Tìm hiểu một số phương pháp phát hiện khuôn mặt trong ảnh

Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph IC M ng pháp phát hi n khuôn m t nh N Em xin chân thành c m n th y, cô khoa Công ngh Thông tin Tr ng i h c Dân l p H i Phịng ã t n tình d y d , truy n t cho chúng em nhi u ki n th c quý báu Em xin t lòng bi t n sâu s c n th y Th.s Ngơ Tr ng Giang, ng i ã n tình giúp truy n t nhi u kinh nghi m tài có th c th c hi n hồn thành Xin chân thành c m n b n khoa Công Ngh Thông Tin, Dân L p H i Phịng ã giúp , iH c ng viên tơi r t nhi u trình th c hi n tài Em xin trân tr ng c m n! i Phòng, tháng 07 n m 2007 Sinh viên Lê H ng Chuyên Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh CL C I C M N U CH NG 1: NG QUAN V PHÁT HI N KHUÔN M T 1.1 Gi i thi u 1.2 t s l nh v c ng d ng phát hi n khuôn m t 1.3 t s ph ng pháp xác nh khuôn m t ng i 1.3.1 ng ti p c n d a tri th c 1.3.2 ng ti p c n d a c tr ng không thay i 10 1.3.3 ng ti p c n d a so kh p m u 13 1.3.4 ng ti p c n d a di n m o 16 1.3.5 ng ti p c n t ng h p 25 1.4 Khó kh n thách th c tốn xác nh khn m t 26 CH NG 2: PHÁT HI N KHUÔN M T S D NG ADABOOST 28 2.1 Gi i thi u 28 2.1.1 Các h ng ti p c n dị tìm khn m t nhanh 28 2.1.2 ng ti p c n theo AdaBoost 28 2.2 Trích ch n c tr ng cho AdaBoost 29 2.3 Thu t toán ADABOOST 31 2.4 dò tìm phân t ng Adaboost 35 2.5 Hu n luy n dị tìm khuôn m t 38 2.6 Dị tìm khn m t 38 2.7 Nh n xét 39 2.7.1 u m 39 2.7.2 Khuy t m 39 CH NG 3: PHÁT HI N KHUÔN M T S D NG M NG N RON 40 3.1 ng quan v m ng n ron nhân t o 40 3.1.1 ng n ron sinh h c 40 3.1.2 ron nhân t o: 41 3.1.3 Các thành ph n c a n ron nhân t o: 42 3.1.4 Mơ hình c b n c a m ng n ron 43 3.1.5 Xây d ng m ng n ron 44 3.1.6 Hu n luy n m ng n ron 45 3.2 Chu n b d li u 52 3.2.1 Gi i thi u 52 Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh 3.2.2 Gán nhãn canh biên c tr ng khuôn m t 52 3.2.3 Ti n x lý v sáng t ng ph n t p m u h c 54 3.3 Hu n luy n dị tìm khn m t 56 3.3.1 Gi i thi u 56 3.3.2 Hu n luy n dị tìm khn m t 56 3.4 Q trình dị tìm khn m t 60 CH NG 4: CÀI T NG D NG 62 4.1 Môi tr ng TEST 62 4.2 t s giao di n 62 4.3 t qu 65 4.4 Nh n xét 66 T LU N 67 TÀI LI U THAM KH O 68 Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh U Trong nh ng n m g n ây, ng d ng v trí tu nhân t o ngày phát tri n c ánh giá cao M t l nh v c ang c quan tâm c a trí tu nhân o nh m t o ng d ng thông minh, có tính ng i ó nh n d ng i ng cho vi c nghiên c u nh n d ng c ng r t phong phú a d ng Trong tài ch n it ng khuôn m t, b c u tiên c a vi c nh n d ng ó phát hi n khn m t Khn m t óng vai trị quan tr ng q trình giao ti p gi a ng iv i ng i, c ng mang m t l ng thơng tin giàu có, ch ng h n có th xác nh gi i tính, tu i tác, tr ng thái c m xúc c a ng i ó, h n n a kh o sát ng nét khuôn m t có th bi t hi n b c ti n c ng i ó mu n nói Do ó, phát quan tr ng ph c v cơng vi c nh n d ng khuôn m t sau Có r t nhi u ph ng pháp phát hi n khuôn m t, AdaBoost m ng N -ron m t nh ng ph ng pháp ó ph án c chia ch ng: Ch ng s trình bày t ng quan v m t s ng pháp phát hi n khuôn m t Ph ng pháp Adaboost m ng N -ron dùng ph n cài phát hi n khuôn m t c trình bày ch ng Ch ng t ng d ng, m t s th nghi m dị tìm khn m t nh, cu i k t lu n Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p CH Tìm hi u m t s ph NG 1: NG QUAN V ng pháp phát hi n khuôn m t nh PHÁT HI N KHUÔN M T 1.1 Gi i thi u H n m t th p k qua có r t nhi u cơng trình nghiên c u v tốn xác nh khn m t ng i t nh en tr ng, xám hôm Các nghiên c u i t toán ng ngày n gi n, m i nh ch có m t khn m t i nhìn th ng vào thi t b thu hình en tr ng Cho n nh màu nh u t th th ng ng nh n ngày hơm tốn m r ng cho nh màu, có nhi u khn m t m t nh, có nhi u t th thay y mà m r ng c ph m vi t mơi tr phịng thí nghi m) cho n mơi tr i nh Không nh ng ng xung quanh n gi n (trong ng xung quanh r t ph c t p (nh t nhiên) nh m áp ng nhu c u c a th c t xác Xác nh khuôn m t ng i (Face Detection) m t k thu t máy tính nh v trí kích th c c a khuôn m t ng i nh b t ( nh k thu t s ) K thu t nh n bi t c tr ng c a khuôn m t b qua nh ng th khác, nh : tòa nhà, c i, c th , … 1.2 t s l nh v c ng d ng phát hi n khuôn m t Phát hi n khuôn m t ã - th ng t c ng d ng r t nhi u l nh v c: ng tác gi a ng m khuy t có th trao i máy: giúp nh ng ng i Nh ng ng i b t t ho c i dùng ngơn ng tay có th giao ti p v i nh ng ng i bình th ng Nh ng ng i b b i li t thông qua m t ký hi u nháy m t có th bi u l nh ng h mu n, … ó tốn u b c a bàn tay (hand gesture), - Nh n d ng ng i A có ph i t i ph m truy nã hay không? Giúp c quan an ninh qu n lý t t ng tr - ng bình th u b khn m t, … i Cơng vi c nh n d ng có th mơi ng c ng nh bóng t i (s d ng camera h ng ngo i) th ng quan sát, theo dõi b o v Các h th ng camera s xác ng i theo dõi ng xâm ph m khu v c khơng Lê H ng Chun _ CT701 nh i ó xem h có vi ph m khơng, ví c vào, … Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p - Tìm hi u m t s ph u tr (rút ti n ATM, tình tr ng nh ng ng ng pháp phát hi n khuôn m t nh bi t rút ti n vào th i i b ng m ó), hi n có i khác l y m t th ATM hay m t mã s PIN nh ng ng i n c p i rút ti n, ho c nh ng ng i ch th i rút ti n nh ng l i báo cho ngân hàng m t th m t ti n Các ngân hàng có nhu u có giao d ch ti n s ki m tra hay l u tr khn m t ng sau ó - Th c n c - i rút ti n i ch ng x lý c, ch ng minh nhân dân (Face dentification) u n vào ra: v n phịng, cơng ty, tr s , máy tính,… K t h p thêm vân tay h c m t Cho phép nhân viên ng is c vào n i c n thi t, hay m i ng nh p máy tính cá nhân c a mà không c n nh tên ng nh p c ng nh m t kh u mà ch c n xác nh thông qua khuôn m t - An ninh sân bay, xu t nh p c nh (hi n c quan xu t nh p c nh M áp d ng) Dùng xác th c ng ã i xu t nh p c nh ki m tra có ph i nhân v t kh ng b không - ng lai s phát tri n lo i th thơng minh có tích h p s n a ng i dùng ó, b t c ng lý t i h th ng s so v i th c yêu c u ki m tra truy c p hay c tr ng khuôn m t bi t có ph i ch th hay khơng - Tìm ki m t ch c d li u liên quan ng i dùng khác dùng c tr ng n ng i thông qua khuôn m t i nhi u h c s d li u l u tr th t l n, nh internet, hãng truy n hình, … Ví d : tìm n video có t ng th ng Bush phát bi u, tìm phim có di n viên Thành Long óng, tìm tr n banh có Ronaldinho - Phân lo i l u tr hình nh n tho i di ng Thông qua tốn xác nh khn m t ng i trích c tr ng, r i d a vào c tr ng s p x p, l u tr , giúp ng i s d ng d dàng truy tìm c n thi t - Ki m tra tr ng thái ng i lái xe có ng g t, m t t p trung hay không, h tr thơng báo c n thi t - Phân tích c m xúc khuôn m t Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p - Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh t s hãng s n xu t máy ch p nh ã ng d ng toán xác t ng 1.3 i vào máy ch p nh th h m i t s ph ng pháp xác Có nhi u nghiên c u tìm ph nh khn cho k t qu hình nh nh khuôn m t ng ng pháp xác p h n i nh khuôn m t ng i, t nh xám n ngày nh màu D a vào tính ch t c a ph ng pháp xác nh khuôn m t ng i nh, có th phân chia ph ng pháp thành nh ng ti p c n chính: - ng ti p c n d a tri th c: Mã hóa hi u bi t c a ng lo i khuôn m t ng quan h c a - i thành lu t Thông th c tr ng không thay i: M c tiêu thu t c tr ng mô t c u trúc khuôn m t ng s không thay i t th khn m t, v trí u ki n ánh sáng thay i - ng lu t mô t c tr ng ng ti p c n d a tốn i tìm iv i mà c tr ng t thi t b thu hình ho c ng ti p c n d a so kh p m u: Dùng m u chu n c a khuôn t ng i (các m u c ch n l a l u tr ) mô t cho khuôn m t ng i hay c tr ng khuôn m t (các m u ph i ch n cho tách bi t theo tiêu chu n mà tác gi - nh ng ti p c n d a di n m o: Trái ng mơ hình h c ây ó h th ng s xác ti p c n h 1.3.1 so sánh) c h n v i so kh p m u, c h c t m t t p nh hu n luy n cho tr nh khuôn m t ng ng ti p c n theo ph c Sau i M t s tác gi g i h ng ng pháp h c ng ti p c n d a tri th c Trong h ng ti p c n này, lu t s ph thu c r t l n vào tri th c c a nh ng tác gi nghiên c u v toán xác nh khuôn m t ng ti p c n d ng top-down D dàng xây d ng lu t c b n i ây h ng mô t c tr ng c a khuôn m t quan h t ng ng Ví d , m t khn m t th ng có hai m t i x ng qua tr c th ng ng gi a khn m t có m t m i, t mi ng Các quan h c a kho ng cách v trí Thơng th Lê H ng Chuyên _ CT701 c tr ng có th c mô t nh quan h v ng tác gi s trích c tr ng c a khn Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p t tr c tiên Tìm hi u m t s ph có ng pháp phát hi n khuôn m t nh c ng viên, sau ó ng viên s nh thơng qua lu t c xác bi t ng viên khuôn m t ng viên không ph i khuôn m t tv n ph c t p dùng h ng ti p c n chuy n t tri th c ng i sang lu t m t cách hi u qu N u lu t chi ti t (ch t ch ) xác nh có th xác nh thi u khn m t có nh, nh ng khn m t không th th a mãn t t c lu t ng qt q có th s xác a Nh ng lu t nh l m m t vùng ó khơng ph i khuôn m t mà l i xác nh khn m t Và c ng khó kh n c n m r ng yêu c u c a tốn xác Hình 1-1: (a) nh ban nh khn m t có nhi u t th khác u có phân gi i n = 1; (b), (c), (d) nh có phân gi i n = 4, 8, 16 Yang Huang dùng m t ph ng ti p c n xác nh khuôn m t H th ng c a hai tác gi bao g m ba m c lu t cao nh t, dùng m t khung c a s quét nh thông qua m t t p lu t m c tìm ng viên có th khuôn m t ng th c theo h m c k ti p, hai ông dùng m t t p lu t mơ t t ng qt hình dáng khn m t Còn lu t khác xem xét phân gi i có th t m c chi ti t c dùng xác m c cu i l i dùng m t t p c tr ng khuôn m t M t h th ng a nh, hình 1-1 Các lu t m c cao nh t tìm ng viên nh : “vùng trung tâm khuôn m t (ph n t i h n hình 1-2) có b n ph n v i m t m c u c b n”, “ph n xung quanh bên c a m t khuôn m t (ph n sáng h n hình 1-2) có m t m c u c b n”, “m c khác gi a giá tr xám trung bình c a ph n trung tâm ph n bao bên k ” m c hai, xem xét bi u c a ng viên lo i b t ng viên không ph i khuôn m t, ng viên ng th i dò c nh bao xung quanh m c cu i cùng, nh ng ng viên l i s c xem xét tr ng c a khuôn m t v m t mi ng Hai ông ã dùng m t chi n l Lê H ng Chuyên _ CT701 c c “t thô Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph n m n” hay “làm rõ d n” gi m s l ng tính tốn x lý M c dù t l xác ch a cao, nh ng ây ti n Hình 1-2: cho nhi u nghiên c u sau t lo i tri tr c c a ng Kotropoulos Pitas i nghiên c u phân tích khn m t a m t ph Hai ông dùng ph ng pháp chi u xác ã thành công v i ph ng pháp chi u I(x,y) giá tr xám c a m t (x,y), hàm ng pháp phát hi n khuôn m t nh ng pháp dùng nh c tr ng khuôn m t Kanade xác nh biên c a khuôn m t V i m nh có kích th chi u nh theo ph phân gi i th p ng ngang th ng cmxn t i v trí ng nh ngh a c nh sau: HI ( x) = ∑ ny −1 I ( x, y ) VI ( y ) = Hình 1-3: Ph ∑ m x −1 I ( x, y ) (1.1) ng pháp chi u: (a) nh ch có m t khn m t hình n n n gi n; (b) nh ch có m t khn m t hình n n ph c t p; (c) nh có nhi u khn m t a bi u trình thay u T mi ng, i hình chi u ngang, có hai c c ti u c c b hai ông xét c c a HI, ó c nh bên trái ph i c a hai bên ng t v i hình chi u d c VI, c c ti u c c b c ng cho ta bi t v trí nh m i, hai m t Các Lê H ng Chuyên _ CT701 c tr ng xác nh khuôn m t Trang: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph Hình 1-3.a m t ví d v cách xác xác nh xác 86.5% cho tr ng pháp phát hi n khuôn m t nh nh nh Cách xác nh có t l ng h p ch có m t khuôn m t th ng nh hình n n khơng ph c t p N u hình n n ph c t p r t khó tìm, nh hình 1-3.b N u nh có nhi u khn m t s khơng xác nh c, hình 1-3.c Hình 1-4: Chi u t ng ph n ng viên Mateos Chicote dùng k t c u ó phân tích hình dáng, kích th t Khi tìm xác xác nh khn m t nh ng viên nh màu Sau c, thành ph n khuôn m t xác nh khuôn c ng viên khuôn m t, hai ơng trích ng viên c a t ng thành ph n khn m t, sau ó chi u t ng ph n xác th c ó có ph i thành ph n khuôn m t hay khơng, hình 1-4 T l xác h n 87% Berbar k t h p mơ hình màu da ng khn m t ng i Sau ó k t h p viên khuôn m t xu ng h tr c t a t ng 1.3.2 i xác nh c nh c tr ng ph xác tìm ng viên ng pháp chi u ng nh ng viên th t s khuôn i ng ti p c n d a c tr ng không thay i ây h ng ti p c n theo ki u bottom-up Các tác gi c g ng tìm c tr ng khơng thay i c a khuôn m t ng i xác nh khuôn m t ng i D a nh n xét th c t : ng th khác i d dàng nh n bi t khuôn m t t u ki n ánh sáng khác nhau; ó khuôn m t ph i có thu c tính hay c tr ng khơng thay i Theo nhi u nhi u nghiên ban u ph i xác nh c tr ng khuôn m t r i ch có khn m t nh hay khơng Các c tr ng nh : lông mày, m t, m i, mi ng, Lê H ng Chuyên _ CT701 ng vi n c a tóc Trang: 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph Hình 3-6: Ví d ng pháp phát hi n khuôn m t nh nh khuôn m t th ng c canh biên Trong vi c hu n luy n b dị tìm, vi c thu th p s m u quan tr ng M t k thu t th i c t o t l n v n ng dùng khung nhìn o, ó nh m u nh th c (quay, d ch chuy n, bi n i t l ng u nhiên nh u) 3.2.3 Ti n x lý v sáng t ng ph n t p m u h c Sau canh biên khuôn m t, v n cịn m t ngu n bi n (khơng k bi n sáng i v b n ch t gi a khuôn m t) Bi n c tính máy nh, d n n nh có sáng t i i gây i hay kém, ho c nh có t ng ph n Ta x lý v n b ng ti p c n x lý nh n gi n K thu t ti n x lý tr c h t cân b ng giá tr m t toàn c a s p hàm bi n i n tính giá tr m t vùng trịn c a s Các m nh bên ngồi hình trịn có th n n N u m t ó cách bi n (x i n tính y Lê H ng Chuyên _ CT701 c a pixel (x,y) I(x,y), c tham s hoá b i a, b, c v i: a   1)  b  = I ( x , y ) c    (3.19) Trang: 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph Vi c ch n cách bi n ng pháp phát hi n khuôn m t nh i tu ý Nó có th bi u di n khác bi t v sáng toàn nh Các bi n i c gi i h n n tính s tham s vi c t o l p hàm nhanh chóng T p h p v i m i pixel tồn c a s hình trịn ta c ph ng trình ma tr n ràng bu c, c gi i b ng ph ng pháp o ng c gi Ph ng trình n tính s x p x toàn b ph n c a c a s , b tr iv ic as Ti p theo, cân b ng l r ng mi n c ng c cân b ng bi n iv sáng c a m i sáng , ánh x khơng n tính giá tr m t c a s L c c tính v i pixel vùng tròn c a s Vi c bù cho khác bi t vi c thu nh n vào camera, c ng c i thi n t ng ph n m t s tr qu c a m i b c c cho Hình 3-7 Hình 3-7: Các b c vi c ti n x lý c a s n tính v i giá tr m t hi u ch nh v hi u ch nh tròn, ng h p Các k t u tiên, xây d ng hàm ánh c a s , sau ó tr sáng Ti p theo, áp d ng cân b ng l u vào camera khác c i thi n Trong m i b c, vi c ánh x u t i nó, c , ng ph n c tính v i pixel bên hình c áp d ng v i tồn c a s Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh 3.3 Hu n luy n dị tìm khuôn m t 3.3.1 Gi i thi u Ph n trình bày thu t tốn d a m ng n -ron có ch a khn m t dị tìm c a s ng, th ng nh Thu t toán th c hi n b ng cách áp d ng m t hay nhi u m ng n -ron tr c ti p v i ph n c a nh ki m tra k t qu c a chúng M i m ng c hu n luy n u vào, k t xu t m t k t qu có hay khơng có khn m t Hu n luy n m ng n -ron dị tìm khn m t m t cơng vi c y thách th c, khó kh n vi c bi u di n nh “không khuôn m t” Không nh vi c nh n d ng khn m t, ó l p phân bi t khuôn m t khác Hai l p g i phân bi t dị tìm khn m t “ nh có ch a khuôn t” “ nh không ch a khuôn m t” D dàng l y c m u nh ch a khn t n hình, nh ng vi c l y m u nh không ch a khuôn m t n hình khó n r t nhi u Ta tránh vi c dùng t p hu n luy n có kích th cl n bi u di n không khuôn m t b ng vi c ch n thêm nh vào t p hu n luy n ti n hành hu n luy n Ph ng pháp “bootstrap” nh m gi m kích th c c a t p hu n luy n n thi t Vi c dùng cách th c x lý gi a a m ng heuristic làm rõ ràng k t qu c i thi n k xác c a b dị tìm 3.3.2 Hu n luy n dị tìm khn m t th ng ho t ng theo hai giai n: tr c h t áp d ng t p b dị tìm d a m ng n -ron vào nh, sau ó dùng b ki m tra k t h p u Các b dị tìm riêng l kh o sát m i v trí nh m t vài t l , tìm v trí có th ch a khn m t Sau ó b ki m tra h p dị tìm t m ng riêng l lo i tr dị tìm b l p Thành ph n nh n u tiên c a h th ng m ng n -ron u vào vùng 20x20 (pixels) c a nh t o u kho ng n -1, bi u th có hay khơng có khn m t dị tìm m i khuôn m t nh, m ng c áp d ng m i v trí nh dị tìm khn m t l n n kích th dị tìm c c a s , nh m i kích th b t bi n xác u vào c gi m kích th c M ng có m t s b t bi n v i v trí kích th nh s t l v trí Lê H ng Chuyên _ CT701 c nhi u l n, áp d ng c c dùng V i này, ta áp d ng b Trang: 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p c m i v trí Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh m nh, gi m t l xu ng 1.2 m ib c phân tích nh t phân Sau c a s 20x20 pixel nh nh p, c trích t m t v trí t l ó c ti n x lý dùng b c hi u ch nh sáng cân b ng c C a s sau ti n x lý c truy n qua m ng n -ron C a s u vào c chia thành m nh nh , vùng 10x10 (pixels), 16 vùng 5x5 (pixels), vùng ch ng l p 20x5 (pixels) M i vùng có liên k t y v im t i th nghi m sau, ta dùng m ng v i hai ba t p dáng c a vùng c ch n cho phép nv nv nv n n Hình n dị tìm c tr ng cho vi c dị tìm khn m t C th , s c ngang cho phép n v n dị tìm c tr ng nh mi ng, c p m t, n v n v i vùng ti p thu hình vng có th dị tìm c tr ng nh t ng m t, m i, c a mi ng Các th nghi m cho th y r ng hình d ng xác c a vùng không quan tr ng, quan tr ng u vào c chia thành vùng nh thay dùng k t i hồn tồn v i toàn b u vào T ng t m u liên k t u vào th ng c dùng vi c nh n d ng ti ng nói ký t M ng có m t th c, ch nh c a s có ch a khuôn m t hay không 3.3.2.1 nh hu n luy n khuôn m t u giá tr dùng m ng n -ron phân lo i c a s khuôn m t hay không, ta c n u hu n luy n cho m i t p V i m u khuôn m t ta dùng k thu t canh biên nh khuôn m t ó m t s canh biên, khuôn m t m c co v v m t kích th ng nh t c a s 20x20 pixel / pixel n c tr ng ã gán nhãn b ng tay Sau nh c, v trí h c co v v i m t l u cho phép b dị tìm ng ng u nhiên c áp d ng m i t l chóp nh, v n dị tìm khn m t ng m i v trí v trí t l trung bình Ngồi ra, cho b dị tìm m nh h n v i bi n i không k khuôn m t, chúng c quay v i m t l ng ng u nhiên (t i a 10o) 3.3.2.2 nh hu n luy n không ph i khuôn m t Ta c n nhi u nh không khuôn m t hu n luy n b dị tìm khn m t, a d ng c a nh không khuôn m t l n h n nhi u so v i nh khuôn m t M t p nh không ch a khuôn m t nh phong c nh ch ng h n cây, núi, Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh nhà Thu th p t p không khuôn m t “ c tr ng” vi c khó H u nh b t k c ng có th nh c xem nh m u không khuôn m t; không gian nh không khuôn m t l n h n không gian nh khuôn m t Ti p c n th ng kê máy h c cho ng ta nên hu n luy n m ng n -ron phân b nh mà m ng th y ch y V i b dị tìm khn m t, s m u khn m t 15.000 m t s thích p Tuy nhiên, t p i di n nh phong c nh ch a g n 150,000,000 c a s , vi c hu n luy n m t c s d li u khn m t có kích th c l n nh v y t khó Ph n ti p theo mô t vi c hu n luy n m t c s d li u khuôn m t v Ph - ng pháp hu n luy n ch ng o t p kh i t o nh không khuôn m t b ng cách t o 1000 nh ng u nhiên Áp d ng b c ti n x lý cho m i nh - Hu n luy n m ng n -ron nhân t o cho v i m u khuôn m t, -1 v i m u không khuôn m t Trong l n l p tr ng s m ng dùng tr ng s u tiên c a vòng l p, c kh i t o ng u nhiên Sau l n l p u tiên này, ta c tính qua vi c hu n luy n l n l p tr c - Ch y h th ng nh phong c nh không ch a khuôn m t Thu th p nh ó m ng nh n l m khuôn m t (ho t hoá u >0) - Ch n ng u nhiên 250 nh này, áp d ng b c ti n x lý, sau ó thêm chúng vào t p m u âm Sang B c Thu t toán hu n luy n dùng B c thu t toán h i quy l i chu n Các n -ron dùng hàm kích ho t d ng tanh, cho u t -1 n 1, ó ng ng v i dị tìm khn t Vì ta khơng hu n luy n v i m i m u âm, i s xác su t c a ph n tr c không áp d ng cho vi c thi t l p ng ng dị tìm - Vì s m u âm l n h n nhi u so v i s m u d ng, bó m u hu n luy n ch ch a m u âm, s khơng thích h p cho vi c hu n luy n m ng -ron Thay m i bó g m 100 m u d ng âm l y ng u nhiên t toàn t p hu n luy n, truy n qua thu t toán h i quy ng hu n luy n có 50% m u âm 50% m u d Lê H ng Chuyên _ CT701 ng c Ta ch n bó u m b o r ng Trang: 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p ban Tìm hi u m t s ph u, t p m u d ng pháp phát hi n khuôn m t nh ng nhi u h n t p m u âm, m ng s h c t c hai p Hình 3-8: Trong hu n luy n, h th ng ã hu n luy n m t ph n c áp ng v i nh phong c nh không ch a khuôn m t (nh bên trái) t k vùng nh c dị khn m t l i, c thêm vào t p m u hu n luy n âm Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh 3.4 Q trình dị tìm khn m t p m u không ph i khuôn m t p m u khuôn t Canh biên m u khuôn m t Ti n x lí t p m u h c Hu n luy n dị tìm khn m t th ng nh th nghi m có khn m t y t t c c a s v i v trí nh Ti n x lí c a s Xác minh c a s có ph i khuôn t hay không Sai Lo i b c a khơng ph i khn t úng Gi l i v trí m u khn m t t h p khuôn m t mà v trí trùng l p Các khn m t i v trí khác Hình 3-9: lu ng x lí b Lê H ng Chuyên _ CT701 c v n dị tìm khn m t Trang: 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Mơ t l u Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh : - c 1: Ti p nh n nh u vào có ch a khuôn m t c 2: ánh d u v trí có kh n ng khn m t nh ây b c lo i a s nh ng v trí khơng ph i khn m t, ch gi l i m t s nh ng v trí có kh n ng khn m t c 3: Th c hi n chu n hóa d li u t i nh ng n i ã ánh d u c b ng ph ng pháp: cân b ng l c c i thi n sáng t ng ph n c 4: Ki m tra nh ng v trí ã c chu n hóa b c có th t s khn m t hay không? Công vi c c th c hi n b i m ng -ron ã c hu n luy n v i nhi u nh m u khuôn m t không khuôn m t c 5: a quy t nh khuôn m t Vi c làm c th c hi n b ng vi c k t h p nhi u m ng m t s heuristic n gi n Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph CH 4.1 Môi tr NG 4: CÀI ng pháp phát hi n khuôn m t nh T NG D NG ng TEST Ph n c ng : M t máy tính pentum IV Card h a 256 MB Ram 512 MB Ph n m m : Ngôn ng s d ng: C# b visual studio 2005 p nh hu n luy n g m 100 nh m t ng m t ng 4.2 i 500 nh khơng i t s giao di n Hình 4-1: Giao di n c a ch Lê H ng Chuyên _ CT701 ng trình Trang: 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh Hình 4-2: Q trình dị tìm khn m t Hình 4-3: Lê H ng Chuyên _ CT701 t qu c a q trình dị tìm khn m t Trang: 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph Hình 4-4: Giao di n ng pháp phát hi n khuôn m t nh hi u ch nh thông s c a m ng N -ron Hình 4-5: Quá trình hu n luy n m ng N -ron Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p 4.3 Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh t qu Hình 4-6: t qu c a ch (a) (c) Hình 4-7: (a) nh v i mơi tr ng trình sau dị tìm khn m t (b) (d) ng n n ph c t p; (b) (c) nh khuôn m t i t th khác nhau, (d) nh khuôn m t b che khu t m t ph n Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph Hình 4-8: Ch t qu c a ch ng trình cho k t qu t ng pháp phát hi n khuôn m t nh ng trình v i nh có nhi u m t ng ng i t t, dò tìm i c h u h t khn t Tuy nhiên v n nh ng phát hi n th a ho c thi u, u t p m u dùng hu n luy n Trong th c t , t p nh không khn m t có s l ng n phong phú h n r t nhi u so v i t p nh khn m t Vì v y dùng t p nh hu n luy n cho máy u r t khó kh n 4.4 Nh n xét dị tìm khn m t s d ng m ng N -ron th c hi n t ng i t t, tk t qu kh quan dò tìm khn m t dị tìm khn m t s d ng m ng N -ron nh n bi t r t t t nh ng khuôn t v i t th khác nhau: th ng ng (hình 4-6), khơng th ng (hình 4-7 b,c) ho c b che khu t m t ph n (hinh 4-7 d) ng dị tìm th nghi m th c hi n dị tìm khơng t c k t qu nh mong mu n mơi tr ng nh có nhi u m t ng i Nh hình 4-8 b dị tìm phát hi n c 7/11 khuôn m t, phát hi n nh m l n vùng có khn m t Xây d ng ch ng trình dị tìm khn m t s d ng m ng n -ron nh ch mang tính ch t th nghi m thu t toán, c n ph i phát tri n nhi u h n n a có th áp d ng vào th c t Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh T LU N Phát hi n khn m t tốn c b n quan tr ng l nh v c th giác máy tính Cơng ngh hi n cịn ang r t non tr có nhi u v n ph i ti p t c nghiên c u V i tài “Tìm hi u m t s ph c n ng pháp phát hi n khuôn m t nh”, khố lu n ã trình bày t ng quan m t s ph ng pháp phát hi n khn m t, t p trung trình bày hai ph ng pháp “phát hi n khuôn m t d ng m ng N -ron” “phát hi n khuôn m t s d ng AdaBoost” Khoá lu n ã xây d ng c m t h th ng phát hi n khuôn m t s d ng m ng N -ron cho t qu phát hi n c khuôn nh Vi c cài t th nghi m thu t tốn ng ngơn ng C# ã c th c hi n, b c u cho k t qu t t Trong t ng lai em s ti p t c nghiên c u thêm av xác th i gian dị tìm, c g ng có th hoàn thi n h n ng d ng c ch ng trình vào m t s h th ng ph c v l nh v c: giám sát, theo dõi, an ninh trí tu nhân t o… Tuy nhiên h n ch v u ki n th i gian, khố lu n s khơng th tránh kh i nh ng thi u xót Kính mong b n, em có th hồn thi n t t h n cs óng góp ý ki n c a th y tài nghiên c u c a t khoá lu n Trân tr ng c m n! Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khóa lu n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh TÀI LI U THAM KH O [1] Nguy n tu n ngh a (2005) – d ng mô hình Entropy c c ng màu da nh màu – Lu n v n t t nghi p Tr Công ngh , [2] i nh n ng ih c i h c Qu c gia Hà N i Lu Buon Vinh, Hoàng Ph ng Anh (2004) - Nghiên c u xây d ng th ng nh n d ng m t ng i d a FSVM Adaboost - Lu n n c nhân tin h c Khoa công ngh thông tin, H KHTN TP HCM [3] Tr n Ph c Long, Nguy n V n L ng (2003) : Nh n d ng ng i a vào thông tin khuôn m t xu t hi n nh Lu n v n t t nghi p, Khoa Công ngh Thông tin, i h c Khoa h c T nhiên Tp HCM [4] Ph m Th B o, Nguy n Thành Nh t, Cao Minh Th nh, Tr n Anh Tu n, Phan Phúc Doãn ng quan ph ng pháp xác nh khuôn m t ng [5] i J Meynet (2003) – Fast Face Detection Using AdaBoost - National Polytechnique Institute of Grenoble [6] H.A Rowley (1999) – Neural network – Based Face Detection – School of Computer Science, Computer Science Department, Carnegie Mellon University Pittsburgh, PA 15123 [7] CBCL Face Database, CMU and MIT, http://www.ai.mit.edu/projects/cbcl.old/softwaredatasets/FaceData2.html [8] CMU Image database http://vasc.ri.cmu.edu/idb/html/face/frontal_images/index.html Lê H ng Chuyên _ CT701 Trang: 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... dùng ph ng pháp chi u xác ã thành công v i ph ng pháp chi u I(x,y) giá tr xám c a m t (x,y), hàm ng pháp phát hi n khuôn m t nh ng pháp dùng nh c tr ng khuôn m t Kanade xác nh biên c a khuôn m t... n t t nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh Hình 2-4: Ví d minh h a cho thu t tốn AdaBoost 2.4 dị tìm phân t ng Adaboost i m t b dị tìm c ph dị tìm v i m t ng pháp AdaBoost... nghi p Tìm hi u m t s ph ng pháp phát hi n khuôn m t nh CL C I C M N U CH NG 1: NG QUAN V PHÁT HI N KHUÔN M T 1.1 Gi i thi u 1.2 t s l nh v c ng d ng phát