃園市農會及在地農民合作,增加北部原料來源。這項合作不只拓展了供應來源,更成為宜展因應極端天候、穩定供貨的重要助力。林佑澤回憶,先前中南部連日降雨,蔬菜供應受到影響,宜展便從北部調度蔬菜,以不同產區互相支援,降低天候對供貨的衝擊。此外,團隊也透過天際線資源,獲得參與日本國際伴手禮設計競賽的輔導,並成功榮獲金賞獎肯定,除了展現產品的創新與設計實力,也為宜展拓展海外市場、提升國際能見度創造更多機會。

下一步,宜展規劃以桃園大溪作為第二個驗證場域,將彰化累積的資料、SOP與加工管理經驗,轉化為可複製、可優化的營運管理模式,帶到不同產地、供應鏈及人員條件下驗證。林佑澤指出,未來若要跨區域擴張,不可能每到一個新地方,就把原有團隊整批搬過去。因此,宜展希望將資深員工的實務經驗,轉化為標準化流程與數據模型,結合AI進行生產排程、資源配置及營運決策,讓新場域能依據當地條件快速調整,降低對特定人員經驗的依賴。

從彰化到桃園,宜展接下來要驗證的,是這套從傳統農產加工現場整理出來的管理方法,是能夠跨區域複製、快速部署並持續優化的農產加工營運系統。 長期目標是降低新場域的建置成本與管理複雜度,提升擴張效率,讓傳統農產加工業具備規模化發展的能力。

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