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應用投票演算法之語者確認系統研究

本論文使用一種新的分數計算方法—投票演算法(Voting)，藉由此方法應用於語者確認系統上，使得語者確認系統的效能得到提升。 本論文將投票演算法與分數正規化(Test Normalization)結合，提出了四種新的語者確認系統架構，其中以改善混合式語者確認系統可以達到最大改善。實驗結果顯示，系統性能可達最好的相等錯誤率及決策成本函數為9.28%和0.1132，比起傳統的語者確認系統的效能12.53%和0.1534，改善了3.25%和0.0402；比起分數正規化式語者確認系統的效能9.87%和0.1154，改善了0.59%和0.0022。 本論文利用新的分數計算方法Voting，所提出的語者確認系統架構可以輔助分數正規化式語者確認系統，提供語者資訊，使系統性能達到改善。

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特徵自我選取方法運用於多頻譜MRI影像之分類

核磁共振技術(Magnetic Resonance Imaging, MRI)為現今臨床上重要的檢測技術，其核磁共振技術最大優點是對人體不具侵襲性，且可以多方向掃描，並提供三度空間、高對比度的影像。可有利於醫師對疾病的診斷更加準確，以提高治療的正面效果。當一病人被安排做MRI造影後，對人體某一器官切面部位，會產生一系列的多頻譜影像(multi-spectral image)。如果把一系列的切面影像疊在一起組合而成後，便形成人體一個立體的三維結構。醫師就藉由這個立體結構得到一些醫學診斷的資訊，如器官的形狀、位置與體積大小。雖然經由多頻譜影像可獲得更多的資訊，但也造成病理判讀上的困擾。因此，我們將這些多頻譜影像經過精準的轉換法處理後，形成單一強化組織影像讓醫生更容易的對病理做診斷。 此篇論文提出了一個新特徵自我選取的方法，Target generation process(TGP)。並將TGP合併於Linear Discriminant Analysis (LDA) 與 Support Vector Machine (SVM)兩方法。我們稱此兩方法為Unsupervised Linear Discriminant Analysis (ULDA) 與 Unsupervised Support Vector Machine (USVM)。利用ULDA(或USVM)來強化出腦中的CSF(cerebrospinal fluid),白質(White Matter)以及灰質(Gray Matter)三大組織，使醫生做診斷時更加有效率。因此我們的工作即在研究如何從多頻譜MRI影像中，將腦部的主要組織(如CSF、WM、GM)給強化出來，且亦有一套方法來評比這些方法的可行性與強健性。

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使用低壓量測方法之連續血壓量測系統

本論文以長時間連續血壓量測為目的，發展出藉由低度壓力的量測方式加壓於手腕上，以偵測脈搏振幅訊號，進而將此訊號導入本研究當中推導出具有血壓動態追蹤功能之低壓轉換公式，實現低壓連續量測系統。 本系統的量測介面由LabVIEW 7.0規劃完成，並搭配National Instruments USB-6009資料擷取卡，做數位輸出以及類比輸入的工作。壓力感測器的輸出信號包括壓脈袋洩壓過程的信號，以及脈搏振盪的信號，這兩種信號必須透過濾波以及放大電路的設計與之分離，分別傳送到兩個類比輸入通道，以進行血壓參數的計算。 經過實際測試的數據分析，本系統證實了使用低度壓力方式，量測連續血壓的可行性，並且實現了具有血壓動態追蹤功能之低壓連續量測系統。未來可以本系統為基礎，加以改進發展出可攜式二十四小時連續血壓監測儀，以提供更多血壓資訊給學術研究以及臨床醫學上使用。

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非接觸式生物組織電導率成像系統

自從生物組織電導率影像被發表以來，電導率影像被視為一種非侵入式監測、可長時間監測、無輻射性傷害、具攜帶性以及成本低廉的醫學影像技術。本論文設計並製作的高性能非接觸式生物組織電導率成像系統利用磁感應原理以非接觸式的方式來成像，非接觸式電導率成像具有成像機構簡單、高安全性、高可靠性…等優點。成像系統包含非接觸式電導率感測器、成像平台、訊號產生器、鎖相放大器以及資料擷取/控制界面卡。在實驗中，吾人以靈敏度與空間解析度兩項指標來評估感測器性能，並對多種生物組織進行一維空間剖面掃描以及二維空間成像來評估系統實用性。實驗結果顯示本系統之感測器具有高靈敏度與高空間解析度，而且二維空間的生物組織電導率成像結果，可以成功的辨識生物組織中電導率相異的部分，比起國內外相關研究的成像結果均有所提升。最後，本論文提出以可重組態儀器架構將本成像系統整合成可獨立運作的單一系統，降低各個分散儀器間接線過長與過多所產生的雜訊以期提升成像品質，並且改善實驗操作之方便性以期縮短成像時間。整合後的成像系統除了驗證此架構之可行性外，也改善本系統之穩定性與操作性。

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旋轉式電阻抗斷層攝影系統性能改善與應用

電阻抗斷層攝影術(Electrical impedance tomography, EIT)為新一代的醫學成像技術，具有低成本、可攜與可長期連續監控的優點。本論文將以高精確度、高分辨率的阻抗成像及加快成像速度為主要目標，針對原有的旋轉式電阻抗斷層攝影術(Rotary Electrical impedance tomography, REIT)系統性能做進一步的改善，並實現一個應用快速牛頓單步誤差重建(Fast Newton’s One-Step Error Reconstructor,FNOSER)動態演算法之旋轉式電阻抗成像系統。本文主要工作如下: (1)設計一新型複合式電極結構，改善系統易受雜訊干擾與銅電極氧化的影響，增加原始訊號可靠度，提高系統量測的精確度。 (2)分析相鄰、交叉、相對三種資料擷取法之性能，進一步提出修正式相鄰法，可改善成像分辨率，提高影像品質。 (3)應用快速牛頓單步誤差重建演算法，作為REIT系統的重建演算法。改善旋轉式電極系統在計算Jacobian 矩陣和反矩陣相當耗時的問題，加快成像速度。 (4)針對工業處理槽的程序監控應用上，由REIT系統模擬導電邊界之環境，進行鹽水槽阻抗成像實驗。

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模糊動態系統之分段區域控制

本篇論文在Takagi-Sugeno (T-S) 模糊系統下探討穩定分析與控制器設計，結合模糊區域概念和分段式Lyapunov穩定準則來設計模糊控制器，稱之為分段T-S模糊區域控制器。我們利用模糊區域概念將原來的子系統切割成數個模糊區域，當輸入的瞬間只會有一個模糊區域被觸發。一般利用T-S模糊區域概念所設計之控制器，必須要求出共同的正定矩陣以滿足系統穩定準則。但是，若一非線性系統是由許多的模糊規則數所組成，則共同 可能會難求出。於此，本篇論文利用分段Lyapunov穩定準則只需求出各區域裡的個別正定矩陣，如此降低了判定方法的保守性，分段Lyapunov穩定準則以線性不等式(LMIs)表示，並藉此演算法算出個別區域的Lyapunov 矩陣及區域控制器。 因為分段T-S模糊區域概念有著簡化設計降低保守性及容易實現的優點，所以延伸分段Lyapunov穩定準則與模糊區域概念在不確定系統及觀察器的設計上，目的就是處理模糊區域的強健控制問題及設計對應於每一個模糊區域的觀察增益值，使得整個T-S模糊區域系統得以漸近穩定。再者，我們將利用數個數值例子來說明本論文理論的有效性。

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砷化鎵增強/空乏型雙閘極高電子遷移率電晶體於微波/毫米波放大器設計

隨著無線通訊的快速發展，相關的微波元件以及微波電路日趨重要。本論文主要討論雙閘極E/D-Mode pHEMT應用在射頻電路放大器的應用，由於雙閘極E/D-Mode pHEMT具有高fmax的特性以及製程上成本的優勢，目標是希望利用0.5 μm 雙閘極E/D-Mode pHEMT 實現0.15 μm pHEMT製程所製作的電路特性。 第一章為整篇論文的導論，第二章分析雙閘極E/E 和E/D-Mode pHEMT元件的直流、高頻和功率等特性，以及利用實際的電路驗證雙閘極E/E 和E/D-Mode pHEMT元件應用在實際電路上的可行性；元件量測上，利用HP IC-CAP軟體，配合HP-4142B直流分析儀與HP-8510C網路分析儀量測元件的直流、高頻特性，此外，也利用實驗室的Maury load pull 系統，量測元件的功率特性；第三章討論利用雙閘極E/E 和E/D-Mode pHEMT元件所設計的Ka-band 微波增益放大器，驗證雙閘極E/E 和E/D-Mode pHEMT元件在高頻電路上的可行性，第四章則是利用Lange耦合器搭配兩個獨立的微波增益放大器實現平衡式Ku /K-band的微波增益放大器；第五章則是延續雙閘極的架構，利用0.15 μm pHEMT疊接的架構設計一個V-band 寬頻低雜訊放大器；第六章歸納本論結果，並做一個結論。

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利用韻律訊息之強健性語者辨識

在公共電話網路中，語者辨認系統通常會遇到話筒不匹配和辨認語料不足的問題。為增進語者辨認系統之強健性，我們提出一融合下層聲學與上層韻律訊息之架構，利用韻律訊息特徵分析(latent prosody analysis, LPA)，量測不同語者間的韻律模型距離，並融合聲學模型(GMM)與韻律模型分數得到最後的辨識結果。LPA 主要是利用資訊檢索的概念將SID 問題轉化成全文檢索的問題，經由下列三步驟(1) 韻律訊息標示化( tokenization), (2) 韻律訊息分析(LPA)及(3)語者檢索(speaker retrieval) 實現利用韻律訊息之強健性語者辨識。 實驗使用 Handset TIMIT（HTIMIT）語料庫，以leave-one-out方式輪流使用九種不同的話筒當作未知話筒，驗證所提出之方法。實驗結果顯示，若以傳統 maximum likelihood a priori handset knowledge interpolation (ML-AKI) 的方法當作基礎(baseline)，語者辨識率將可傳統pitch-GMM或 prosody bi-gram modeling 方法優異，無論對已知話筒和未知話筒皆能有效改善系統之強健性。

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氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率功率電晶體應用於切換式直流對直流升壓轉換器之研究

近年來，能源問題越來越被人們所重視，因此在功率上的要求與日俱增。氮化鎵材料由於先天的材料優勢及特性，如:高抗熱、高崩潰電壓、高電子飽和速度、優秀的壓電效應以及高電流密度，使得在未來高速、高功率的應用上成為極佳的選擇，尤其適合像是在汽車電子高溫高功率的環境。本論文將實現能高速、高電壓操作之氮化鎵高電子遷移率功率電晶體，並整合蕭特基二極體，應用於直流對直流升壓轉換器；同時利用與『砷化鎵假晶格高電子遷移率電晶體、矽材料功率金氧半場效電晶體』互相比較，顯現出氮化鎵能同時實現高速、高電壓操作的獨特優勢。 第二章將先利用ADS模擬軟體模擬、分析升壓電路，了解其對元件的需求；並且在此章完成砷化鎵高速、低電壓操作，與矽材料低速、高電壓操作之直流對直流升壓電路。第三章則簡單介紹氮化鎵高電子遷移率電晶體之原理；並在此章說明元件設計的佈局與詳細製作流程。第四章針對第三章完成的電晶體與二極體，先量測其直流與高頻、功率特性；並實現高速(1 MHz)、高電壓(30 V)『氮化鎵高電子遷移率功率電晶體整合蕭特基二極體直流對直流升壓電路』。第五章最後將對本論文結果做一歸納總結，並且探討未來改善與研究方向。

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高靜電防護之蕭特基二極體之研究 並應用在砷化鎵高電子遷移率電晶體之微波開關器

本論文針對砷化鎵蕭特基二極體佈局參數進行靜電防護能力之研究，從實際靜電測試結果，發現二極體之閘極周長與人體模型(HBM)電壓呈現正比關係。在閘極寬度(Gate Width, W)為37.5 μm、閘極長度(Gate Length, L)為1.5 μm，閘極指數目(Gate Finger Number, N)為8時，其人體模型(HBM)靜電測試電壓可達1250伏特以上。同時針對二極體元件之熱效應進行模擬與驗證，發現元件的散熱能力和靜電承受能力呈現正比的關係。所以，針對靜電防護之砷化鎵蕭特基二極體，有兩個主要的因素，分別是元件閘極周長，以及元件散熱能力。最後，將最佳化之砷化鎵蕭特基二極體應用在砷化鎵高電子遷移率電晶體(pHEMT)之微波開關器上，經由量測得知，其插入損失(Insertion Loss)在1.1dB以下，隔離度(Isolation)在33 dB以上，功率處理能力(P1dB) (OFF state)在1W (30dBm)以上，面積為0.3-mm2，同時經過ESD-HBM測試，靜電承受能力達1000V以上。