Ứng dụng mạng mobilenet phát hiện học sinh không đeo khẩu trang khi đến trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN NGỌC HƯNG

ỨNG DỤNG MẠNG MOBILENET PHÁT HIỆN

HỌC SINH KHÔNG ĐEO KHẨU TRANG

KHI ĐẾN TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Bình Định – Năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN NGỌC HƯNG

ỨNG DỤNG MẠNG MOBILENET PHÁT HIỆN

HỌC SINH KHÔNG ĐEO KHẨU TRANG

KHI ĐẾN TRƯỜNG

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 8480101

Người hướng dẫn: TS. LÊ XUÂN VINH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được

sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Xuân Vinh; Các nội dung nghiên cứu, kết

quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào

trước đây. Những số liệu, hình ảnh trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân

tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có

ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng

như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú

thích nguồn gốc.

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách

nhiệm về nội dung luận văn của mình. Trường Đại học Quy Nhơn không liên

quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình

thực hiện (nếu có).

Bình Định, ngày 25 tháng 09 năm 2022

Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Hưng

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, các Cô Khoa Công nghệ Thông

tin Trường Đại học Quy Nhơn đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho em nhiều kiến

thức quý báu.

Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Lê Xuân Vinh, người đã

tận tình giúp đỡ và truyền đạt nhiều kinh nghiệm để đề tài có thể được thực

hiện và hoàn thành. Xin chân thành cảm ơn các bạn trong lớp Cao học Khoa

học máy tính K23, các bạn Khoa Công Nghệ Thông Tin, Trường Đại học Quy

Nhơn đã giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn!

Bình Định, ngày 25 tháng 09 năm 2022

Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Hưng

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài.................................................................................. 1

2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đề tài ........................................... 3

3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu....................................................... 4

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................... 4

5. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ KỸ THUẬT CHO DEEP

LEARNING .................................................................................................... 5

1.1 Tổng quan về học máy ........................................................................ 5

1.1.1 Một số khái niệm chung ............................................................... 5

1.1.2 Các thuật toán học máy ............................................................... 5

1.2 Mạng nơ-ron (Neural Network)............................................................ 7

1.2.1 Tổng quan về mạng nơ-ron.......................................................... 7

1.2.2 Các thành phần cơ bản của mạng nơ-ron nhân tạo.................... 8

1.2.3 Kiến trúc mạng ANN.................................................................. 13

1.2.4 Hoạt động của mạng ANN......................................................... 14

1.3 Mạng nơ-ron tích chập (CNN).......................................................... 14

1.4 Cấu trúc của mạng CNN................................................................... 16

1.4.1 Lớp tích chập (Convolution layer)............................................. 17

1.4.2 Lớp Pooling.............................................................................. 18

1.4.3 Lớp hiệu chỉnh ......................................................................... 20

1.4.4 Lớp chuẩn hóa ......................................................................... 20

1.4.5 Lớp kết nối đầy đủ (Fully connected – FC)................................ 21

1.4.6 Lớp đầu ra................................................................................ 21

1.5 Tổng kết chương 1 ............................................................................ 22

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH MOBILENET..................................................... 23

2.1 Giới thiệu về mô hình MobileNet..................................................... 23

2.2 Kiến trúc mạng MobileNet ............................................................... 23

2.3 Tích chập sâu phân tách (Depthwise Separable Convolution – DSC).........25

2.3.1 Tích chập sâu ........................................................................... 28

2.3.2 Tích chập điểm......................................................................... 28

2.3.3 Hệ số nhân chiều rộng (Width Multiplier)................................. 30

2.3.4 Hệ số phân giải (Resolution Multiplier).................................. 30

2.3.5 MobileNetV2 ............................................................................ 31

2.3.6 MobileNetV3 ............................................................................ 33

2.4 Tổng kết chương 2 ............................................................................ 35

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN HỌC SINH KHÔNG ĐEO

KHẨU TRANG ............................................................................................ 36

3.1 Giới thiệu bài toán............................................................................. 36

3.2 Lựa chọn mô hình MobileNet........................................................... 37

3.3 Dữ liệu huấn luyện............................................................................ 37

3.4 Xây dựng mạng cho mô hình............................................................ 39

3.5 Huấn luyện mô hình.......................................................................... 42

3.6 Đánh giá mô hình.............................................................................. 44

3.7 Xây dựng back-end ứng dụng (camera thu hình, phát hiện, phát âm

thanh cảnh báo) ....................................................................................... 46

3.8 Tổng kết chương 3 ............................................................................ 47

KẾT LUẬN............................................................................................ 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................... 49

PHỤ LỤC............................................................................................... 51