trích chọn đặc trưng trên khuôn mặt người

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

--------

Nguyễn Thành Trung

TRÍCH CHỌN ĐẶC TRƯNG TRÊN KHUÔN MẶT

NGƯỜI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công Nghệ Thông Tin

Hà Nội – 2010

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

--------

Nguyễn Thành Trung

TRÍCH CHỌN ĐẶC TRƯNG TRÊN KHUÔN MẶT

NGƯỜI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công Nghệ Thông Tin

GV hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Thế Duy

Hà Nội – 2010

Nhận dạng các điểm đặc trưng trên khuôn mặt người Nguyễn Thành Trung

i

Lời cảm ơn

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Bùi Thế Duy, người đã

không quản vất vả hướng dẫn em trong suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp vừa

qua. Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị, thầy cô trong phòng tương tác người

- máy đã luôn chỉ bảo mỗi khi em có những vấn đề vướng mắc.

Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong Trường Đại Học Công

Nghệ đã tận tình dạy dỗ em suốt bốn năm học qua.

Con xin cảm ơn bố, mẹ và gia đình đã luôn bên con, cho con động lực để làm việc

tốt hơn. Cảm ơn tất cả bạn bè đã luôn sát cánh cùng tôi.

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2010

Nguyễn Thành Trung

Nhận dạng các điểm đặc trưng trên khuôn mặt người Nguyễn Thành Trung

ii

Tóm tắt

Bài toán trích chọn đặc trưng trên ảnh mặt người là bài toán cơ bản và quan trọng

trong nhóm các bài toán về xử lý ảnh mà đầu vào là ảnh 2D. Đầu ra của nó được sử

dụng làm đầu vào cho bài toán nhận dạng mặt, nhận dạng cảm xúc,... Trong khóa luận

này chúng tôi đưa ra một phương pháp lai và xây dựng hệ thống áp dụng phương pháp

lai này nhằm mục đích nhận dạng các điểm đặc trưng trong các bức ảnh mặt người

thông qua hướng tiếp cận trích chọn đặc trưng hình học. Hệ thống của chúng tôi đã

được xây dựng hoàn chỉnh và các kết quả chạy thử nghiệm trên bộ dữ liệu Cohn –

Kanade thu được là khả quan.

Nhận dạng các điểm đặc trưng trên khuôn mặt người Nguyễn Thành Trung

iii

Mục lục

Lời cảm ơn........................................................................................................................................................ i

Tóm tắt ............................................................................................................................................................ ii

Mục lục........................................................................................................................................................... iii

Danh sách hình vẽ ............................................................................................................................................ v

Danh sách bảng .............................................................................................................................................. vii

Chương 1 Giới thiệu......................................................................................................................................... 1

Chương 2 Phát hiện khuôn mặt người trong ảnh 2D .......................................................................................... 3

2.1 Giới thiệu........................................................................................................................................... 3

2.2 Tổng quan về công nghệ phát hiện khuôn mặt ...................................................................................... 3

2.2.1 Chiến lược phát hiện khuôn mặt................................................................................................ 3

2.2.2 Xác định hướng quay của đầu................................................................................................... 5

2.2.3 Một số phương pháp dùng phát hiện khuôn mặt ......................................................................... 7

2.3 Nhận dạng khuôn mặt dùng đặc trưng giống Haar và Adaboost ........................................................... 8

2.3.1 Cơ sở lý thuyết đặc trưng giống Haar......................................................................................... 8

2.3.2 Phương pháp học máy Adaboost............................................................................................... 9

Chương 3 Tổng quan về các phương pháp trích chọn đặc trưng ........................................................................13

3.1 Các hướng tiếp cận ............................................................................................................................13

3.2 Phương pháp trích chọn đặc trưng hình học.......................................................................................14

3.2.1 Tổng quan ................................................................................................................................14

3.2.1 Xác định các điểm đặc trưng trên khuôn mặt.............................................................................14

3.2.2 Phát hiện hình dáng các bộ phận trên khuôn mặt .......................................................................16

3.2.3 Nhân trắc học và áp dụng với phương pháp trích chọn đặc trưng hình học .................................17

3.3 Trích chọn đặc trưng diện mạo...........................................................................................................19

3.3.1 Tổng quan ................................................................................................................................19

3.3.2 Mã LBP ...................................................................................................................................19

3.3.3 Bộ lọc Gabor............................................................................................................................23

Nhận dạng các điểm đặc trưng trên khuôn mặt người Nguyễn Thành Trung

iv

Chương 4 Xây dựng hệ thống nhận dạng các điểm đặc trưng............................................................................25

4.1 Tổng quan về hệ thống........................................................................................................................25

4.2 Thiết kế hệ thống ................................................................................................................................27

4.3 Thực nghiệm ......................................................................................................................................33

4.3.1 Phát hiện khuôn mặt trong ảnh..................................................................................................33

4.3.2 Xác định các vùng đặc trưng.....................................................................................................36

4.3.3 Xác định 6 điểm đặc trưng........................................................................................................41

4.3.3 Xác định 14 điểm đặc trưng......................................................................................................46

Chương 5 Tổng kết và hướng phát triển ...........................................................................................................55

Tài liệu tham khảo...........................................................................................................................................56