Luận văn: Tìm hiểu một số phương pháp phát hiện khuôn mặt trong ảnh pdf

…………..o0o…………..

Luận văn

Tìm hiểu một số phương

pháp phát hiện khuôn mặt

trong ảnh

Khóa luұn tӕt nghiӋp Tìm hiӇu mӝt sӕ phѭѫng pháp phát hiӋn khuôn mһt trong ҧnh

Lê Hӗng Chuyên _ CT701 Trang: 1

/ӠI CҦM ѪN

Em xin chân thành cҧm ѫn các thҫy, các cô khoa Công nghӋ Thông tin

Trѭӡng Ĉҥi hӑc Dân lұp Hҧi Phòng ÿã tұn tình dҥy dӛ, truyӅn ÿҥt cho chúng em

nhiӅu kiӃn thӭc quý báu.

Em xin tӓ lòng biӃt ѫn sâu sҳc ÿӃn thҫy Th.s Ngô Trѭӡng Giang, ngѭӡi ÿã

Wұn tình giúp ÿӥ và truyӅn ÿҥt nhiӅu kinh nghiӋm ÿӇÿӅ tài có thӇÿѭӧc thӵc hiӋn

và hoàn thành.

Xin chân thành cҧm ѫn các bҥn trong khoa Công NghӋ Thông Tin, Ĉҥi Hӑc

Dân Lұp Hҧi Phòng ÿã giúp ÿӥ, ÿӝng viên tôi rҩt nhiӅu trong quá trình thӵc hiӋn

ÿӅ tài.

Em xin trân trӑng cҧm ѫn!

+̫i Phòng, tháng 07 năm 2007.

Sinh viên

Lê Hӗng Chuyên

Khóa luұn tӕt nghiӋp Tìm hiӇu mӝt sӕ phѭѫng pháp phát hiӋn khuôn mһt trong ҧnh

Lê Hӗng Chuyên _ CT701 Trang: 2

0ӨC LӨC

/ӠI CҦM ѪN ....................................................................................................1

0ӢĈҪU ...........................................................................................................4

CHѬѪNG 1: 7ӘNG QUAN Vӄ PHÁT HIӊN KHUÔN MҺT ....................5

1.1. Giӟi thiӋu..............................................................................................5

1.2. 0ӝt sӕ lƭnh vӵc ӭng dөng phát hiӋn khuôn mһt. ...................................5

1.3. 0ӝt sӕ phѭѫng pháp xác ÿӏnh khuôn mһt ngѭӡi. ..................................7

1.3.1. +ѭӟng tiӃp cұn dӵa trên tri thӭc.....................................................7

1.3.2. +ѭӟng tiӃp cұn dӵa trên ÿһc trѭng không thay ÿәi....................... 10

1.3.3. +ѭӟng tiӃp cұn dӵa trên so khӟp mүu. ......................................... 13

1.3.4. +ѭӟng tiӃp cұn dӵa trên diӋn mҥo................................................ 16

1.3.5. +ѭӟng tiӃp cұn tәng hӧp .............................................................. 25

1.4. Khó khăn và thách thӭc trong bài toán xác ÿӏnh khuôn mһt. ............... 26

CHѬѪNG 2: PHÁT HIӊN KHUÔN MҺT SӰ DӨNG ADABOOST......... 28

2.1. Giӟi thiӋu............................................................................................ 28

2.1.1. Các hѭӟng tiӃp cұn dò tìm khuôn mһt nhanh................................ 28

2.1.2. +ѭӟng tiӃp cұn theo AdaBoost..................................................... 28

2.2. Trích chӑn ÿһc trѭng cho AdaBoost.................................................... 29

2.3. Thuұt toán ADABOOST..................................................................... 31

2.4. %ӝ dò tìm phân tҫng Adaboost............................................................ 35

2.5. Huҩn luyӋn dò tìm khuôn mһt............................................................. 38

2.6. Dò tìm khuôn mһt ............................................................................... 38

2.7. Nhұn xét ............................................................................................. 39

2.7.1. Ѭu ÿLӇm ....................................................................................... 39

2.7.2. KhuyӃt ÿLӇm................................................................................. 39

CHѬѪNG 3: PHÁT HIӊN KHUÔN MҺT SӰ DӨNG MҤNG NѪRON. . 40

3.1. 7әng quan vӅ mҥng nѫron nhân tҥo .................................................... 40

3.1.1. 0ҥng nѫron sinh hӑc.................................................................... 40

3.1.2. 1ѫron nhân tҥo:............................................................................ 41

3.1.3. Các thành phҫn cӫa nѫron nhân tҥo:............................................. 42

3.1.4. Mô hình cѫ bҧn cӫa mҥng nѫron .................................................. 43

3.1.5. Xây dӵng mҥng nѫron.................................................................. 44

3.1.6. Huҩn luyӋn mҥng nѫron. .............................................................. 45

3.2. Chuҭn bӏ dӳ liӋu.................................................................................. 52

3.2.1. Giӟi thiӋu ..................................................................................... 52

Khóa luұn tӕt nghiӋp Tìm hiӇu mӝt sӕ phѭѫng pháp phát hiӋn khuôn mһt trong ҧnh

Lê Hӗng Chuyên _ CT701 Trang: 3

3.2.2. Gán nhãn và canh biên các ÿһc trѭng khuôn mһt.......................... 52

3.2.3. TiӅn xӱ lý vӅÿӝ sáng và ÿӝ tѭѫng phҧn trên tұp mүu hӑc............ 54

3.3. Huҩn luyӋn dò tìm khuôn mһt............................................................. 56

3.3.1. Giӟi thiӋu ..................................................................................... 56

3.3.2. Huҩn luyӋn dò tìm khuôn mһt ...................................................... 56

3.4. Quá trình dò tìm khuôn mһt ................................................................ 60

CHѬѪNG 4: CÀI ĈҺT ӬNG DӨNG......................................................... 62

4.1. Môi trѭӡng TEST ............................................................................... 62

4.2. 0ӝt sӕ giao diӋn chính........................................................................ 62

4.3. .Ӄt quҧ ............................................................................................... 65

4.4. Nhұn xét ............................................................................................. 66

.ӂT LUҰN...................................................................................................... 67

TÀI LIӊU THAM KHҦO ................................................................................ 68

Khóa luұn tӕt nghiӋp Tìm hiӇu mӝt sӕ phѭѫng pháp phát hiӋn khuôn mһt trong ҧnh

Lê Hӗng Chuyên _ CT701 Trang: 4

0ӢĈҪU

Trong nhӳng năm gҫn ÿây, các ӭng dөng vӅ trí tuӋ nhân tҥo ngày càng phát

triӇn và ÿѭӧc ÿánh giá cao. Mӝt lƭnh vӵc ÿang ÿѭӧc quan tâm cӫa trí tuӋ nhân

Wҥo nhҵm tҥo ra các ӭng dөng thông minh, có tính ngѭӡi ÿó là nhұn dҥng. Ĉӕi

Wѭӧng cho viӋc nghiên cӭu nhұn dҥng cNJng rҩt phong phú và ÿa dҥng. Trong ÿӅ

tài này tôi chӑn ÿӕi tѭӧng là khuôn mһt, và bѭӟc ÿҫu tiên cӫa viӋc nhұn dҥng ÿó

là phát hiӋn khuôn mһt.

Khuôn mһt ÿóng vai trò quan trӑng trong quá trình giao tiӃp giӳa ngѭӡi vӟi

ngѭӡi, và cNJng mang mӝt lѭӧng thông tin giàu có, chҷng hҥn có thӇ xác ÿӏnh

giӟi tính, tuәi tác, trҥng thái cҧm xúc cӫa ngѭӡi ÿó, ... hѫn nӳa khi khҧo sát các

ÿѭӡng nét trên khuôn mһt có thӇ biӃt ÿѭӧc ngѭӡi ÿó muӕn nói gì. Do ÿó, phát

hiӋn là bѭӟc tiӅn ÿӅ quan trӑng phөc vө công viӋc nhұn dҥng khuôn mһt sau

này. Có rҩt nhiӅu phѭѫng pháp phát hiӋn khuôn mһt, AdaBoost và mҥng Nѫ-ron

là mӝt trong nhӳng phѭѫng pháp ÿó.

Ĉӗ án ÿѭӧc chia ra 4 chѭѫng: Chѭѫng 1 sӁ trình bày tәng quan vӅ mӝt sӕ

phѭѫng pháp phát hiӋn khuôn mһt. Phѭѫng pháp Adaboost và mҥng Nѫ-ron

dùng ÿӇ phát hiӋn khuôn mһt ÿѭӧc trình bày trong chѭѫng 2 và 3. Chѭѫng 4 là

phҫn cài ÿһt ӭng dөng, mӝt sӕ thӱ nghiӋm dò tìm khuôn mһt trong ҧnh, và cuӕi

cùng là kӃt luұn.

Khóa luұn tӕt nghiӋp Tìm hiӇu mӝt sӕ phѭѫng pháp phát hiӋn khuôn mһt trong ҧnh

Lê Hӗng Chuyên _ CT701 Trang: 5

CHѬѪNG 1: 7ӘNG QUAN Vӄ PHÁT HIӊN KHUÔN MҺT

1.1. Giӟi thiӋu.

Hѫn mӝt thұp kӹ qua có rҩt nhiӅu công trình nghiên cӭu vӅ bài toán

xác ÿӏnh khuôn mһt ngѭӡi tӯ ҧnh ÿen trҳng, xám ÿӃn ҧnh màu nhѭ ngày

hôm nay. Các nghiên cӭu ÿi tӯ bài toán ÿѫn giҧn, mӛi ҧnh chӍ có mӝt khuôn mһt

ngѭӡi nhìn thҷng vào thiӃt bӏ thu hình và ÿҫu ӣ tѭ thӃ thҷng ÿӭng trong ҧnh

ÿen trҳng. Cho ÿӃn ngày hôm nay bài toán mӣ rӝng cho ҧnh màu, có nhiӅu

khuôn mһt trong cùng mӝt ҧnh, có nhiӅu tѭ thӃ thay ÿәi trong ҧnh. Không nhӳng

Yұy mà còn mӣ rӝng cҧ phҥm vi tӯ môi trѭӡng xung quanh khá ÿѫn giҧn (trong

phòng thí nghiӋm) cho ÿӃn môi trѭӡng xung quanh rҩt phӭc tҥp (nhѭ trong tӵ

nhiên) nhҵm ÿáp ӭng nhu cҫu cӫa thӵc tӃ.

Xác ÿӏnh khuôn mһt ngѭӡi (Face Detection) là mӝt kӻ thuұt máy tính ÿӇ

xác ÿӏnh các vӏ trí và các kích thѭӟc cӫa các khuôn mһt ngѭӡi trong các ҧnh bҩt

NǤ (ҧnh kӻ thuұt sӕ). Kӻ thuұt này nhұn biӃt các ÿһc trѭng cӫa khuôn mһt và bӓ

qua nhӳng thӭ khác, nhѭ: tòa nhà, cây cӕi, cѫ thӇ, …

1.2. 0ӝt sӕ lƭnh vӵc ӭng dөng phát hiӋn khuôn mһt.

Phát hiӋn khuôn mһt ÿã ÿѭӧc ӭng dөng trong rҩt nhiӅu lƭnh vӵc:

- +Ӌ thӕng tѭѫng tác giӳa ngѭӡi và máy: giúp nhӳng ngѭӡi bӏ tұt hoһc

khiӃm khuyӃt có thӇ trao ÿәi. Nhӳng ngѭӡi dùng ngôn ngӳ tay có thӇ giao

tiӃp vӟi nhӳng ngѭӡi bình thѭӡng. Nhӳng ngѭӡi bӏ bҥi liӋt thông qua mӝt

Vӕ ký hiӋu nháy mҳt có thӇ biӇu lӝ nhӳng gì hӑ muӕn, …. Ĉó là các bài

toán ÿLӋu bӝ cӫa bàn tay (hand gesture), ÿLӋu bӝ khuôn mһt, …

- Nhұn dҥng ngѭӡi A có phҧi là tӝi phҥm truy nã hay không? Giúp cѫ quan

an ninh quҧn lý tӕt con ngѭӡi. Công viӋc nhұn dҥng có thӇ ӣ trong môi

trѭӡng bình thѭӡng cNJng nhѭ trong bóng tӕi (sӱ dөng camera hӗng ngoҥi).

- +Ӌ thӕng quan sát, theo dõi và bҧo vӋ. Các hӋ thӕng camera sӁ xác ÿӏnh

ÿâu là con ngѭӡi và theo dõi con ngѭӡi ÿó xem hӑ có vi phҥm gì không, ví

Gө xâm phҥm khu vӵc không ÿѭӧc vào, ….