Xây dựng hệ thống điểm danh sinh viên trên smartphone bằng phương pháp nhận diện gương mặt kết hợp GPS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN CẤP

TRƯỜNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH SINH VIÊN

TRÊN SMARTPHONE BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHẬN

DIỆN GƯƠNG MẶT KẾT HỢP GPS

Thuộc nhóm ngành khoa học: KHOA HỌC MÁY TÍNH

TP.Hồ Chí Minh, 4/2013

2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN CẤP

TRƯỜNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH SINH VIÊN

TRÊN SMARTPHONE BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHẬN

DIỆN GƯƠNG MẶT KẾT HỢP GPS

Thuộc nhóm ngành khoa học:KHOA HỌC MÁY TÍNH

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thiện Bình Nam, Nữ: Nam

Dân tộc: Kinh

Lớp, khoa: TH10A1 Năm thứ: 3 / Số năm đào tạo: 4

Ngành học: Công Nghệ Thông Tin

Người hướng dẫn: TS. Lê Xuân Trường

TP.Hồ Chí Minh, 4/2013

3

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU..................................................................................................................14

1. Tổng quan tình hình nghiên cứu........................................................................14

2. Lý do chọn đề tài ...............................................................................................15

3. Mục tiêu đề tài ...................................................................................................16

4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................17

5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................18

6. Đóng góp của đề tài...........................................................................................18

CHƯƠNG 1: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...........................................................20

1.1. WebServices...................................................................................................20

1.1.1. WebServices là gì? ...................................................................................20

1.1.2. Đặc điểm WebServices.............................................................................20

1.1.2.1. Đặc điểm.............................................................................................20

1.1.2.2. Ưu và khuyết điểm .............................................................................20

1.1.2.3. Các thành phần của WebService ........................................................21

1.1.2.3.1. XML – eXtensible Markup Language..........................................21

1.1.2.3.2. WSDL – Web Service Description Language..............................22

1.1.2.3.3. Universal Description, Discovery, and Integration ......................22

1.1.2.3.4. SOAP – Simple Object Access Protocol......................................23

1.2. Công nghệ định vị GPS ..................................................................................24

1.2.1. Sơ lược về hệ thống GPS..........................................................................24

1.2.2. Nghiên cứu các thành phần hệ thống GPS ...............................................26

1.2.2.1. Các thành phần hệ thống GPS............................................................26

1.2.2.2. Nguyên lý định vị GPS.......................................................................27

1.2.2.2.1. Định vị tuyệt đối (point positioning)............................................27

1.2.2.2.2. Định vị tương đối (Relative Positioning) .....................................27

4

1.2.2.3. Các phương pháp đo GPS ..................................................................27

1.2.2.4. Cách xác định vị trí trên mặt đất thông qua hệ thống GPS ................29

1.3. Công nghệ nhận dạng gương mặt...................................................................30

1.3.1. Các phương pháp......................................................................................30

1.3.1.1. PCA ....................................................................................................31

1.3.1.2. Eigenfaces...........................................................................................33

1.3.1.3. Thuật toán PCA và ứng dụng của PCA..............................................34

1.3.1.3.1. Thuật toán.....................................................................................34

1.3.1.3.2. Phân tích thành phần chính...........................................................34

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN................................39

2.1. Phân tích chương trình....................................................................................39

2.2. Thiết kế chương trình .....................................................................................39

2.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu.............................................................................40

2.2.1.1. Phân tích mục tiêu cần giải quyết.......................................................40

2.2.1.2. Hiện thực cơ sở dữ liệu.......................................................................41

2.2.1.3. Mô hình chi tiết cơ sở dữ liệu.............................................................42

2.3. Thực hiện chương trình ..................................................................................43

2.3.1. Các chức năng của ứng dụng....................................................................44

2.3.1.1. Đăng nhập vào hệ thống .....................................................................44

2.3.1.2. Định vị trí GPS ...................................................................................45

2.3.1.3. Nhận dạng gương mặt ........................................................................46

2.3.1.3.1. Eigenfaces trong việc nhận dạng mặt người ................................46

2.3.1.3.2. Quá trình nhận dạng .....................................................................47

2.3.1.3.3. Tính toán Eigenfaces....................................................................47

2.3.1.3.4. Sử dụng Eigenfaces trong việc phân loại ảnh. .............................48

2.3.1.3.5. Lưu đồ thuật toán PCA.................................................................49

5

2.3.1.3.6. Nhận xét thuật toán PCA..............................................................50

2.3.1.3.7. Lưu đồ thuật giải chính.................................................................51

2.3.1.3.7.1. Lưu đồ thuật giải chụp ảnh.....................................................52

2.3.1.3.7.2. Lưu đồ thuật giải cắt và dò tìm mặt người .............................53

2.3.1.3.7.3. Lưu đồ thuật giải nhận dạng...................................................54

2.3.1.4. Điểm danh...........................................................................................55

CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG ..................................................56

3.1. Các bước chạy ứng dụng ................................................................................56

3.2. Kết quả............................................................................................................56

3.3. Tốc độ xử lí.....................................................................................................67

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN......................................................................................68

4.1. Kết quả nghiên cứu và đánh giá .....................................................................68

4.2. Đóng góp của ứng dụng..................................................................................69

4.3. Nhận xét về ứng dụng.....................................................................................69

4.4. Hướng phát triển.............................................................................................70

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................71

6

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hinh 1.1 :Cấu trúc một thông điệp theo dạng SOAP ........................................................23

Hình 1.2: Mô hình vệ tinh GPS .........................................................................................25

Hình 1.3 a) Các thành phần cơ bản của GPS.....................................................................26

Hình 1.3 b) Các thiết bị thu tín hiệu ..................................................................................27

Hình 1.4 a) Ví dụ về giải thuật PCA .................................................................................32

Hình 1.4 b) Hai góc nhìn về con lạc đà .............................................................................33

Hình 1.5 a) Eigenfaces.......................................................................................................37

Hình 1.5 b) Hình chiều vào không gian khuôn mặt ..........................................................38

Hình 2.1: Tương tác giữa user và server ..........................................................................39

Hình 2.2: Cơ sở dữ liệu của ứng dụng...............................................................................43

Hình 2.3: Quy trình hoạt động của ứng dụng....................................................................44

Hình 2.4: Lưu đồ giải thuật PCA.......................................................................................45

Hình 2.5 a) Những gương mặt trong training set .............................................................46

Hình 2.5 b) Ảnh trung bình ..............................................................................................46

Hình 2.5 c): Ảnh Eigenfaces được tính toán từ training set ..............................................47

Hình 2.6: Ảnh và hình chiếu vào không gian mặt người ..................................................49

Hình 2.7: Lưu đồ thuật toán PCA......................................................................................50

Hình 2.8: Lưu đồ thuật giải chính......................................................................................52

Hình 2.9: Lưu đồ giải thuật chụp ảnh................................................................................53

7

Hình 2.10: Lưu đồ giải thuật cắt và dò tìm mặt người ......................................................54

Hình 2.11: Lưu đồ giải thuật nhận dạng............................................................................55

Hình 3.1 Giao diện đăng nhập...........................................................................................57

Hình 3.2 Giao diện đăng nhập không thành công .............................................................57

Hình 3.3 Đăng nhập thành công ........................................................................................58

Hình 3.4 Giao diện bản đồ từ vệ tinh ................................................................................59

Hình 3.5 Định vị trí GPS giao diện giao thông .................................................................60

Hình 3.6 Định vị trí GPS giao diện vệ tinh .......................................................................61

Hình 3.7 Giao diện điện thoại nằm ngoài phạm vi điểm danh..........................................62

Hình 3.8 Giao diện điện thoại nằm trong phạm vi điểm danh ..........................................63

Hình 3.9 Giao diện sinh viên điểm danh hộ ......................................................................64

Hình 3.10 Giao diện nhận dạng không khớp.....................................................................65

Hình 3.11 Giao diện nhận dạng trùng khớp ......................................................................66