TÁI tạo mô HÌNH KHUÔN mặt từ các điểm đặc TRƯNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Đình Tƣ TÁI TẠO MƠ HÌNH KHN MẶT TỪ CÁC ĐIỂM ĐẶC TRƢNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ Thơng tin HÀ NỘI - 2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ Nguyễn Đình Tƣ TÁI TẠO MƠ HÌNH KHN MẶT TỪ CÁC ĐIỂM ĐẶC TRƢNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ Thơng tin Cán hƣớng dẫn: PGS.TS Bùi Thế Duy HÀ NỘI - 2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Bùi Thế Duy, thầy hướng dẫn em tận tình suốt năm học vừa qua Em xin cảm ơn cô giáo Ma Thị Châu trao đổi, thảo luận giúp đỡ em nhiều trình làm khóa luận Em xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy, cô giáo Khoa Công nghệ thông tin – trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Các thầy cô dạy bảo, dẫn em tạo điều kiện tốt cho em học tập suốt trình học đại học, đặc biệt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn anh, chị khóa bạn K51 trường Đại học Công nghệ dẫn cho ý kiến đóng góp giá trị cho khóa luận Cuối xin gửi tới Bà, Bố Mẹ, Cậu Mợ, Chú Dì tồn thể Gia đình lịng biết ơn tình cảm u thương Hà Nội, ngày 20/05/2010 Nguyễn Đình Tư i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư TĨM TẮT Tái tạo mơ hình khn mặt việc khơi phục lại mơ hình khn mặt từ hộp sọ người chết từ nhiều ảnh hai chiều đầu vào Tái tạo mơ hình khn mặt trở thành vấn đề khoa học máy tính đại Vấn đề (bài toán) áp dụng rộng rãi nhiều ứng dụng thực tiễn Bài toán áp dụng có ý nghĩa lớn việc xác định danh tính người chết từ hộp sọ họ vụ án hình sự, cơng tìm mộ liệt sĩ hay khảo cổ học Bài toán ứng dụng tương tác người máy nhằm tạo nhân vật ảo có khn mặt giống nhân vật thật đồng thời có khả giao tiếp, biểu cảm xúc thái độ qua gương mặt giống người Hiện Việt Nam, tái tạo mơ hình khn mặt thu hút quan tâm đặc biệt Các nhà nghiên cứu viện pháp y quân đội bước đầu xây dựng hệ thống tái tạo khuôn mặt từ hộp sọ để ứng dụng vào việc xác định danh tính liệt sĩ vơ danh Trong khóa luận này, chúng tơi trình bày hệ thống tái tạo mơ hình khuôn mặt từ điểm đặc trưng khuôn mặt Hệ thống sử dụng mơ hình đa mạng hàm sở bán kính, Radial Basis Function (RBF) để biến đổi mơ hình khn mặt nguồn mơ hình khn mặt đích Mơ hình đa mạng RBF huấn luyện tập điểm đặc trưng khuôn mặt nguồn tập điểm đặc trưng khn mặt đích tương ứng Hệ thống thử nghiệm liệu tạo từ ảnh khuôn mặt thật cho kết có triển vọng Bên cạnh chúng tơi xây dựng quy trình tạo sở liệu phục vụ cho việc thẩm định hệ thống phục vụ cho nghiên cứu khác có đối tượng nghiên cứu ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tái tạo mô hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT II MỤC LỤC III DANH SÁCH HÌNH VẼ IV DANH SÁCH BẢNG V CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHƢƠNG CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁI TẠO KHUÔN MẶT 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 Giới thiệu chung giải phẫu khuôn mặt .3 Xương mặt hộp sọ Giải phẫu mặt Các phương pháp biểu diễn mơ hình khuôn mặt Tạo mơ hình khn mặt với lớp da lưới đa giác 10 Tạo mơ hình mặt người bề mặt tham số 13 Các phương pháp tái tạo khuôn mặt 15 2.3.1 Các phương pháp hai chiều (2D) 15 2.3.1.1 Phương pháp lồng sọ vào vẽ chân dung 16 2.3.1.2 Phương pháp lồng sọ vào ảnh 16 2.3.2 Các phương pháp ba chiều (3D) 20 2.3.2.1 Các phương pháp 3D truyền thống 20 2.3.2.2 Các phương pháp 3D sử dụng công nghệ thông tin 25 CHƢƠNG HỆ THỐNG TÁI TẠO MƠ HÌNH KHUÔN MẶT TỪ CÁC ĐIỂM ĐẶC TRƢNG 31 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5 Mơ hình hệ thống 31 Chuẩn hóa liệu .34 Các phép biến đổi không gian ba chiều sử dụng 34 Sử dụng phép biến đổi để chuẩn hóa liệu 40 Biến đổi khuôn mặt .41 Mô hình khn mặt nguồn 42 Biến đổi mơ hình khn mặt 42 Chỉnh sửa khuôn mặt 44 Chỉnh sửa theo điểm 44 Chỉnh sửa theo vùng 45 Thiết kế hệ thống 49 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 54 4.1 4.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 54 Kết đánh giá 55 CHƢƠNG TỔNG KẾT 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình Cấu trúc xương đầu người Hình Các nhóm mặt Hình Các loại mặt Hình Các phiên khác CANDIDE 11 Hình Mơ hình Greta 12 Hình Một bề mặt B-Spline 14 Hình Lồng sọ vào vẽ chân dung 16 Hình Ảnh nửa mặt nửa sọ 16 Hình Lồng sọ vào ảnh hệ thống gương bán mạ viện Pháp y Quân Đội 17 Hình 10 Tái tạo mặt dựa xương sọ mặt nạn nhân 23 Hình 11 Mơ hình khn mặt với việc đắp đất sét lên hộp sọ, sử dụng 25 Hình 12 Q trình tái tạo khn mặt từ hộp sọ 27 Hình 13 Ảnh chụp đầu xác ướp Florence (inv N 8643) (a) ảnh chụp cắt lớp xoắn ốc (b) 28 Hình 14 Dựng lại khn mặt Pharaoh Tutankhamun 29 Hình 15 Mơ hình hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng 33 Hình 16 Phép quay chiều dương, trục quay Ox, hướng nhìn hướng âm trục Ox 35 Hình 17 Phép quay quanh trục 37 Hình 18 Quay vec-tơ 𝑢 trục Oz 38 Hình 19 Cách tính góc α 39 Hình 20 Chọn điểm mốc để chuẩn hóa liệu qua phép biến đổi 3D 40 Hình 21 Mơ-đun chỉnh sửa khn mặt theo điểm đặc trưng 44 Hình 22 Mơ-đun chỉnh sửa khn mặt theo vùng 45 Hình 23 Chỉnh sửa mắt to nhỏ 46 Hình 24 Chỉnh sửa mũi dài ngắn 46 Hình 25 Chỉnh độ rộng cánh mũi 47 Hình 26 Chỉnh sửa miệng nhỏ, rộng 47 Hình 27 Chỉnh sửa cằm dài, ngắn 48 Hình 28 Chỉnh sửa tai to, nhỏ 48 Hình 29 Biểu đồ UML thể thết kế phần điều khiển, hiển thị khuôn mặt 49 Hình 30 Biểu đồ UML thể thiết kế phần điều khiển thao tác biến đổi mơ hình khn mặt 51 Hình 31 Giao diện hệ thống tái tạo chỉnh sửa mơ hình khn mặt 53 Hình 32 Các điểm đặc trưng chọn để thử nghiệm 55 Hình 33 Kết tái tạo khuôn mặt người thứ 56 Hình 34 Điều chỉnh cánh mũi hẹp 57 Hình 35 Điều chỉnh miệng nhỏ 57 Hình 36 Kết tái tạo khuôn mặt người thứ hai 58 Hình 37 Điều chỉnh cho mắt nhỏ 59 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư DANH SÁCH BẢNG Bảng Chỉ số sọ số dân tộc khác 19 Bảng Các thông số độ dày mô mềm (mm) cho người Mỹ da đen 24 Bảng Bảng đánh giá độ xác vùng khn mặt tái tạo 60 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Giới thiệu Nguyễn Đình Tư Chƣơng GIỚI THIỆU Tái tạo mơ hình khn mặt (nói xác tái tạo hình dạng khn mặt) từ hộp sọ từ nhiều ảnh hai chiều toán ứng dụng có ý nghĩa quan trọng nhiều lĩnh vực Một số lĩnh vực áp dụng tiêu biểu tốn kể đến khảo cổ học, nhân chủng học giám định pháp y Trong khảo cổ học, nhân chủng học, nhiều ta cần tái tạo khuôn mặt người xưa dựa vào hộp sọ khai quật Trong giám định pháp y, vụ án hình nghiêm trọng mà vật chứng sọ nạn nhân, việc tái tạo lại khuôn mặt nạn nhân từ sọ giúp tìm danh tính nạn nhân nhanh chóng từ đề sở, phương hướng cho việc điều tra Ngồi tốn cịn áp dụng cơng tìm danh tính liệt sĩ vô danh dựa vào hài cốt họ Đây ý nghĩa nhân văn cao mà tốn đem lại Việc xây dựng hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt giúp tiết kiệm nhiều chi phí cơng sức so với hệ thống giám định gen Tái tạo mơ hình khn mặt nghiên cứu từ cuối kỉ 19, mở đầu nghiên cứu mối quan hệ xương độ dày mô mềm khuôn mặt Paul Broca [12] vào năm 1867 Tuy nhiên cơng trình hồn thiện thức ghi nhận thuộc nhà khoa học Nga, Gerasimov [33] Mùa xuân năm 1950, Gerasimov đắp hoàn chỉnh tượng đầu dựa vào xác người đàn ông phân rã gần hết Quá trình nghiên cứu đắp tượng giúp Gerasimov chuẩn đốn xác niên khoảng 24-25 tuổi Ảnh tượng ông đắp gửi khắp nơi để tìm tung tích người chết Ít lâu sau bà mẹ nhận mình, sinh năm 1925 tích từ năm 1949 Sau việc này, phương pháp Gerasimov thừa nhận biện pháp kĩ thuật hình hiệu đáng tin cậy Nhà nhân chủng học, dân tộc học kiêm họa sĩ coi cha đẻ ngành khoa học tái tạo khuôn mặt Ngày với phát triển ngành giải phẫu học trợ giúp đắc lực máy tính, việc tái tạo khn mặt thực nhanh chóng hiệu Khoa học máy tính đại thừa nhận tái tạo khuôn mặt lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn đầy triển vọng tính ứng dụng thực tiễn cao tốn Nhiều hệ thống tái tạo khuôn mặt từ hộp sọ phát triển hệ thống Björn Anderson Martin LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Giới thiệu Nguyễn Đình Tư Valfridson phát triển năm 2005 [6]; hệ thống Kolja Kahler Jörg Haber xây dựng vào năm 2003 [19]; phần mềm FACES nhóm tác giả thuộc Đại học Salerno, Italy, năm 2004; hệ thống nhà khoa học GosNIIAS, năm 2001 Ở Việt Nam có số tác giả nghiên cứu đặc điểm hình thái sọ mặt người Việt Nam GS Đỗ Xuân Hợp (Học viện Quân y), TS Lê Hữu Hưng (Trường Đại học Y khoa Hà Nội), GS Nguyễn Lân Cường (Viện khảo cổ Việt Nam), … Năm 2007, Viện Pháp y Quân đội phối hợp với Viện Công nghệ thông tin tổ chức hội thảo “Ứng dụng công nghệ thông tin khơi phục diện mạo khn mặt người dựa hình thái xương sọ mặt” để bước đầu có tiếp cận với toán cho người Việt [2] Tuy nhiên tái tạo mơ hình khn mặt dựa hỗ trợ cơng nghệ thơng tin chưa có nghiên cứu nước thực Do chưa trang bị phương tiện kĩ thuật đầy đủ, gặp nhiều khó khăn việc mơ hình khn mặt bao gồm đầy đủ mối liên hệ phần cứng phần mềm khuôn mặt từ thông số hộp sọ Trên sở chúng tơi định nghiên cứu phát triển hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Hệ thống sử dụng mơ hình khn mặt nguồn điểm đặc trưng nguồn khuôn mặt Hệ thống sử dụng mơ hình đa mạng RBF để biến đổi mơ hình khn mặt nguồn thành mơ hình khn mặt đích Mơ hình đa mạng RBF huấn luyện tập điểm đặc trưng nguồn đích Phần cịn lại khóa luận bao gồm chương Chương 2: trình bày tổng quan phương pháp tái tạo khuôn mặt kiến thức liên quan, giải phẫu khuôn mặt Chương 3: mô tả chi tiết hệ thống tái tạo chỉnh sửa mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng mà chúng tơi phát triển Chương 4: trình bày phương pháp xây dựng sở liệu thử nghiệm Chương 5: tổng kết kết đạt hướng phát triển LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Các phương pháp tái tạo khn mặt Nguyễn Đình Tư Chƣơng CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁI TẠO KHN MẶT Bài tốn tái tạo khn mặt tốn phức tạp, u cầu kiến thức nhiều ngành liên quan giải phẫu học, tốn học khoa học máy tính Khn mặt người có mn hình vạn trạng, hộp sọ khớp với nhiều khn mặt khác Bên cạnh đó, việc thay đổi chi tiết nhỏ, ví dụ thay đổi chút vị trí điểm đặc trưng, làm cho khn mặt dựng lại khác nhiều Ở khía cạnh tốn học, tốn ngược, có nhiều lời giải Tuy nhiên, phức tạp tính ứng dụng thực tiễn cao tốn không ngừng thu hút quan tâm đặc biệt nhà nghiên cứu Trong thực tế có nhiều phương pháp giải từ nhiều góc độ nghề nghiệp khác có kết khả quan ghi nhận Trong chương này, chúng tơi trình bày sở lý thuyết giải phẫu khuôn mặt, phương pháp biểu diễn mơ hình khn mặt, sau chúng tơi trình bày phương pháp tái tạo khn mặt dựa tảng lý thuyết 2.1 Giới thiệu chung giải phẫu khuôn mặt 2.1.1 Xƣơng mặt hộp sọ Hộp sọ mang nhiều tính chất đặc điểm ảnh hưởng trực tiếp đến độ xác việc tái tạo khn mặt Ta cần nắm đặc điểm tính chất hộp sọ để tái tạo khn mặt cách chuẩn xác Xương sọ mặt xương có tầm quan trọng việc cung cấp thông tin tuổi, giới tính, chủng tộc, làm tảng quan trọng để xác định khuôn mặt Sau số đặc điểm tổng quát hộp sọ xương mặt từ nghiên cứu Nguyễn Trọng Toàn [3][4]  Kích thước hộp sọ đặc trưng bởi: chiều cao, chiều rộng chiều sâu  đặc điểm hộp sọ mơ tả theo chuẩn Quốc tế bao gồm:  Hình dáng sọ gồm dạng: Hình xoan, hình trứng, hình năm góc, hình trịn hình trịn thót LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư CView CFormView CControl m_MyTabCtrl: CMyTabCtrl m_Slider: CSliderCtrl m_verticesList: CListBox DisplayVerticesInfo(): void UpdateListView(): void OnSelChangeListVertices(): void OnButtonMorph(): EventHandle OnButtonAdd: EventHandle OnButtonRemove: EventHandle CTabCtrl CDialog CMyTabCtrl m_tabPages[5]: CDialog* m_tabCurrent: int m_nNumberOfPages: int CEyesTab CEarsTab CChinTab Init(): void SetRectangle(): void CNoseTab CMouthTab Hình 30 Biểu đồ UML thể thiết kế phần điều khiển thao tác biến đổi mơ hình khn mặt Phần bao gồm lớp chính: - - CView: mô tả phần điều khiển hiển thị mơ hình khn mặt CFormView: lớp CView có chức nối kết thành phần điều khiển TabBar, ScrollCtrl, … CDialog: lớp hệ thống Có lớp con: CEyesTab, CEarsTab, CNoseTab, CChinTab, CMouthTab Các lớp tab để quản lý tính chỉnh sửa khn mặt CTabCtrl: lớp hệ thống Có lớp CMyTabCtrl CMyTabCtrl: khung quản lý tab chỉnh sửa khuôn mặt 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư Thuộc tính: o m_TabPages[5]: lưu tab thơng qua lớp hình CDialog chúng o m_TabCurrent: Tab hành o m_nNumberOfTabPages: số lượng tab Phương thức: o Init(): khởi tạo khung quản lý tab - o SetRectangle(): phân vùng để hiển thị tab khung quản lý CControl: lớp điều khiển tính giao diện thao tác biến đổi Thuộc tính: o m_MyTabCtrl: thành phần quản lý tab o m_Slider: trượt o m_VerticesList: danh sách điểm đặc trưng Phương thức: o DisplayVerticesInfo(): hiển thị danh sách điểm đặc trưng khuôn mặt o OnSelChangeListVertices(): hiển thị vị trí điểm tương ứng khn mặt o o o o nguồn đích ta chọn điểm đặc trưng danh sách m_VerticesList UpdateListView(): cập nhật lại danh sách điểm đặc trưng OnButtonMorph(): bắt kiện ấn nút “Morph” gọi hàm morphingFace() để biến đổi mơ hình khn mặt nguồn thành mơ hình khn mặt đích OnButtonAdd(): bắt kiện ấn nút “Add” để thêm điểm đặc trưng OnButtonRemove(): bắt kiện ấn nút “Remove” để bỏ điểm đặc trưng 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư Hệ thống sau phát triển có giao diện Hình 31: Hình 31 Giao diện hệ thống tái tạo chỉnh sửa mơ hình khn mặt Các thành phần giao diện hệ thống: Danh sách điểm đặc trưng Tọa độ điểm đặc trưng chọn danh sách, Hình 31 đỉnh mũi Các chức thêm, xóa đổi tên điểm đặc trưng Chức chỉnh sửa khuôn mặt theo tọa độ điểm đặc trưng Chức chỉnh sửa khuôn mặt theo đặc điểm phận Nút “Morph” để tái tạo khn mặt đích Nút “Load” để nạp tọa độ điểm đặc trưng khn mặt đích cần tái tạo Mơ hình khn mặt nguồn Mơ hình hộp sọ điểm đặc trưng khn mặt đích ứng với hộp sọ 10 Chức lưu lại mơ hình khn mặt nguồn (“Save Source”), lưu lại mơ hình khn mặt đích (“Save Target”) chỉnh lại mơ hình khn mặt nguồn ban đầu(“ResetFace”) 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Chƣơng Nguyễn Đình Tư THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Chúng tơi phát triển hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng khuôn mặt ngôn ngữ Microsoft Visual C++ chạy Microsoft Visual Studio 6.0 Chúng xây dựng sở liệu tập điểm đặc trưng nhiều người khác Cơ sở liệu đưa vào chạy hệ thống cho tập mơ hình khn mặt tái tạo Sau chúng tơi sử dụng phương pháp thăm ý kiến đánh giá cách lập danh mục vùng khuôn mặt lấy ý kiến đánh giá độ xác vùng 4.1 Các bƣớc tiến hành thực nghiệm Chúng tiến hành bước sau:  Bước Xây dựng sở liệu: Chúng xác định 50 điểm đặc trưng nửa trái khuôn mặt, 50 điểm nửa bên phải xác định cách lấy đối xứng Từ đó, chúng tơi xây dựng sở liệu gồm 10 tập tọa độ 50 điểm đặc trưng nửa trái khn mặt 10 người khác Chúng sử dụng kĩ thuật xây dựng mơ hình ba chiều từ nhiều ảnh hai chiều [22] Chúng chụp ảnh mặt người, người ảnh góc khác nhau, sau đánh dấu điểm đặc trưng lên ảnh dùng công cụ Camera Calibration Toolbox for Matlab, tạm dịch Công cụ chỉnh máy quay cho Matlab [13] để trích xuất tọa độ chiều điểm đặc trưng  Bước Chạy hệ thống: Chúng sử dụng 10 tập tọa độ điểm đặc trưng trên, cho vào hệ thống tái tạo lưu lại mơ hình khn mặt tái tạo  Bước Lấy ý kiến đánh giá: Chúng lập danh sách đầu mục vùng khn mặt Sau đó, chúng tơi hiển thị lại khuôn mặt thu thập đánh giá độ xác theo thang điểm từ đến 10 vùng 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Nguyễn Đình Tư 4.2 Kết đánh giá Hình 32 biểu diễn điểm đặc trưng mơ hình khn mặt nguồn chúng tơi chọn: Hình 32 Các điểm đặc trưng chọn để thử nghiệm Chúng chọn vùng: Mắt, mũi, miệng, cằm, lông mày, trán, má khung viền mặt để lấy nhận xét đánh giá Dưới kết tái tạo khuôn mặt số người: 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Nguyễn Đình Tư Hình 33 Kết tái tạo khuôn mặt người thứ Khuôn mặt người thứ tái tạo Hình 33 có đặc điểm đánh sau: - Mắt tương đối xác độ mở, độ sâu viền mắt 8.0 điểm, - Mũi cao, thon, độ dài tương đối xác cánh mũi chưa đủ độ phồng 8.5 điểm, 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Nguyễn Đình Tư - Viền miệng cong, độ mở tương đối xác, miệng rộng 8.0 điểm, - Cằm tạo độ uốn, nhô hợp lý 8.8 điểm, - Lơng mày cong dài xác 9.0 điểm, - Phần trán lõm 8.0 điểm, - Gò má nhô lên, tạo độ cong tốt 9.0 điểm, - Khung viền mặt xác so với thực tế 8.0 điểm, Tổng điểm đạt được: 67.3/80 Chúng sử dụng chức chỉnh sửa khuôn mặt để điều chỉnh giảm độ rộng bên cánh mũi để tăng thêm độ phồng cho mũi (Hình 34 từ trái sang phải) điều chỉnh miệng nhỏ (Hình 35 từ trái sang phải): Hình 34 Điều chỉnh cánh mũi hẹp Hình 35 Điều chỉnh miệng nhỏ 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Nguyễn Đình Tư Hình 36 Kết tái tạo khuôn mặt người thứ hai Người thứ hai nữ giới cho kết khuôn mặt tái tạo thon hơn, nữ tính Hình 36 Các đánh giá cho điểm sau: - Mắt to 8.5 điểm, - Cánh mũi chưa tạo độ phồng cao 7.0 điểm, 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Nguyễn Đình Tư - Nét miệng tốt, biểu lộ tâm trạng 9.0 điểm, - Cằm có độ xác cao độ cong 9.5 điểm, - Lơng mày có độ cong lớn nhiều 7.5 điểm, - Trán thon, nhỏ 7.0 điểm, - Gị má có độ cong tương đối xác 8.0 điểm, - Chỗ gấp xương hàm khung viền mặt thon 7.0 điểm Tổng điểm đạt được: 63.5/80 Do mắt to so với thực tế nên thử tiến hành giảm độ to mắt chức chỉnh sửa khn mặt Hình 37 biểu đôi mắt nhỏ, đồng đẹp (từ trái sang phải) Hình 37 Điều chỉnh cho mắt nhỏ Tất đánh giá 10 khuôn mặt 10 người tái tạo tổng hợp lại Bảng 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Nguyễn Đình Tư Bảng Bảng đánh giá độ xác vùng khuôn mặt tái tạo Người Mắt Mũi Miệng Cằm 7.0 9.0 8.8 8.0 8.0 7.0 9.5 8.0 7.0 8.0 Lông Viền Tổng Trán Má 9.0 8.5 8.0 8.5 66.8 9.0 9.0 8.0 8.0 7.5 66 9.5 9.0 8.0 8.0 7.0 7.5 64 8.5 8.0 8.8 9.0 8.0 9.0 8.0 67.3 8.5 7.0 9.0 9.5 7.5 7.0 8.0 7.0 63.5 8.5 7.0 8.0 9.5 8.0 6.5 7.0 7.5 62 9.5 9.0 8.5 8.5 9.0 7.5 6.0 7.0 65 7.5 8.0 8.5 9.0 9.0 8.0 7.0 7.0 64 9.5 8.5 8.0 7.0 8.5 8.5 8.0 8.0 66 10 8.5 7.5 8.0 7.5 8.0 8.5 8.5 8.5 65 Trung bình 8.3 7.85 8.58 8.58 8.5 7.85 7.65 7.65 64.96 STT mày mặt Nhận xét đánh giá: Tổng hợp lại nhận xét, đánh giá 10 khuôn mặt, rút ưu điểm vả khuyết điểm sau:  Các ưu điểm:  Viền miệng tương đối xác  Cằm tương đối xác  Lơng mày tạo vịng cung có độ dài xác  Mắt tương đối xác  Tuy nhiên, tồn hạn chế sau:  Khoảng cách đầu mũi cánh khác, cánh mũi phồng nhiều  Trán phẳng  Má to, đầy  Viền mặt to 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Thực nghiệm đánh giá Nguyễn Đình Tư Qua đó, chúng tơi rút kết luận vùng miệng, cằm, lông mày, mắt mũi đạt độ xác tốt vùng phần miền rõ ràng có nhiều điểm đặc trưng bao quanh viền chúng Phần viền mặt chưa có nhiều điểm đặc trưng nên đạt độ xác chưa cao Điểm trung bình mà chương trình đạt 64.96/80 Đây kết khả quan làm tảng để phát triển hệ thống tốt 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương Tổng kết Nguyễn Đình Tư Chƣơng TỔNG KẾT Qua thời gian nghiên cứu toán tái tạo mơ hình khn mặt người, chúng tơi nắm phương pháp, kĩ thuật tái tạo khuôn mặt với số kiến thức giải phẫu học khn mặt người Qua đó, chúng tơi phát triển hệ thống tái tạo mơ hình khn mặt không gian ba chiều từ điểm đặc trưng với ba mơ-đun chính: Mơ-đun chuẩn hóa liệu, mơ-đun biến đổi khuôn mặt mô-đun chỉnh sửa khuôn mặt Mô-đun chuẩn hóa có nhiệm vụ chuẩn hóa tập điểm đặc trưng đầu vào thông qua phép quay, phép tịnh tiến phép tỉ lệ không gian ba chiều Môđun biến đổi sử dụng mạng RBF huấn luyện tập điểm đặc trưng chuẩn hóa tập điểm đặc trưng khuôn mặt nguồn, từ biến đổi khn mặt nguồn thành khn mặt đích Mơ-đun chỉnh sửa hồn thiện điểm chưa hợp lý khn mặt đích theo điểm đặc trưng vùng để khn mặt đích cuối Hệ thống thử nghiệm liệu tạo từ ảnh khuôn mặt thật đạt kết khả quan 80% Các kết đạt vùng mắt, mũi, miệng, lông mày cằm tốt kết đạt cho phần viền mặt chưa cao Bên cạnh đó, chúng tơi xây dựng quy trình tạo sở liệu mơ-đun chuẩn hóa liệu để thẩm định, đánh giá hệ thống phục vụ cho nghiên cứu khác có đối tượng nghiên cứu Trong tương lai phát triển hệ thống hồn thiện Đầu vào khơng dừng mức có sẵn điểm đặc trưng mà mơ hình hộp sọ hệ thống tự động phát điểm đặc trưng khuôn mặt ứng với hộp sọ Ở mô-đun chỉnh sửa khuôn mặt, thử nghiệm nhiều liệu xây dựng thêm chức chỉnh sửa cho nhiều vùng 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Đình Tư Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt: [1] Nguyễn Trọng Toàn, Đặc điểm mắt, mũi, lơng mày tóc người Việt Nam Báo cáo đề tài KC.01.16/06-10, 2009 [2] Nguyễn Trọng Toàn, Đặc điểm môi, miệng tai người Việt Nam Báo cáo KC.01.17/06-10, 2009 [3] [4] [5] Nguyễn Trọng Toàn, Tương quan xương sọ mặt (phần cứng) mô mềm xung quanh (phần mềm) người Báo cáo đề tài KC.01.17/06-10, 2009, trang 4-5 Nguyễn Trọng Toàn, Tương quan xương sọ mặt phận mặt mắt, mũi lông mày người Châu Âu sử dụng việc khôi phục mặt người, Báo cáo đề tài KC.01.16/06-10, 2009, trang 2-5 Nguyễn Trọng Tồn, Đặc điểm nhân trắc, độ dày mơ mềm số đo hộp sọ nhiều dân tộc, Báo cáo đề tài KC.01.16/06-10, 2009, trang 10 Tài liệu tham khảo tiếng Anh: [6] [7] Anderson B., Martin Valfridson, Digital 3D facial reconstruction based on computed tomography, Master Thesis, Norrköping, 2005 Ahlberg, J CANDIDE-3 an updated parameterized face, Report No LiTHISY-R-2326, Dept of Electrical Engineering, Linköping University, Sweden, 2001 [8] Berar M., Michel Desvignes, Gerard Bailly and Yohan Payan, 3D semi landmarks-based statistical face reconstruction, Journal of computing and Information technology, 14 (1) , 2006, pages 31-43 [9] Bui, T P Illumination for computer generated pictures Communications of the ACM, 1975 [10] Bui T.D., M Poel, D Heylen & A Nijholt, Automatic face morphing for transferring facial animation, In: Proceedings 6th IASTED International Conference on Computers, Graphics, and Imaging (CGIM 2003), Honolulu, 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Đình Tư Tài liệu tham khảo Hawai, USA, August 13-16, 2003, ACTA Press, Anaheim/Calgary/Zurich, ISBN 0-88986-376-8, pages 19-24 [11] Bui T.D., D Heylen, M Poel & A Nijholt, Exporting vector muscles for facial animation, In: Proceedings International Symposium on Smart Graphics 2003, A Butz, A Krüger & P Olivier (eds.), Heidelberg, Lecture Notes in Computer Science, Springer, Berlin, 2003 [12] Buzug T M., Prüfer Klaus, Bongartz Jens(eds), Reconstruction of Soft Facial Parts (RSFP2005), Book of Abstracts, Publ: Remagen, 2005 [13] http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/ [14] Eck M., Interpolation Methods for Reconstruction of 3D Surfaces from Sequences of Planar Slices, CAD und Computergraphik, Vol 13, No 5, Feb 1991, pages 109 – 120 [15] Golub G.H., M Heath, G Wahba Generalized Cross- validation as a Method for Choosing a Good Ridge Parameter, Technometrics, 21(2), 1979, pages 215-223 [16] Gouraud, H Computer display of curved surfaces PhD thesis, Dept of Electrical Engineering, University of Utah, 1971 [17] http://linc.iut.univ-paris8.fr/greta/ [18] Kahler K., Jorg Haber, Hans-Peter Seidel, Geometry-based Muscle Modeling for Facial Animation, 2001 [19] Kahler K., Jörg Haber, Hans-Peter Seidel (2003), Reanimating the Dead: Reconstruction of Expressive Faces from Skull Data, ACM Transactions on Graphics (Siggraph 2003), 22(3), July 2003 [20] Krogman W M The Reconstruction of the Living Head From the Skull, FBI Law Enforcement Bull 15 (7), 1946, pages 11–18 [21] Lee, Y., Terzopoulos, D., and Waters, K Realistic face modeling for animation In Cook, R., editor, SIGGRAPH 95 Conference Proceedings, Annual Conference Series, 1995, pages 55-62 [22] Ma T.C, B.T Duy, A process of building 3D models from images, VNU Journal of Science, 2007 [23] Mahl, R Visible surface algorithm for quadric patches IEEE Transactions on Computers, 1972, pages 1-4 [24] Moubaraki, L., Ohya, J., and Kishino, F, Realistic 3d facial animation in virtual space teleconferencing In 4th IEEE International workshop on Robot and Human Communication, 1995 [25] Noh J., Ulrich Neumann, Expression Cloning, ACM SIGGRAPH 2001, pages 264 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Đình Tư Tài liệu tham khảo [26] Parker, F I Computer generated animation of faces Master's thesis,Dept of Electrical Engineering, Division of Computer Science, University of Utah, 1972 [27] Pearson K On the skull and portraits of Georg Buchanan, Biometrica, 1926, pages 233-256 [28] Quatrehomme G., S Cotin, G Subsol, H Delingette, Y Garidel, G Grevin, M Fidrich, P Bailet, A Ollier, A fully three-dimensional method for facial reconstruction based on deformable models, Journal of Forensic Science 42 (1997) pages 649–652 [29] Reeves, W T In State of the Art in Facial Animation: SIGGRAPH 1990 Course Notes #26, 1990, pages 88-106 17th International Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques [30] Rhine, J S and Campbell, H R Thickness of facial tissues in American Blacks, Journal of Forensic Sciences (1980) 25: pages 847-858 [31] Rydfalk, M Candide, a parameterized face Technical Report Report No LiTHISY-I-866, Dept of Electrical Engineering, Linkping University, Sweden, 1987 [32] Terzopoulos T and K Waters Physically-based facial modeling, analysis, and animation Journal of Visualization and Computer Animation, 1990, pages 73– 80 [33] Verze L., History of facial reconstruction, Forensic Science International, 2009, pages [34] Welsh, B Model-Based Coding of Images, PhD dissertation, British Telecom Research Lab, Jan 1991 [35] Weiss, R Be vision, a package of ibm 7090 fortran programs to draworthographic views of combinations of plane and quadric surfaces JACM, 1966, pages 194-204 [36] Waite, C T The Facial Action Control Editor, Face: A Parametric Facial Expression Editor for Computer Generated Animation Massachusetts Institute of Technology, Media Arts and Sciences, Cambridge, Febuary 1989 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... thống tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư Các điểm đặc trưng khn mặt đích HỆ THỐNG TÁI TẠO MƠ HÌNH KHN MẶT TỪ CÁC ĐIỂM ĐẶC TRƢNG Chuẩn hóa Tọa độ điểm đặc trưng khn mặt đích... TÁI TẠO MƠ HÌNH KHN MẶT TỪ CÁC ĐIỂM ĐẶC TRƢNG Chúng phát triển hệ thống tái tạo mô hình khn mặt từ điểm đặc trưng khn mặt cách sử dụng mạng RBF Hệ thống sử dụng mơ hình khn mặt nguồn, khn mặt. .. luanvanchat@agmail.com Tái tạo mơ hình khn mặt từ điểm đặc trưng Nguyễn Đình Tư TĨM TẮT Tái tạo mơ hình khn mặt việc khơi phục lại mơ hình khn mặt từ hộp sọ người chết từ nhiều ảnh hai chiều đầu vào Tái tạo mơ hình