全景攝像機(jī)（亦稱360 度、魚眼攝像機(jī)）在安防市場(chǎng)發(fā)展已經(jīng)超過(guò)10 年，早期因?yàn)橛跋駭偲郊夹g(shù)有專利開(kāi)發(fā)限制、影像線條不準(zhǔn)確等問(wèn)題，影響市場(chǎng)使用意愿。隨著影像傳感器（sensor）分辨率及影像攤平技術(shù)的不斷提升，全景攝像機(jī)的大范圍可視角特性、一臺(tái)抵多臺(tái)、多元操作方式等優(yōu)勢(shì)，也讓市場(chǎng)應(yīng)用更為普遍。
根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)Market Research Future 所發(fā)表的全景攝像機(jī)市場(chǎng)報(bào)告指出，全球全景攝像機(jī)市場(chǎng)從2016 ～ 2022 年將會(huì)有兩位數(shù)以上的成長(zhǎng)率，并預(yù)估其市場(chǎng)總額將會(huì)達(dá)到360億美元。其中，北美市場(chǎng)因犯罪率問(wèn)題，將帶動(dòng)當(dāng)?shù)貙?duì)于高解析、低功耗全景攝像機(jī)的需求。
全景攝像機(jī)特色、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用
以全景攝像機(jī)的技術(shù)來(lái)看，主要有兩大特點(diǎn)：
1、攤平方式：全景攝像機(jī)的攤平技術(shù)大致可分為硬件解析跟軟件解析兩種。早期軟件攤平技術(shù)因算法龐大，非常消耗計(jì)算機(jī)CPU資源，反而容易造成監(jiān)控軟件的不穩(wěn)定。因此開(kāi)始有芯片廠商投入硬件攤平技術(shù)的開(kāi)發(fā)，包括：安霸、海思等廠商都有推出相關(guān)芯片。
2、照攝角度：搭配魚眼鏡頭，依據(jù)攝像機(jī)裝設(shè)位置進(jìn)行180 度（墻面、走廊、接待處）或360度（天花板、地板) 視角的圖像處理。魚眼鏡頭的立體視角往往大于半個(gè)球形視野，在設(shè)定攝像機(jī)原生光軸為攝像機(jī)方向前提下，除了可以觀察到前方的影像外，也可以看到包含上、下、左、右的影像視訊，以及任何選定的空間方向觀察視野景物。專利期限已過(guò)的USPTO 5185667 詳細(xì)揭露由理想投射模型來(lái)演繹選定參考特定方位角度的針孔正規(guī)影像的方法學(xué)，這是時(shí)下到處可及的360 度魚眼球形攝像機(jī)演繹模型的技術(shù)數(shù)據(jù)。
基于上述特點(diǎn)，全景攝像機(jī)也因而展現(xiàn)其較一般監(jiān)控?cái)z像機(jī)更為突顯的優(yōu)勢(shì)，包括：
超廣角監(jiān)控：由于全景攝像機(jī)能提供180度甚至360度全視野的影像范圍，可以避免傳統(tǒng)固定鏡頭攝像機(jī)限定視角，而產(chǎn)生監(jiān)控死角的問(wèn)題。
降低攝像機(jī)建置成本：一臺(tái)全景攝像機(jī)能夠提供大范圍環(huán)場(chǎng)影像，可大幅降低固定鏡頭攝像機(jī)總體裝置成本。
此外，車用系統(tǒng)是另一個(gè)較普遍使用全景攝像機(jī)的場(chǎng)合，目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品主要是利用大視角針孔攝像機(jī)取得影像，再進(jìn)行簡(jiǎn)單的影像調(diào)整，較未能發(fā)揮環(huán)周或環(huán)球場(chǎng)域的特性，也因此仍有失真影像的情況出現(xiàn)。
突破：如何完美呈現(xiàn)小空間全景影像？
事實(shí)上，目前的全景（魚眼）攝像機(jī)幾乎找不到在小空間（對(duì)象）的應(yīng)用實(shí)例，這是來(lái)自現(xiàn)有成像的建模方法一般會(huì)把攝像機(jī)裝置當(dāng)成一個(gè)參考點(diǎn)，而了減低建構(gòu)入射光路途徑的角度偏差，經(jīng)常必須使用在比較大的空間，這也呼應(yīng)了目前全景攝像機(jī)適合應(yīng)用于廣大場(chǎng)域的特色。
然而，明志科技大學(xué)工程學(xué)院電子系暨智能醫(yī)療研究中心「全景影像監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室」（MOILAB）參考 I- 565735 及I- 565736實(shí)作MOIL-A 及MOIL-B 算法的儀器裝置，以自行發(fā)展專用的AI 機(jī)械學(xué)習(xí)模塊來(lái)對(duì)一般全景攝像機(jī)執(zhí)行自由投射模式建模，能將低價(jià)位的魚眼相機(jī)影像映像成符合于理想核心模型的球形坐標(biāo)表面，用來(lái)擴(kuò)展全景攝像機(jī)的技術(shù)應(yīng)用范疇。
MOIL-A：不限魚眼鏡頭，亦可呈現(xiàn)全景畫面
MOIL-A是根據(jù)I565735 所揭露的「離散式自由投射模型」為基礎(chǔ)，所開(kāi)發(fā)出的全景（魚眼）影像成像系統(tǒng)?！鸽x散式」意指任何的一個(gè)像素（像素）點(diǎn)都能結(jié)合對(duì)應(yīng)的入射光線路徑，來(lái)組成一具有虛擬焦距的單點(diǎn)針孔攝像機(jī)?！缸杂赡Ｐ汀故侵赣跋衿矫娴母鱾€(gè)像素的該單點(diǎn)與針孔單點(diǎn)攝像機(jī)互相獨(dú)立，而且規(guī)格是容許自由變異的。而基于上述理論制作的「MOIL-A」，是以外界一個(gè)實(shí)體絕對(duì)坐標(biāo)為原點(diǎn)，藉由開(kāi)發(fā)裝置及專屬用途的機(jī)械學(xué)習(xí)方法引導(dǎo)每個(gè)像素尋找自己專屬的入射光路徑的空間絕對(duì)坐標(biāo)，是跳脫一般將平面影像的組成，解釋映像到專一圓形函數(shù)投射模式的建模方法。因此，MOIL-A不限于處理一般的魚眼裝置，而適合用來(lái)建模各類自由規(guī)格的鏡頭，例如：仿生（Bio-inspired）人體神經(jīng)的非典型圓形函數(shù)瞳孔鏡頭。
MOIL-B：自創(chuàng)EPB 機(jī)械學(xué)習(xí)法
MOIL-B 是根據(jù) I565736 內(nèi)容并延申自創(chuàng)EPB（Emsembled Progressive Boost）機(jī)械學(xué)習(xí)方法學(xué)，用來(lái)評(píng)估常見(jiàn)的將圓形投射函數(shù)當(dāng)成回歸模型的適用性質(zhì)。實(shí)務(wù)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室可及的全景攝像機(jī)，發(fā)現(xiàn)跟完美模型都有些不規(guī)則的差異?？v然如此，MOIL-B演繹得到的特性焦距卻可以非常接近規(guī)格書所公布的規(guī)格。因此，MOILA-B 不受前面既有技術(shù)的限制，即能處理到5cm紙盒或是管狀對(duì)象，且不需采用針孔模式出發(fā)的立體度量學(xué)（stereoscope）程序，直接以魚眼影像的視角編碼內(nèi)容來(lái)執(zhí)行3D 影像度量，能滿足更細(xì)微空間（例如：內(nèi)視鏡）的全景影像攫取需求。
【本文作者張創(chuàng)然為明志科技大學(xué)工學(xué)院電子工程系助理教授，其帶領(lǐng)之「全景影像監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室」10 多年來(lái)潛心研究「MOIL 全景（魚眼）影像技術(shù)，并取得多項(xiàng)重大成果?！?/strong>
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