臺北科技大學電機工程系研究所學位論文
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目前研究以TSV (Through-Silicon Via，矽穿孔)進行立體封裝的3D IC已蔚為風潮，並且大多是以追求面積與線長等成本的最小化為主，較少顧及TSV產生的電容、射頻等干擾現象，而這些現象會影響3D IC的可靠性與可製造性。本文參考「Assembling 2-D Blocks Into 3-D Chips」所提出TSV island可提高3D IC可靠性與可製造性的論點。基於此論點，本研究衍生出包括：跨層模組擾動、同層跨區模組擾動、軟模組設置等一系列的優化方案，經實驗顯示，在考慮面積平衡的前提下，可有效減少TSV數量達50.31%，並優化線長成本。
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在睡眠障礙中，睡眠呼吸中止症（Sleep Apnea Syndrome, SAS）對人體精神及心血管方面造成不良影響，其中高達 90%以上為阻塞性睡眠呼吸中止症（Obstructive Sleep Apnea , OSA），因此檢測與治療 OSA的方式廣為學界及醫界所重視。 專業的睡眠障礙診斷是藉由在醫院的睡眠實驗室量測病患的多導睡眠圖 (Polysomnography, PSG)，包含受測者整夜睡眠過程的生理訊號。這些PSG紀錄必須經由專業睡眠技師現場操作及醫師來分析評估。因此，PSG是昂貴、費時且耗費人力的過程。 在本論文中，為了彌補PSG的缺點，發展一些出基於鼻腔氣流訊號用於OSA自動化檢測的方法替代PSG。這些方法包含振幅比較法(Amplitude Comparison Method, ACM)、特徵擷取法(Feature Extraction Method, FEM)和平均二階導數法(Mean Magnitude of the Second Derivative Method, MMSD)以及結合平均二階導數之特徵擷取法(Combined Mean Magnitude of the Second Derivative and Feature Extraction Method, MMSD-FEM)，其中平均二階導數法可以去除人為造成的雜訊及基線漂移。 實驗結果顯示，使用振幅比較法、特徵擷取法、平均二階導數法以及結合平均二階導數之特徵擷取法分別可以得到62.42%、73.76%、92.18%和78.46%的平均表現度。
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在現今社會中，行動裝置中含有自動化語音辨識 (Automatic Speech Recognition) 功能已經十分普遍。在客戶端的分散式語音辨識(Distributed Speech Recognition)架構裡，語音特徵會在客戶端被提取及量化並傳送至伺服端進行辨識。語音特徵在透過網路傳送時，常常會發生傳輸錯誤的問題。在分散式語音辨識裡，語音特徵在容易出錯的通道傳輸時，會因為網路的延遲或傳輸錯誤等無法避免的問題，而產生音框遺失(missing frame)的現象。 在本篇論文中，為了減少因為音框遺失而造成效能下降，我們提出可信賴的降取樣率及適應性隱藏式馬可夫模型(adapted hidden Markov model)等錯誤隱藏解碼方法(RFR-MA)，並與另一個利用線性間插(Linear Interpolation)將資料序列重建後的全音框率系統(FFR-INT)做比較。實驗結果證明，在分散式語音辨識系統中,本論文提出之方法(RFR-MA)可以達成與全音框率系統(FFR-INT)相同水平的辨識準確率，並減少可觀的辨識計算時間。
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語音信號會受到背景雜訊的影響而導致整體的語音品質降低，而語音增強系統的主要目的為降低背景雜訊對語音訊號的影響。藉由使用雜訊預估演算法搭配語音增強演算法來重建乾淨的語音訊號，使增強後的語音訊號有比較低的語音失真。 本篇論文中使用了兩種感知激勵頻譜振幅預估語音增強演算法與三種雜訊預估演算法，其中語音增強演算法有加權歐機里德(Weighted Euclidean)和加權雙曲餘弦(Weighted Hyperbolic Cosine)，雜訊預估演算法包含最小統計法(MS)、最小控制遞迴平均法(MCRA)與改善式最小控制遞迴平均法(IMCRA)。實驗結果顯示，使用本文的感知激勵頻譜振幅預估方法與溫尼濾波器和最小均方誤差(MMSE)相比，感知激勵頻譜振幅預估方法在SSNRI、SDI和NRF可以獲得較好的改善。其中又以使用加權雙曲餘弦(Weighted Cosh)增強演算法搭配最小控制遞迴平均(MCRA)雜訊預估演算獲得最明顯的增強效果。
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本論文提出一具適應性電壓調控技術的充電器，並結合了電阻式平衡方法。適應性電壓調控技術的概念為偵測充電負載的電壓，以動態地調整降壓直流-直流轉換器的輸出電壓。由於轉換器的輸出做為充電電路的電源，因此可降低充電路徑上元件的功率消耗，而有效的提升能量轉換效率。本充電器有三種充電模式：涓流(TC)-定電流(CC)-定電壓(CV)。依據負載的電壓不同，充電器將自動切換到相對應的充電模式，如此可以避免超級電容溫升。本論文採用串聯方式同時對多顆超級電容充電，如此可節省電路面積，抑或可減少充電時間。由於每顆超級電容的特性不同，將導致充電電壓不平衡的問題。本篇所提出的平衡機制是將各個超級電容與開關並聯。當每一超級電容的電壓充到額定值時，藉由其並聯開關的導通，不讓該顆超級電容繼續充電以避免電壓過充。 本論文晶片以TSMC 0.35μm Mixed-Signal 2P4M Polycide 3.3/5 V製程實現。轉換器的輸入電壓為5 V，外接電容及電感分別為10 μF及4.7 μH，操作頻率為1 MHz。超級電容的額定電壓為1.8V，涓流充電電流為50 mA，定電流充電電流為500 mA。從模擬結果顯示超級電容的過充電壓可有效地被抑制在20 mV以內。轉換器的輸出則會隨著超級電容電壓上升而跟著增加，最後穩壓在3.65 V。具適應性電壓調控之充電電路最高效率達87.22%。適應性電壓調控技術與電阻式平衡方法可有效地提升充電電路的效率，並避免超級電容有過度充電的問題。
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隨著科技日漸成熟，三維掃描系統已應用於各個領域，被要求提高其精密度。和高精準度與高單價的雷射掃描系統比較，具有結構光演算法的3D掃描系統相對簡單與便宜。因此，本研究應用高解析度CCD攝影機支援擷取影像，希望能達到雷射掃瞄器的高精準度。為了提高精密度，攝影機與投影機都需要進行精確的校正。因此，本研究是應用迭代優化及光束法平差的方法對攝影機進行校正及參數的優化。更進一步，我們應用局部單應性，計算出投影機影像平面的像素座標系。然後，我們使用投影機-相機的系統模擬為雙立體視覺的校正方式完成校正。在我們實驗中，其相機校正、投影機校正及立體視覺校正之再投影誤差皆在0.5個像素以內。最後，藉由校正後所得到的相對位置關係，我們利用三角測量法計算出待測物與攝影機的位置資訊。這些資訊可以被用來後重建三維圖形架構。
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近年來隨著資訊科技的進步，使用電腦視覺的應用也越來越廣泛。而人數統計在出入口及公共場所中對於安全監控有相當高的參考價值，過去通常都是以人工或傳統方式來進行人數控管，但是這些方法必需要花費較高的人力、物力及成本。因此，本研究利用電腦視覺處理方式結合智慧型安全監控系統對監控區域內進行行人檢測、人流追蹤及人數統計。首先透過攝影機來擷取行人進出的影像，結合影像處理的技巧來分割視訊物件，再針對各個物件使用Haar特徵分類器進行行人檢測辨識，之後藉由CAMSHIFT追蹤演算法進行人流追蹤，並且使用Kalman濾波器來預估追蹤物件的軌跡作為輔助以提升追蹤的效能，最後透過虛擬線判定的方式計算離開及進入區域的人數，取得人流數量資料。經由實驗證實了此方法的可行性，而達到節省人力資源、降低設備成本的需求。
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網路資訊爆炸的時代，社群網站已完全改變了人群社會行為，而且有越來越多的研究者開始投入對社群網路的研究。社群網路提供了許多有效率的商業行銷媒介，其中特別是病毒式行銷，具有快速傳播與低成本的特性。 本論文提出在社群網路上的病毒式行銷的模擬模型，並且提出了兩種挑選種子節點的方法：多集團播種法與單叢集播種法。因為一般挑選種子節點的方法，必須考慮社群網路的整體拓樸資訊，而我們所提的方法只需要考慮社群網路中區域性的拓樸資訊，所以我們所提挑選種子的策略是較為可行的作法。
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全球能源危機、空氣汙染等問題日漸嚴重，使得新型綠能產業發展蓬勃，例如太陽能、燃料電池、熱電複合產業等等。本文以結合太陽集熱系統固態氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）及吸附式製冷系統之小型熱電冷複合系統進行能源規劃，提出以固態氧化物燃料電池運轉時所產生的高溫及太陽集熱系統收集的熱為吸附式製冷系統的能量供應製成空調，建立了燃料電池以及吸附式製冷非線性模型，設計能源管理系統結合電網及考慮及時電價，在滿足各項設備正常運行及並滿足住家供電、供冷及供熱等負載需求狀況下，使得天然氣與電力綜合經濟成本最佳，以CPLEX進行混和整數規畫模擬，模擬結果中得知，在滿足用戶各項設備負載運作下，利用預冷、預熱及儲熱等能源調度方式來達成減少用戶能源費用支出、節能減碳等目的。
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本文設計並實作適用於傳統紅外線遙控家電之無線智慧型控制器。本研究從智慧家庭的角度出發，以分層的概念，提出一套從智慧型裝置、中央控制器、IR發射裝置、及家電設備之間的三層通訊架構。 在架構的第一層，本研究設計一個手機的APP提供使用者控制與管理家電，係透過Wi-Fi通訊協定將控制命令傳送至中央控制器，以供中央控制器比對相對應的紅外線碼。第二層為中央控制器與IR發射裝置之間的聯繫，係以ZigBee無線通訊為溝通的橋樑，將控制命令相對應的紅外線碼傳送至指定的IR發射裝置。第三層，以紅外線通訊協定做為IR發射裝置遙控家中電器的使用。 本研究提供兩種使用者介面。第一，將使用者介面建立於智慧型裝置上。本研究製作一個Android系統的APP，因為一般使用者大部分會隨身攜帶智慧型裝置，本研究將使用者平台與智慧型裝置結合，讓使用者可以輕易遙控家電。第二，考量到一些銀髮族對於智慧型裝置感到複雜，本研究另外製作一個具有指向性的手持式遙控裝置，此裝置搭配RFID通訊協定，並於電器上貼上識別的標籤(Tag)，使得此裝置具有指向性的特點。本文的指向性係指遙控裝置指向某一項家電產品，便可自動換至那項家電產品控制頁面的功能。本研究並實際布置一個簡單住家場景，透過本文所提出的架構來管理與控制傳統家電設備。