TWI692750B - 海洋哺乳類追蹤系統、方法以及載具 - Google Patents

Abstract

海洋哺乳類追蹤系統包含光學擷取陣列、聲學擷取陣列、記憶體及處理器。光學擷取陣列於光學偵測範圍中擷取載具周圍的影像。聲學擷取陣列於聲學偵測範圍中擷取載具周圍的聲音。記憶體儲存指令。處理器用以存取指令以執行下列步驟：接收影像及聲音；判斷影像中是否有海洋哺乳類的視覺特徵或聲音中是否有海洋哺乳類的聲音特徵；記錄海洋哺乳類的視覺特徵以及聲音特徵；判斷海洋哺乳類的方向；導引載具朝該方向行進；以及依據時間間隔再次判斷該方向，從而追蹤海洋哺乳類。

Description

海洋哺乳類追蹤系統、方法以及載具

本案涉及一種追蹤系統、方法及載具，尤為一種應用於海洋哺乳類的追蹤系統、方法及載具。

近年來，世界各國對海洋生態保育的重視逐漸增加。其中，海洋哺乳類(例如，鯨魚及海豚)的數量對海洋食物鏈的豐富程度更是一種代表性指標。

然而，隨著人類發展需求，許多經濟設施亦須設置於海洋中，例如：鑽油平台、離岸風力發電機等等。然而，設置這些經濟設施時，可能需於海域中進行震測作業以及打樁作業等，該些作業產生的噪音將影響或傷害海域中的海洋哺乳類。

為了在海洋生態以及經濟發展中建立平衡，許多先進國家已建立海洋哺乳類觀察員制度(Marine Mammal Observer,MMO)。於海域中進行作業時，海洋哺乳類觀察員可藉由肉眼或聲納裝置觀察海域中的海洋哺乳類(如鯨豚)出現狀況，若發現海域中有鯨豚出現，可以要求作業暫停，並嘗試紀錄以及追蹤鯨豚，以持續評估於該海域中是否可進行作 業。

然而，在海洋經濟發展快速發展的步調下，海洋哺乳類觀察員的數量無法滿足需求。況且，由於海洋哺乳類觀察員係藉由肉眼觀察海洋哺乳類，或藉由經驗判讀聲納裝置以確認海洋哺乳類，將容易有疏漏的狀況。此外，在夜間時，海洋哺乳類觀察員亦無法藉由肉眼觀察海洋哺乳類。顯然，目前的海洋哺乳類觀察員制度存在著諸多難處。

本案的一實施態樣涉及一種海洋哺乳類追蹤系統。該海洋哺乳類追蹤系統包含一光學擷取陣列、一聲學擷取陣列、一記憶體以及一處理器。該處理器耦接於該記憶體、該聲學擷取陣列以及該影像擷取陣列。該光學擷取陣列用以於一光學偵測範圍中擷取一載具周圍的一影像。該聲學擷取陣列用以於一聲學偵測範圍中擷取該載具周圍的一聲音。該記憶體儲存至少一指令。該處理器用以存取該至少一指令以：接收該影像以及該聲音；判斷該影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵或該聲音中是否有一海洋哺乳類的至少一聲音特徵；若於該影像中確認該海洋哺乳類的至少一視覺特徵或於該聲音中確認該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵，記錄該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵；依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類的一方向；導引該載具向該方向行進；依據一時間間隔確認該影像中的該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵或該聲音中的該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵以再 次判斷該方向，從而追蹤該海洋哺乳類。

本案的另一實施態樣涉及一種海洋哺乳類追蹤方法，應用於一載具。該海洋哺乳類追蹤方法由一處理器自一記憶體存取至少一指令以執行。該海洋哺乳類追蹤方法包含下列步驟：接收一光學擷取陣列於一光學偵測範圍中擷取的該載具周圍的一影像；接收一聲學擷取陣列於一聲學偵測範圍中擷取的該載具周圍的一聲音；判斷該影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵或該聲音中是否有一海洋哺乳類的至少一聲音特徵；若於該影像中確認該海洋哺乳類的至少一視覺特徵或於該聲音中確認該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵，記錄該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵；依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類的一方向；導引該載具向該方向行進；依據一時間間隔確認該影像中的該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵或該聲音中的該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵以再次判斷該方向，從而追蹤該海洋哺乳類。

本案的又一實施態樣涉及一種海洋哺乳類追蹤載具。該海洋哺乳類追蹤載具包含一載具體、一動力裝置、一光學擷取陣列、一聲學擷取陣列、一記憶體以及一處理器。該處理器耦接於該動力裝置、該記憶體、該聲學擷取陣列以及該影像擷取陣列。該動力裝置用以提供動力至該載具體。該光學擷取陣列用以於一光學偵測範圍中擷取該載具體周圍的一影像。該聲學擷取陣列用以於一聲學偵測範圍中擷取該載具體周圍的一聲音。該記憶體儲存至少一指令。該處理器用以存取該至少一指令以執行以下步驟：接收該影像以及該聲音；判斷該 影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵或該聲音中是否有一海洋哺乳類的至少一聲音特徵；若於該影像中確認該海洋哺乳類的至少一視覺特徵或於該聲音中確認該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵，記錄該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵；依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類的一方向；控制該動力裝置使該載具體向該方向行進；依據一時間間隔確認該影像中的該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵或該聲音中的該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵以再次判斷該方向，從而追蹤該海洋哺乳類。

在一實施例中，該處理器係依據一安全距離控制該動力裝置以使該載具體向該方向行進。

在一實施例中，該光學擷取陣列具有複數朝向的複數光學擷取裝置，使該光學偵測範圍全向地涵蓋該載具體周圍。

在一實施例中，該光學擷取陣列中的該些光學擷取裝置具有夜視模式。

在一實施例中，該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵包含該海洋哺乳類的背鰭形狀以及尾鰭形狀中的至少一者。

因此，根據本案之技術內容，本案實施例藉由提供一種海洋哺乳類追蹤系統、海洋哺乳類追蹤方法以及海洋哺乳類追蹤載具，可運作於一海域中，用以於日間及夜間自動地辨識、紀錄並追蹤該海域中的海洋哺乳類，可避免以人員作業所造成之疏漏，進而提升海洋哺乳類生態觀察之效率。

100‧‧‧海洋哺乳類追蹤系統

110‧‧‧光學擷取陣列

120‧‧‧聲學擷取陣列

130‧‧‧記憶體

140‧‧‧處理器

200‧‧‧海洋哺乳類追蹤載具

210‧‧‧載具體

220‧‧‧動力裝置

230‧‧‧光學擷取陣列

240‧‧‧聲學擷取陣列

250‧‧‧記憶體

260‧‧‧處理器

300‧‧‧海洋哺乳類追蹤方法

S310~S370‧‧‧步驟流程

100A‧‧‧大數據監控中心

100B‧‧‧無人船監控中心

D1‧‧‧資料

第1圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類追蹤系統的示意圖；第2圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類追蹤載具的示意圖；第3圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類追蹤方法的示意圖；第4A圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類的視覺特徵的示意圖；以及第4B圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類的視覺特徵的示意圖。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本案之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本案之實施例後，當可由本案所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本案之精神與範圍。

本文之用語只為描述特定實施例，而無意為本案之限制。單數形式如“一”、“這”、“此”、“本”以及“該”，如本文所用，同樣也包含複數形式。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本案，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件或裝置相互直接作實體接觸，或是相互間接作實體接觸，亦可指二或多個元件或裝置相互操作或動作。

關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

關於本文中所使用之『及/或』，係包括所述事物的任一或全部組合。

關於本文中所使用之方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本案。

關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在本案之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本案之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本案之描述上額外的引導。

第1圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類追蹤系統的示意圖。如第1圖所示，在本實施例中，一海洋哺乳類追蹤系統100可包含光學擷取陣列110、聲學擷取陣列120、記憶體130以及處理器140，此處理器140與光學擷取陣列110、聲學擷取陣列120、記憶體130通訊耦接或電性耦接。在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100係設置於一船舶上。在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統的處理器140可包含但不限於單一處理單元或複數微處理器的集成，此單一處理 單元或微處理器的集成可電性耦接於記憶體130，其中記憶體130可為內部或外部記憶體，包含揮發性或非揮發性的記憶體。

在一些實施例中，處理器140可自記憶體130讀取至少一指令並執行該至少一指令，以進一步地實施由該至少一指令所界定的應用程序(例如為後述第3圖的方法300)。為了方便理解，該至少一指令所界定的程序將於後面段落中詳述。於一些實施例中，處理器140可由特殊應用積體電路實現。上述關於處理器140之實施方式用於示例，且各種可實施處理器140的電路或模組等硬體元件皆為本案所涵蓋之範圍。

於各個實施例中，處理器140用以執行一人工智慧演算法，以與上述的應用程序協同運作。於一些實施例中，記憶體130儲存有一預設資料，該預設資料對應該人工智慧演算法的一虛擬模型(例如可為深度學習模型，但本案不以此為限)，該虛擬模型具有關聯於人工智慧演算法的一或多個權重或參數。藉由執行上述的應用程序，處理器140可根據光學擷取陣列110與/或聲學擷取陣列120所蒐集到的資訊訓練並修正該一或多個權重或參數，以提升人工智慧演算法的精確度。如此，於此些實施例中，處理器140可自記憶體130讀取該虛擬模型，以執行人工智慧演算法來有效率地追蹤海洋哺乳類。

在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統的記憶體130除了儲存該至少一指令之外，更可儲存(或暫存)處理器140執行應用程序所需之資料，以及儲存(或暫存)處理器140執行應用程序後產生之資料。

例如，於一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100可更連結至一大數據監控中心100A與/或無人船監控中心100B的至少一伺服器。在執行後續提及的方法300時，海洋哺乳類追蹤系統100可將蒐集到的相關資料D1(例如後述提及的視覺特徵、聲音特徵與/或導引載具之方向等等資訊)回傳到大數據監控中心100A與/或無人船監控中心100B。如此，於一些實施例中，大數據監控中心100A可儲存相關資料D1，以根據這些資料修正或訓練前述的該人工智慧演算法的虛擬模型進而提升自動導航的精準度。再者，於一些實施例中，無人船監控中心100B可將相關資料D1中關於導航方向等等的資訊經由一輸出介面提供給具駕駛相關經驗的導航員，以判別導航方向是否正確，進而提升自動導航的精準度。

在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100中的光學擷取陣列110包含複數個光學擷取裝置(圖中未示)，該些光學擷取裝置可分別對應該船舶的多個方位。該些光學擷取裝置可為一般的數位攝影機、高畫質攝影機等，或為具有夜視模式的微光攝影機、紅外線攝影機、雷射攝影機等。該些光學擷取裝置分別具有一視角，該些光學擷取裝置可分散地或集中地設置於該船舶上，藉此，整合該些光學擷取裝置的視角，可使光學擷取陣列110具有大致上全向性(omnidirectional)地涵蓋該船舶周遭角度的一光學偵測範圍，光學擷取陣列110可藉此獲取該光學偵測範圍當中的影像。例如，在一些實施例中，該些光學擷取裝置可分散地設置於該船舶的船頭、船舷以及船尾等位置，使光學擷取陣列110可整體地擷取該船舶周圍的影 像。在一些實施例中，該些光學擷取裝置可集中且環繞地設置於該船舶上的一相對高點，使光學擷取陣列110可整體地擷取該船舶周圍的影像。應理解，在一些實施例中，光學擷取陣列110中的該些光學擷取裝置的視角以及焦距皆係為可調控的，處理器140可控制該些光學擷取裝置轉動或移動，使光學擷取陣列110仍可整體地擷取該船舶周圍的影像。

在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100中的聲學擷取陣列120包含複數個聲納裝置(圖中未示)，該些聲納裝置可分別對應於該船舶的多個方位。該些聲納裝置可分散地或集中地設置於該船舶上，依據特定的間隔時間向該船舶行進海域的水體中發射不同頻率的聲波並接收相應的回聲，亦可接收水體中的其他聲音，使聲學擷取陣列120可具有涵蓋該船舶周遭水體中的一聲學偵測範圍。在一些實施例中，該些聲納裝置係集中地設置於該船舶的船頭或船尾，使光學擷取陣列110可整體地擷取該船舶周圍的聲音。

如前述，在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100係設置於該船舶上，該船舶可為郵輪、渡輪等大型船艦，或為漁船、快艇等小型船艦，亦可為無人觀測船、無人巡邏艇等無人船艦。在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100中的光學擷取陣列110以及聲學擷取陣列120設置於該船舶上，而記憶體130以及處理器140非設置於該船舶上。其中，處理器140通訊耦接於該船舶上的電子裝置，可與該船舶上的光學擷取陣列110以及聲學擷取陣列120進行單向或雙向的資訊交換。藉此，在該些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100可用以計算並導引該船舶於一海域中行進，進而於該海域中追蹤海洋哺乳類。

應當理解，在一些實施例中，海洋哺乳類(Marine Mammals)係指長時間於海中生活或需要依靠海洋中的資源為生的哺乳動物，例如海獺、北極熊、海牛、海豹、海獅、海象、鯨魚、海豚等等。在一些實施例中，本案的海洋哺乳類追蹤系統100可用以於特定海域中追蹤移動距離相對較長的鯨目海洋哺乳類，例如：鯨魚及海豚。

應理解，本案各實施例僅以海洋哺乳類為例說明，但本案並不以此為限。應當理解，於不同應用中，本案所提供的追蹤載具、系統或方法亦可用於追蹤其他種類的海洋生物。

第2圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類追蹤載具的示意圖。如第2圖所示，在一些實施例中，一海洋哺乳類追蹤載具200可包含載具體210、動力裝置220、光學擷取陣列230、聲學擷取陣列240、記憶體250以及處理器260。在本實施例中，動力裝置220、光學擷取陣列230、聲學擷取陣列240、記憶體250以及處理器260皆設置於載具體210上。類似於第1圖之實施例，此處理器260與動力裝置220、光學擷取陣列230、聲學擷取陣列240、記憶體250通訊耦接或電性耦接。類似於第1圖之實施例中，處理器260可自記憶體250存取至少一指令並執行該至少一指令，以進一步地實施由該至少一指令所界定的應用程序。同樣地，為了方便理解，該至少一指令所界定的程序將於後面段落中詳述。

應理解，第2圖所示的海洋哺乳類追蹤載具200的光學擷取陣列230、聲學擷取陣列240、記憶體250以及處理器260之實施方式以及功能，分別大致相同於第1圖所示的海洋哺乳類追蹤系統100中的光學擷取陣列110、聲學擷取陣列120、記憶體130以及處理器140，故可一併參照第1圖之實施例。

在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤載具200的載具體210可為用以乘載人員之船體或為用以設置裝置的無人船體。對應地，載具體210可具有複數艙體，可用以容納人員或設置裝置。應理解，在一些實施例中，載具體210更包含通訊裝置(圖中未示)、定位裝置(圖中未示)以及警示裝置(圖中未示)等。例如，在一些實施例中，載具體210的通訊裝置更包含衛星(Satellite)網路通訊單元、無線網路(Wi-Fi)通訊單元以及船舶身分辨識(Automatic Identification System,AIS)系統通訊單元等等，藉此，載具體210上的處理器260可藉由上述管道進行資訊傳輸。例如，在一些實施例中，載具體210的定位裝置包含全球定位系統(GPS)單元、導航單元以及電子羅經單元等等，藉此，載具體210上的處理器260可與定位裝置協同運作，以控制載具體210之行進。例如，在一些實施例中，載具體210的警示裝置更包含警示燈號以及蜂鳴器等等，藉此，可向海域中的其他船舶提示該載具體210之位置。

在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤載具200的動力裝置220可包含一供能單元(圖中未示)以及一驅動單元(圖中未示)，其中供能單元係用以向驅動單元提供能源，令驅動 單元推動載具體210於水體中行進。應理解，海洋哺乳類追蹤載具200的動力裝置220可為電動動力裝置或內燃動力裝置。例如，在一些實施例中，動力裝置220的供能單元可包含太陽能板以及鋰電池，動力裝置220的驅動單元可為電動馬達，藉此，鋰電池可供電至電動馬達以推動載具體210於水體中行進，太陽能板可於海洋哺乳類追蹤載具200的航程中為鋰電池儲備電力。在一些實施例中，動力裝置220的供能單元可包含燃油儲備槽，動力裝置220的驅動單元可為內燃引擎，藉此，燃油儲備槽可輸送油料至內燃引擎，內燃引擎燃燒油料以推動載具體210於水體中行進。

在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤載具200中的處理器260可與動力裝置220、光學擷取陣列230、聲學擷取陣列240、記憶體250進行單向或雙向的資訊交換。藉此，在該些實施例中，海洋哺乳類追蹤載具200中的處理器260可控制該動力裝置220，以驅動載具體210於一海域中行進，進而於該海域中追蹤海洋哺乳類。

第3圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類追蹤方法的示意圖。在本實施例中，海洋哺乳類追蹤方法300可由第1圖之實施例所示的船舶導航系統100執行，或由第2圖之實施例所示的海洋哺乳類追蹤載具200執行，是故，可一併參照第1圖或第2圖。詳細而言，在第1、2圖之實施例中，記憶體120(或記憶體250)中儲存有該至少一指令，第3圖所示的海洋哺乳類追蹤方法00即關聯於該至少一指令。處理器140(或處理器260)可自記憶體120(或記憶體250)存取並執 行該至少一指令，藉以實施由該至少一指令所界定的應用程序，該應用程序即對應於此海洋哺乳類追蹤方法300。海洋哺乳類追蹤方法300用以控制一船舶(如第2圖所示的載具體210)於一海域中追蹤海洋哺乳類。再者，如先前所述，於各個實施例中，海洋哺乳類追蹤方法300之流程可搭配處理器140或260執行一人工智慧演算法來實施。在本實施例中，海洋哺乳類追蹤方法300的詳細步驟將於下列段落中說明。

步驟S310：接收一光學擷取陣列於一光學偵測範圍中擷取的一載具周圍的一影像。

在一些實施例中，如第1圖所示，海洋哺乳類追蹤系統100中的光學擷取陣列110包含該些光學擷取裝置，該些光學擷取裝置可分散地或集中地設置於該船舶上，藉此，光學擷取陣列110可大致全向性地涵蓋該船舶周圍的該光學偵測範圍，光學擷取陣列110可持續地於該海域中擷取該光學偵測範圍內的影像。應注意的是，於夜間或能見度較差時，該些光學擷取裝置可切換至夜視模式，使光學擷取陣列110仍可於該海域中擷取該光學偵測範圍內的影像。在一些實施例中，光學擷取陣列110擷取該光學偵測範圍內的影像後，光學擷取陣列110可對影像進行適當的前處理或格式處理以轉換為電訊號，再將電訊號傳輸至處理器140以進行處理。在一些實施例中，光學擷取陣列110擷取該光學偵測範圍內的影像後，光學擷取陣列110可直接轉換影像為電訊號，再將電訊號傳輸至處理器140以進行處理。

類似地，如第2圖所示，海洋哺乳類追蹤載具200 的光學擷取陣列230亦可大致全向性地涵蓋載具體210周圍的一光學偵測範圍。當載具體210於一海域中行進時，光學擷取陣列230可持續地於該海域中擷取該光學偵測範圍內的影像，並將對應於影像的電訊號傳輸至處理器260以進行處理。

步驟S320：接收一聲學擷取陣列於一聲學偵測範圍中擷取的該載具周圍的一聲音。

在一些實施例中，如第1圖所示，海洋哺乳類追蹤系統100中的聲學擷取陣列120具有涵蓋該船舶周遭水體中的該聲學偵測範圍，聲學擷取陣列120可持續向水體中發射聲波，並接收相應的回聲以及水體中的其他聲音。在一些實施例中，聲學擷取陣列120擷取該聲學偵測範圍內的聲音後，聲學擷取陣列120可對聲音進行適當的前處理或格式處理以轉換為電訊號，再將電訊號傳輸至處理器140以進行處理。在一些實施例中，聲學擷取陣列120擷取該聲學偵測範圍內的聲音後，聲學擷取陣列120可直接轉換該聲音為電訊號，再將電訊號傳輸至處理器140以進行處理。

類似地，如第2圖所示，海洋哺乳類追蹤載具200的聲學擷取陣列240亦可大致全向性地涵蓋載具體210周圍的一聲學偵測範圍。當載具體210於該海域中行進時，聲學擷取陣列240可持續地於該海域中擷取該聲學偵測範圍內的聲音，並將對應於該聲音的電訊號傳輸至處理器260以進行處理。

步驟S330：判斷該影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵或該聲音中是否有一海洋哺乳類的至少一聲音特徵。

在一些實施例中，如第1圖所示，海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140自光學擷取陣列110接收對應於影像的電訊號後，處理器140可對該影像進行至少一影像分析程序，以辨識影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵。應理解，由於光學擷取陣列110所擷取的影像主要對應於該海域中水體上之部份，而海洋哺乳類(例如，鯨魚及海豚)較可能顯現於水體上之部份為背部以及尾部。是故，於一或多個實施例中，處理器140主要辨識的視覺特徵可包含海洋哺乳類的背部顏色、背部花紋、背鰭形狀、尾部顏色、尾部花紋或尾鰭形狀中至少一者。為了更佳地理解，請一併參照第4A以及第4B圖，以下將以背鰭形狀以及尾鰭形狀為例說明。

第4A圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類的視覺特徵的示意圖。如第4A圖所示，在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤系統100中的光學擷取陣列110可於該光學偵測範圍中獲取一第一影像(端看該影像獲取時的光線，大致而言，該第一影像的可見程度僅水面上之部份)，該第一影像中包含一海豚的一部份影像。在一些實施例中，該海豚較可能露出水面的部份為背部及尾部，海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140於該影像中主要可辨識的視覺特徵包含該海豚的背鰭形狀以及尾鰭形狀(如第4A圖中框選處)。藉由分析該第一影像中是否有類似該海豚的背鰭形狀以及尾鰭形狀之物體，處理器140可判斷該海豚是否出現於該第一影像中。

第4B圖為基於本案一實施例所繪示的海洋哺乳類的視覺特徵的示意圖。如第4B圖所示，在一些實施例中， 海洋哺乳類追蹤系統100中的光學擷取陣列110可於該光學偵測範圍中獲取一第二影像(大致而言，該第二影像的可見程度僅水面上之部份)，該第二影像中包含一鯨豚的一部份影像。在一些實施例中，該鯨豚較可能露出水面的部份為背部及尾部，海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140於該影像中主要可辨識的視覺特徵包含該鯨豚的尾鰭形狀(如第4B圖中框選處)。藉由分析該第二影像中是否有類似該鯨豚的尾鰭形狀之物體，處理器140可判斷該鯨豚是否出現於該第二影像中。

類似地，如第1圖所示，海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140自聲學擷取陣列120接收對應於該聲音的電訊號後，處理器140可對該聲音進行至少一聲學分析程序，以辨識該聲音中是否有該海洋哺乳類的至少一聲音特徵。應理解，由於聲學擷取陣列120所擷取的該聲音主要對應於該海域的水體中之部份，而海洋哺乳類(例如，鯨魚及海豚)於水體中較可能辨識之特徵係為其叫聲。是故，處理器140主要辨識的聲音特徵可包含海洋哺乳類的叫聲。例如，在一些實施例中，處理器140可依據已知海洋哺乳類的叫聲頻率設置一適應性濾波器，並以此適應性濾波器執行該至少一聲學分析程序，藉此提升該至少一聲學分析程序之效率。

承上所述，在一些實施例中，如第1圖所示，記憶體130中可儲存多種海洋哺乳類的視覺特徵資訊以及聲音特徵資訊，例如上述的海洋哺乳類的背部顏色、花紋、背鰭形狀、尾部顏色、花紋、尾鰭形狀、叫聲等等。藉此，當處理器140執行影像分析程序以及聲學分析程序時，處理器140可自 記憶體130中存取該些海洋哺乳類的視覺特徵資訊以及聲音特徵資訊，從而對光學擷取陣列110獲取的該影像以及聲學擷取陣列120獲取的該聲音進行比對。

類似地，在第2圖之實施例中，海洋哺乳類追蹤載具200的處理器260接收對應於該影像以及該聲音的電訊號後，處理器260可對該影像進行影像分析程序並對該聲音進行聲學分析程序，以辨識影像中是否有該海洋哺乳類的視覺特徵以及辨識聲音中是否有該海洋哺乳類的聲音特徵。

步驟S340：若於該影像中確認該海洋哺乳類的至少一視覺特徵或於該聲音中確認該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵，記錄該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵。

在一些實施例中，如第1圖所示，當海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140判斷影像中有該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵時，或當處理器140判斷聲音中有該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵時，處理器140可執行一記錄程序，以將該海洋哺乳類的相關資訊(包含該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵)儲存於記憶體130中。例如，在一些實施例中，當處理器140判斷影像中有一海豚的視覺特徵(例如，背鰭形狀)時，處理器140可自記憶體130中存取歷史資料。若歷史資料中無關於該視覺特徵之紀錄，處理器140可依據該視覺特徵產生關於該海豚的一第一紀錄，並將該第一紀錄儲存於記憶體130中。在一些實施例中，若記憶體130的歷史資料中有關於該視覺特徵的一第二紀錄，處理器140可於該 第二紀錄中增加該海豚的發現時間。藉此，處理器140可持續追蹤歷史資料中既存的海洋哺乳類並記錄新發現的海洋哺乳類。

類似地，在第2圖之實施例中，當海洋哺乳類追蹤載具200的處理器260辨識影像中有該海洋哺乳類的視覺特徵，或辨識聲音中有該海洋哺乳類的聲音特徵時，處理器260可執行該記錄程序，以將該海洋哺乳類的相關資訊儲存於記憶體250中。

步驟S350：依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類的一方向。

在一些實施例中，如第1圖所示，當海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140判斷影像中有該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵時，處理器140亦可同時判斷該海洋哺乳類的一方向。例如，承前所述，光學擷取陣列110包含該些光學擷取裝置，該影像係為其中至少一光學擷取裝置所獲取，處理器140可依據該至少一光學擷取裝置所指向之角度初步地判斷該海洋哺乳類所在的該方向。進一步地，處理器140可依據該海洋哺乳類的視覺特徵被攝於該影像中的位置再精確地判斷該海洋哺乳類所在的該方向。或者，在一些實施例中，該海洋哺乳類的影像可能同時為不同光學擷取裝置所擷取，處理器140可依據該些光學擷取裝置所設置的相對位置判斷該海洋哺乳類所在的該方向。

另外，在一些實施例中，處理器140更可進一步判斷該海洋哺乳類與該船舶之距離。例如，若光學擷取陣列 110當中包含紅外線攝影機，光學擷取陣列110所獲取的影像中可包含深度資訊，藉此，處理器140可依據該深度資訊判斷該海洋哺乳類距離該紅外線攝影機之距離，再進一步判斷該海洋哺乳類距離該船舶之距離。

在一些實施例中，如第1圖所示，當海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140判斷聲音中有該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵時，處理器140可判斷該海洋哺乳類的該方向。例如，承前所述，聲學擷取陣列120包含該些聲納裝置，該聲音係為其中至少一聲納裝置所獲取，處理器140可依據陣列波束成型法判斷該海洋哺乳類所在的該方向。另外，在一些實施例中，處理器140亦可藉由聲學擷取陣列120進一步判斷該海洋哺乳類與該船舶之距離。例如，處理器140可控制聲學擷取陣列120向該海洋哺乳類所在的該方向發射音波，再依據相應的回聲判斷該海洋哺乳類距離該船舶之距離。

類似地，在第2圖之實施例中，當海洋哺乳類追蹤載具200的處理器260辨識影像中有該海洋哺乳類的視覺特徵，或辨識聲音中有該海洋哺乳類的聲音特徵時，處理器260亦可依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類距離載具體210之距離。進一步地，藉由載具體210上的定位裝置，處理器260可獲取載具體210於該海域中的相對位置或絕對位置。對應地，再依據該海洋哺乳類所在的距離以及方向，處理器260可計算該海洋哺乳類於該海域中的相對位置或絕對位置。在一些實施例中，處理器260可將該海洋哺乳類的相對位置或絕對位置紀錄於記憶體250中，以更新對應該海洋哺乳類的歷史資 料。

於一些實施例中，處理器260可執行人工智慧演算法來分析出步驟S330以及S340中的至少一聲音特徵與/或至少一視覺特徵，並輸出為第1圖的資料D1。藉由反覆執行多次步驟S310至S340，處理器260可得到多筆資料D1，並根據多筆資料D1修改人工智慧演算法對應的虛擬模型內的相關參數。如此，在虛擬模型內的相關參數已根據一足量的資料D1被修改(或訓練)後，處理器260可得到一個較準確的虛擬模型，並根據此虛擬模型執行人工智慧演算法，來自動追蹤海洋哺乳類。

此外，如先前所述，於一些實施例中，在步驟S330以及S340中的至少一聲音特徵與/或至少一視覺特徵可作為第1圖的資料D1，並上傳至大數據監控中心100A。藉由此方式，大數據監控中心100A可蒐集大量的視覺特徵與/或聲音特徵等資訊，以有效地訓練人工智慧演算法所對應的虛擬模型。藉由此設置方式，訓練後的虛擬模型可供多個海洋哺乳類追蹤載具200使用。

步驟S360：導引該載具向該方向行進。

在一些實施例中，如第1圖所示，海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140可依據影像或該聲音判斷該海洋哺乳類距離該船舶之方向以及距離，處理器140可發送關於此方向及距離之電訊號至該船舶的導航裝置，從而導引該船舶保持一安全距離向該方向行進。應理解，該安全距離係為可調的，其目的在於適當地保持該船舶與該海洋哺乳類之間的 相對距離，可以避免驚擾該海洋哺乳類，亦可於該海洋哺乳類轉向時較佳地應對。

類似地，在一些實施例中，如第2圖所示，海洋哺乳類追蹤載具200的處理器260可依據影像或該聲音判斷該海洋哺乳類距離載具體210之方向以及距離，處理器260可直接控制載具體210上的動力裝置220，以導引載具體210保持該安全距離向該方向行進。在一些實施例中，藉由載具體210上的定位裝置，處理器260可獲取該海域中的障礙物(例如，島嶼或暗礁等)資訊。藉此，處理器260可於導引載具體210向該方向行進時針對障礙物進行閃避或繞行，可避免載具體210損毀。

步驟S370：依據一時間間隔確認該影像中的該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵或該聲音中的該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵以再次判斷該方向，從而追蹤該海洋哺乳類。

在一些實施例中，如第1圖所示，海洋哺乳類追蹤系統100中的處理器140可導引該船舶保持該安全距離向該方向行進，藉以對該海洋哺乳類進行追蹤。由於該海洋哺乳類可能改變行進方向，在該船舶的行進過程中，處理器140可依據一時間間隔再確認影像或聲音中的該海洋哺乳類的特徵，從而持續確認該海洋哺乳類的行進方向，藉以避免於該海域中丟失該海洋哺乳類。例如，依據該海洋哺乳類的可能習性(例如，鯨豚換氣時間)，處理器140可依此設定該時間間隔，處理器140依據該時間間隔確認影像中的該海洋哺乳類的特 徵，藉此判斷該海洋哺乳類的行進方向是否改變。

類似地，在一些實施例中，如第2圖所示，海洋哺乳類追蹤載具200的處理器260亦可依據該時間間隔再確認影像或聲音中的該海洋哺乳類的特徵，從而持續確認該海洋哺乳類的行進方向，處理器260可控制載具體210上的動力裝置220，以導引載具體210保持該安全距離向該方向行進，進而持續追蹤該海洋哺乳類。

應注意的是，在一些實施例中，處理器260可同時監測影像中的該海洋哺乳類的視覺特徵以及聲音中的該海洋哺乳類的聲音特徵以追蹤該海洋哺乳類。例如，在一些實施例中，在第一時間點，處理器260辨識出影像中有一鯨豚的尾鰭特徵，處理器260即依據上述方式判斷該鯨豚的距離以及方向，並控制動力裝置220向該方向行進。在第二時間點，處理器260則辨識出自該方向獲取的聲音中有與鯨豚相似的叫聲，處理器260判斷該叫聲可能來自該鯨豚，並持續控制動力裝置220以使載具體210向該方向行進。在第三時間點，處理器260可同時依據該鯨豚的尾鰭特徵以及該鯨豚的叫聲判斷該鯨豚是否轉向，從而持續追蹤該鯨豚。

應注意的是，在一些實施例中，海洋哺乳類追蹤載具200的處理器260可依據上述方式持續追蹤海洋哺乳類，並更新記憶體250當中的歷史紀錄。進一步地，藉由載具體210的通訊裝置，處理器260更可於特定時間將記憶體250當中的歷史紀錄傳輸至遠端伺服器(例如為第1圖中的大數據監控中心100A與/或無人船監控中心100B)，遠端伺服器可儲 存該歷史紀錄。反向地，藉由載具體210的通訊裝置，處理器260亦可於特定時間自遠端伺服器存取資訊以更新記憶體250當中的歷史紀錄。藉由上述方式，海洋哺乳類追蹤載具200可持續地獲取及更新關於海洋哺乳類的最新資訊。

於一些實施例中，處理器260可執行人工智慧演算法來分析步驟S350與/或S370中判斷出的方向是否有效。於初始階段，藉由反覆執行多次步驟S350與/或S370，處理器260可得到多筆資料D1(包含多筆方向資訊)，並根據多筆資料D1修改人工智慧演算法對應的虛擬模型內的相關參數。同樣地，在虛擬模型內的相關參數已根據一足量的資料D1被修改(或訓練)後，處理器260可得到一個較準確的虛擬模型，並根據此虛擬模型執行人工智慧演算法判斷正確方向。例如，於一些實施例中，在步驟S350或S370中所判斷的方向可作為第1圖的資料D1，並上傳至無人船監控中心100B。藉由此方式，無人船監控中心100B可將這些方向提供給導航員判斷是否為有效。如此，在無人船監控中心100B蒐集大量的方向資訊後，可有效地訓練人工智慧演算法所對應的虛擬模型。藉由此設置方式，訓練後的虛擬模型可供多個海洋哺乳類追蹤載具200使用，以提供更準確的追蹤方向。

應當理解，上述海洋哺乳類追蹤方法300的多個步驟僅為示例，並非限定需依照上述示例中的順序執行。在不違背本揭示內容的各實施例的操作方式與範圍下，在海洋哺乳類追蹤方法300下的各種操作當可適當地增加、替換、省略或以不同順序執行。例如，於一些實施例中，相關操作的順序可 依據人工智慧演算法的訓練過程相應調整。

依據上述實施例，應理解，本案提供一種海洋哺乳類追蹤系統100、海洋哺乳類追蹤載具200以及海洋哺乳類追蹤方法300，其可全時地辨識、紀錄並追蹤海域中的海洋哺乳類，避免以單純人員作業所造成之疏漏。若將本案的海洋哺乳類追蹤技術應用於船隊中，並藉由遠端伺服器實現船隊中的即時資料蒐集以及傳遞，本案可建立有效的海洋哺乳類追蹤網路。此海洋哺乳類追蹤網路可與現存的海洋哺乳類觀察員協會以及潛在客戶合作，廣泛地應用於海洋環境探勘作業以及海洋生態保育作業上。

應理解，雖然本案以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧海洋哺乳類追蹤系統

110‧‧‧光學擷取陣列

120‧‧‧聲學擷取陣列

130‧‧‧記憶體

140‧‧‧處理器

100A‧‧‧大數據監控中心

100B‧‧‧無人船監控中心

D1‧‧‧資料

Claims (10)

1. 一種海洋哺乳類追蹤載具，包含：一載具體；一動力裝置，用以提供動力至該載具體；一光學擷取陣列，用以於一光學偵測範圍中擷取該載具體周圍的一影像；一聲學擷取陣列，用以於一聲學偵測範圍中擷取該載具體周圍的一聲音；一記憶體，儲存至少一指令；以及一處理器，耦接於該動力裝置、該記憶體、該聲學擷取陣列以及該影像擷取陣列，用以存取該至少一指令以：接收該影像以及該聲音；判斷該影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵或該聲音中是否有一海洋哺乳類的至少一聲音特徵；若於該影像中確認該海洋哺乳類的至少一視覺特徵或於該聲音中確認該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵，記錄該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵；依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類的一方向；控制該動力裝置使該載具體向該方向行進；以及依據一時間間隔確認該影像中的該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵或該聲音中的該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵以再次判斷該方向，從而追蹤該海洋哺乳類。
2. 如請求項1所述之海洋哺乳類追蹤載具，其 中該處理器係依據一安全距離控制該動力裝置以使該載具體向該方向行進。
3. 如請求項1所述之海洋哺乳類追蹤載具，其中該光學擷取陣列具有複數朝向的複數光學擷取裝置，使該光學偵測範圍全向地涵蓋該載具體周圍。
4. 如請求項3所述之海洋哺乳類追蹤載具，其中該光學擷取陣列中的該些光學擷取裝置具有夜視模式。
5. 如請求項1所述之海洋哺乳類追蹤載具，其中該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵包含該海洋哺乳類的背鰭形狀以及尾鰭形狀中至少一者。
6. 一種海洋哺乳類追蹤系統，包含：一光學擷取陣列，用以於一光學偵測範圍中擷取一載具周圍的一影像；一聲學擷取陣列，用以於一聲學偵測範圍中擷取該載具周圍的一聲音；一記憶體，儲存至少一指令；以及一處理器，耦接於該記憶體、該聲學擷取陣列以及該影像擷取陣列，用以存取該至少一指令以：接收該影像以及該聲音；判斷該影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵或該聲音中是否有一海洋哺乳類的至少一聲音特徵； 若於該影像中確認該海洋哺乳類的至少一視覺特徵或於該聲音中確認該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵，記錄該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵；依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類的一方向；導引該載具向該方向行進；以及依據一時間間隔確認該影像中的該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵或該聲音中的該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵以再次判斷該方向，從而追蹤該海洋哺乳類。
7. 如請求項6所述之海洋哺乳類追蹤系統，其中該光學擷取陣列具有複數朝向的複數光學擷取裝置，使該光學偵測範圍全向地涵蓋該載具周圍。
8. 一種海洋哺乳類追蹤方法，應用於一載具，該海洋哺乳類追蹤方法由一處理器自一記憶體存取至少一指令以執行，其中該海洋哺乳類追蹤方法包含：接收一光學擷取陣列於一光學偵測範圍中擷取的該載具周圍的一影像；接收一聲學擷取陣列於一聲學偵測範圍中擷取的該載具周圍的一聲音；判斷該影像中是否有一海洋哺乳類的至少一視覺特徵或該聲音中是否有一海洋哺乳類的至少一聲音特徵；若於該影像中確認該海洋哺乳類的至少一視覺特徵或於該聲音中確認該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵，記錄該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵以及該至少一聲音特徵； 依據該影像或該聲音判斷該海洋哺乳類的一方向；導引該載具向該方向行進；以及依據一時間間隔確認該影像中的該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵或該聲音中的該海洋哺乳類的該至少一聲音特徵以再次判斷該方向，從而追蹤該海洋哺乳類。
9. 如請求項8所述之海洋哺乳類追蹤方法，更包含：導引該載具依據一安全距離向該方向行進。
10. 如請求項8所述之海洋哺乳類追蹤方法，其中該海洋哺乳類的該至少一視覺特徵包含該海洋哺乳類的背鰭形狀以及尾鰭形狀中至少一者。

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