透過固定式攝影機影像預警海中沙塵暴
基隆潮境保育區每年吸引至少2-3萬名潛水遊客，當水中沙塵暴出現時會瞬間影響遊客海裡視線，無法即時上岸將危害身命安全，期望透過潮境保育區架設之4座水下攝影機及海溫、聲音等資料，利用AI辨識並截取海中沙塵暴影像資料以分析水中沙塵暴發生時機，進而建立沙塵暴預警模型。
競賽細節
題目敘述
(1) 題目背景 (議題緣由和動機)
1. 海科館鄰近的「望海巷潮境海灣資源保育區」於106年成立迄今，在基隆市政府、鄰近社區、與海科館合作下復育有成，蘊含稀有物種，堪稱是東北角潛水勝地，自由潛水遊客每年至少兩到三萬人以上，惟該保護區位在潮境海灣灣口附近，由於環境水域變動很快，常會受到海中沙塵暴影響，原本清澈的海水在短時間內變得混濁，水中濁度在一分鐘內便會伸手不見五指，有時能見度不到甚至2公尺，即使是身背氣瓶的專業潛水員，在能見度低的狀況下也會面臨極大風險，更何況對潮境海灣不熟悉的一般潛水遊客，在能見度低的狀況下可能會誤闖航道或誤入海流強近的區域造成生命安全的危險，媒體新聞上相關的意外報導亦不時發生。因此若能利用現有資料分析海中沙塵報發生的時機與成因，或可在沙塵暴監測外更進一步生成預報機制，提供潛客下水參考，將可最小化潛水意外的發生。
2. 除了希望透過監測沙塵暴發生來降低人們的潛水意外發生外，根據經驗指出當水濁的時間過長時，因沙塵覆蓋珊瑚礁可能會造成珊瑚白化狀況惡化，由於珊瑚對於生長環境極為敏感，從水溫、到混濁度等環境條件的改變，都將直接影響到珊瑚生態的共生關係。
3. 因此本題期望結合海溫、水下聲音等資料辨識並掌握海中沙塵暴發生的頻度，建立沙塵暴自動監測預警數位系統，並透過此系統保障潛水人員(包含潛水研究人員與潛水遊客)人身安全同時有助於掌握珊瑚復育研究，達到潛水研究人員、潛水遊客以及珊瑚生態保育三方共贏。
(2) 議題單位欲解決之痛點
1. 海科館自2011年起在保育區布置4K水下攝影機，透過自動化排程、遠端監控和長時間環境數據蒐集，將潮境保育區之聲音、影像和溫度即時紀錄，但海中沙塵暴發生時間尚未能系統性分析，原因在於沙塵暴發生時間難以掌握，無法以人力不間斷檢視錄影資料，進而分析海中沙塵暴發生時機與成因。
2. 過去拍攝的影片，每部影片都需花費2-3個人至少3個工作天反覆觀看來找出沙塵暴出現的關鍵畫面、並再進行剪輯，且通常沙塵暴出現的關鍵畫面佔影片的比例很小，所以多半的時間都浪費在人工檢視無效的畫面上，以至於無法系統化的分析及監測沙塵暴的發生狀況。
(3) 議題單位可提供的資料類型和內容說明
1. 水下攝影機及水下聲音資料(mp4格式)。
2. 海下水溫資料(txt格式)。
3. 國家海洋研究院及氣象署浮標蒐集水文及氣象相關公開資料集(csv或json格式)。
(4) 期望達成的AI數據應用方式:
研究人員將過去一整年的水下攝影機影片資料匯入，希望透過AI檢測海中是否有沙塵暴形成，並將檢測出發生沙塵的連續影片片段截取出(自動記錄發生及結束時間並保留片段的前後5秒)，如此可大幅縮短影片時長，以提升檢閱影片的效率，協助調查團隊透過AI辨識掌握發生沙塵暴的時段。此外由於海中沙塵暴發生的主要影響因素眾多，例如：潮汐、海流、海溫等，在AI辨識模型建立後，因此亦期望可結合氣象與水文等科學數據監測資料，進一步建立AI預測模型，預測海中沙塵暴可能發生的時間。如此透過AI辨識與預測的機制在生態保育研究的同時，更保障潛水人員安全。本題目是否有和其他數據源混搭的可行性:
本題可結合以下國家海洋研究院及氣象署於潮境保育區設置之浮標科學數據做數據資料分析，進一步進行沙塵暴預測的研究，其資料集與相關連結如以下描述：
1. 國家海洋研究院：海流、海溫、風速等水文與氣象公開資料 (請見：https://goocean.namr.gov.tw)
2. 氣象署的潮汐公開數據資料：海溫、潮位高度統計等(https://www.cwb.gov.tw/V8/C/C/MMC_STAT/sta_sea.html)
(6) 成果應用情境:
成果除了提供給海科館研究人員了解沙塵暴狀況用以珊瑚保育狀況分析外，後續亦可將沙塵出現預警預計搭配廣播設備即時提醒或搭配水域警報資訊做發布(如海域遊憩平台一站式網站)，以提醒潛水遊客注意水域的潛水安全。期望透過結合海溫、水下聲音等資料辨識並掌握海中沙塵暴發生的頻度，建立沙塵暴自動監測預警數位系統，並透過此系統保障潛水人員(包含潛水研究人員與潛水遊客)人身安全同時有助於掌握珊瑚復育研究，達到潛水研究人員、潛水遊客以及珊瑚生態保育三方共贏。
資料型態
1. 水下攝影機及水下聲音資料(mp4格式)。
2. 海下水溫資料(txt格式)。
3. 國家海洋研究院及氣象署浮標蒐集水文及氣象相關公開資料集(csv或json格式)。
資料集整備度與細節說明
1. 資料無個資等涉及機密或敏感資料，海科館將提供沙塵暴發生時的影片之示範檔案，由解題團隊協助完成標註。
2. 提供2022-4-1至2023-04-13一年份水下攝影機影片mp4檔案，為水下多視角4K影音串流，扣除每年會於東北季風來臨時停止錄影外，影片錄製期間為白天 6:30-18:30，為每小時記錄檔案(每筆影像及聲音檔案約5-6G)，共200筆。
3. 溫度記錄為24小時txt檔案，每分鐘紀錄，200天記錄檔案。
4. 國家海洋研究院及氣象署浮標蒐集水文及氣象等相關資料集，均為公開平台資料。
期望成果需求
1. 競賽期間期望達成之初步階段性成果：利用AI協助從歷史錄影資料迅速找出水中沙塵暴事件影片，自動記錄發生及結束時間，並保留片段的前後5秒。沙塵暴出現畫面擷取的AI辨識準確度Accuracy ≥ 85% (沙塵暴出現畫面包含抽取短片中的案例數/總影片案例數)。
2. 進階加分項目：
(a) 建立AI監測警示介面並以資料庫紀錄其辨識結果。
(b) 結合國家海洋研究院及氣象署於潮境保育區設置之浮標科學數據做數據資料分析，進一步透過AI預測沙塵暴可能發生的時間。
3. 解題後希望達到的質化成果或量化效益：將潮境保育區之聲音、影像和溫度即時紀錄並做後續分析，預測海中沙塵暴可能發生的時間，建立辨識與預測模型各一式。
可提供之解題資源
專業窗口一人、潮境海域場域合作
額外獎勵誘因
後續延續性計畫合作
出題單位
國立海洋科技博物館、國家海洋研究院、交通部中央氣象署
單位(公司)簡介
國立海洋科技博物館(以下簡稱海科館或本館)籌建計畫是緣起於68年行政院所訂頒十二項建設計畫中，將興建海洋博物館列為中央文化設施項目之一，藉以提昇大眾的科學知識水準與精神內容。海洋博物館於74年6月成立籌建規劃小組，歷經參訪世界各國相關主題博物館、研議整體規劃報告、勘選建館基地等過程，78年9月行政院核定於基隆市設立「海洋科技博物館」。
本館以學校團體和家庭團體為目標觀眾，是一座兼具展示、教育、研究、蒐藏、休閒娛樂功能，以激發觀眾「親近海洋、認識海洋、善待海洋」，並使「海洋」得以永續發展為使命的博物館。
其他備註
無
* 題目因實際數據改變或其他不可抗力之事由，出題企業保有修改、變更或取消題目之權利。