Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiện đại tái tạo ảnh mặt người ba chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội

1 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.01/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI Nghiên cứu phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiệ n đại tái tạo ảnh mặt người 3 chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội. KC.01.17/06-10 Cơ quan chủ trì đề tài/dự án: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ, ĐHQG Hà Nội Chủ nhiệm đề tài/dự án: PGS.TS. HỒ SĨ ĐÀM 2 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGH Ệ CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.01/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI Nghiên cứu phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiệ n đại tái tạo ảnh mặt người 3 chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội. KC.01.17/06-10 Chủ nhiệm đề tài/dự án: Cơ quan chủ trì đề tài/dự án: (ký tên) (ký tên và đóng dấu) PGS. TS. Hồ Sĩ Đàm Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ (ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ) 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI: KC.01.17/06-10 __________________ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Hà Nội, ngày tháng năm 2010 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài/dự án: Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiện đại tái tạo ảnh mặt người ba chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phụ c vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội. Mã số đề tài, dự án: KC.01.17/06-10 Thuộc: - Chương trình: Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước KC.01/06-10 - Dự án khoa học và công nghệ: “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Công nghệ Thông tin và Truyền thông” 2. Chủ nhiệm đề tài/dự án: Họ và tên: Hồ Sĩ Đàm Ngày, tháng, năm sinh: 1946 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Phó giáo sư Chức danh khoa học: Chức vụ Điện thoại: Tổ chức: 04.3756.7611… Nhà riêng: .04.38546389 Mobile: 0913.580.373 Fax: E-mail: damhs@vnu.edu.vn Tên tổ chức đang công tác: Khoa Công nghệ Thông tin – Trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Địa chỉ tổ chức:. 144, Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội Địa chỉ nhà riêng: 12, ngõ 140 Khuất Duy Tiến, Thanh Xuân, Hà Nội 3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN 4 Điện thoại: Fax: 04.3754.7460 E-mail: coltech@vnu.edu.vn Website: http://uet.vnu.edu.vn Địa chỉ: 144, Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Bình Số tài khoản: 931.01.042 Ngân hàng: Tại kho bạc Nhà nước Cầu giấy, Hà Nội Tên cơ quan chủ quản đề tài: Trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN 1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án: - Theo Hợp đồng đã ký kết: Từ ngày 29 tháng 12 năm 2008 đến ngày 29 tháng 12 năm 2010. - Thực tế thực hiện: Từ ngày 29 tháng 12 năm 2008 đến ngày 29 tháng 12 năm 2010. - Được gia hạn (nếu có): - Lần 1 từ tháng…. năm…. đến tháng…. năm…. - Lần 2 …. 2. Kinh phí và sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 2.500 tr.đ, trong đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 2.500 tr.đ. + Kinh phí từ các nguồn khác: 0 tr.đ. + Tỷ lệ và kinh phí thu hồi đối với dự án (nếu có): 0 tr.đ. b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Theo k ế hoạch Thực tế đạt được Số TT Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) Ghi chú (Số đề nghị quyết toán) 1 05/03/2009 875 05/03/2009 875 2 19/03/2010 1.137,5 19/03/2010 1.137,5 3 04/10/2010 487,5 04/10/2010 487,5 5 c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Theo kế hoạch Thực tế đạt được Số TT Nội dung các khoản chi Tổng SNKH Nguồn khác Tổng SNKH Nguồn khác 1 Trả công lao động (khoa học, phổ thông) 1.550 1.550 0 1.550 1.550 0 2 Nguyên, vật liệu, năng lượng 3 Thiết bị, máy móc 530 530 0 529,990 529,990 0 4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ 5 Chi khác 420 420 0 420 420 0 Tổng cộng 2.500 2.500 0 2.499,99 2.499,99 - Lý do thay đổi (nếu có): 3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án: Số TT Số, thời gian ban hành văn bản Tên văn bản Ghi chú 1 Số 667A/ĐHCN, ngày 27/12/2009 Điều chỉnh một số nội dung kinh phí của đề tài KC.01.17/06-10 4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt được 1 Trường ĐH Công nghệ - ĐHQGHN Trường ĐH Công nghệ - ĐHQGHN ND5,ND6,N D7,ND8 Các kết quả nghiên cứu về các kỹ thuật dựng hình 3D, nắn chỉnh hình 3D Cùng xây dựng hệ thống phần mềm khôi phục diện mạo khuôn mặt dựa trên hình thái xương sọ 6 2 Viện CNTT – Viện KH& Công nghệ VN Viện CNTT – Viện KH& Công nghệ VN ND1, ND5,ND7 Các kết quả nghiên cứu về các kỹ thuật dựng hình 3D, nắn chỉnh hình 3D Cùng xây dựng hệ thống phần mềm khôi phục diện mạo khuôn mặt dựa trên hình thái xương sọ Xây dựng hệ thống phần mềm chồng khít ảnh mặt người vào hộp sọ 3 Viện Pháp Y Quân đội – Cục Quân y Viện Pháp Y Quân đội – Cục Quân y ND2,ND3,N D4,ND8 Các kết quả nghiên cứu về đặc điểm xương sọ mặt người Việt Nam hiện đại, mối tương quan giữa xương sọ mặt (phần cứng) và tổ chức mô xung quanh(phần mềm) - Lý do thay đổi (nếu có): 5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án: (Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Tên cá nhân đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt được 1 PGS.TS. Hồ Sĩ Đàm PGS.TS. Hồ Sĩ Đàm Chủ nhiệm đề tài 2 TS. Lê Sĩ Vinh TS. Lê Sĩ Vinh ND5,ND6,ND 7,ND8 3 TS. Phạm Bảo Sơn TS. Phạm Bảo Sơn ND5,ND6,ND 7,ND8 4 TS. Bùi Thế Duy TS. Bùi Thế Duy ND5,ND6,ND 7,ND8 Hệ thống phần mềm khôi phục diện mạo khuôn mặt dựa trên hình thái xương sọ 5 PGS. TS. Đặng Quang Á PGS. TS. Đặng Quang Á ND1, ND5,ND7 6 PGS. TS. Đỗ Năng Toàn PGS. TS. Đỗ Năng Toàn ND1, ND5,ND7 7 ThS. Trần Quang Diệu ThS. Trần Quang Diệu ND1, ND5,ND7 Hệ thống phần mềm chồng khít ảnh mặt người vào hộp sọ 7 8 PGS.TS. Nguyễn Trọng Toàn PGS.TS. Nguyễn Trọng Toàn ND2,ND3,ND 4,ND8 9 Bs. Nguyễn Văn Hòa Bs. Nguyễn Văn Hòa ND2,ND3,ND 4,ND8 10 Bs. Nguyễn Lê Cát Bs. Nguyễn Lê Cát ND2,ND3,ND 4,ND8 Báo cáo về đặc điểm xương sọ mặt người Việt Nam hiện đại, mối tương quan giữa xương sọ mặt (phần cứng) và tổ chức mô xung quanh(phần mềm) - Lý do thay đổi ( nếu có): 6. Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Ghi chú* 1 2 - Lý do thay đổi (nếu có): 8 7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Ghi chú* 1 Tổ chức Seminar chuyên đề - Nội dung: ND1, ND4 - Thời gian: 01,02/1/2010 - Địa điểm: Phòng 21 – E3, Trường ĐHCN-ĐHQGHN - Kinh phí: 10.551.000 đ Tổ chức Seminar chuyên đề - Nội dung: ND1, ND4 - Thời gian: 01,02/1/2010 - Địa điểm: Phòng 21 – E3, Trường ĐHCN- ĐHQGHN - Kinh phí: 10.551.000 đ 2 Tổ chức Hội thảo - Nội dung: Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiện đại tái tạo ảnh mặt người ba chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội. - Thời gian: 30,31/10/2010 - Địa điểm: Khu du lịch sinh thái Hồ Tiên Sa, Ba Vì, Hà Nội - Kinh phí: 49.664.000 đ Tổ chức Hội thảo - Nội dung: Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiện đại tái tạo ảnh mặt người ba chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội. - Thời gian: 30,31/10/2010 - Địa điểm: Khu du lịch sinh thái Hồ Tiên Sa, Ba Vì, Hà Nội - Kinh phí: 49.664.000 đ - Lý do thay đổi (nếu có): 8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu: (Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài) Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Số TT Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Theo kế hoạch Thực tế đạt được Người, cơ quan thực hiện 1. Nội dung ND01. Nghiên cứu tổng quan về khôi phục diện mạo khuôn mặt người dựa trên hình thái xương sọ mặt, các phương pháp khôi phục. 6/2009 6/2009 PGS.TS. Đặng Quang Á, PGS.TS Đỗ Năng Toàn - Viện CNTT, Viện KHVN 2. Nội dung ND02. Nghiên cứu 6/2009 6/2009 PGS.TS. Nguyễn Trọng 9 xây dựng cơ sở dữ liệu về bề dày mô mềm vùng đầu mặt, các đặc điểm nhân trắc vùng đầu mặt và mối tương quan giữa mô mềm với xương sọ mặt người Việt trưởng thành. Toàn – Viện Pháp y Quân đội; 3. Nội dung ND03. Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu các đặc điểm nhân trắc đầu – mặt của người Việt trưởng thành 9/2009 9/2009 PGS.TS. Nguyễn Trọng Toàn – Viện Pháp y Quân đội; 4. Nội dung ND04. Nghiên cứu rút ra những kết luận về đặc điểm xương sọ mặt người Việt Nam hiện đại, tìm mối tương quan giữa xương sọ mặt (phần cứng) và tổ chức mô xung quanh (phần mềm) 12/2009 12/2009 PGS.TS. Nguyễn Trọng Toàn – Viện Pháp y Quân đội; 5. Nội dung ND05. Nghiên cứu các kỹ thuật nền tảng xử lý ảnh 2D và đồ họa 3D phục vụ cho mô hình hóa hộp sọ 12/2009 12/2009 PGS.TS. Đặng Quang Á, PGS.TS. Đỗ Năng Toàn - Viện CNTT, Viện KHVN; PGS.TS. Bùi Thế Duy – Trường ĐHCN 6. Nội dung ND06. Xây dựng mô hình khuôn mặt 3D mẫu và các kỹ thuật thao tác biến đổi hình dạng trên mô hình mẫu đó 4/2010 4/2010 PGS.TS. Bùi Thế Duy – Trường ĐHCN 7. Nội dung ND07. Thiết kế và xây dựng hệ thống phần mềm khôi phục mặt người dựa trên hình thái xương sọ mặt 9/2010 9/2010 PGS.TS. Đặng Quang Á, PGS.TS. Đỗ Năng Tòa - Viện CNTT, Viện KHVN; PGS.TS. Bùi Thế Duy – Trường ĐHCN 8. Nội dung ND08. Thử nghiệm, đánh giá và hiệu chỉnh hệ thống khôi phục mặt người dựa trên hình thái xương sọ mặt 10/2010 10/2010 PGS.TS. Nguyễn Trọng Toàn – Viện Pháp y Quân đội; PGS.TS. Bùi Thế Duy – Trường ĐHCN - Lý do thay đổi (nếu có): III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN 1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra: 10 a) Sản phẩm Dạng I, II: Yêu cầu khoa học cần đạt Số TT Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế đạt được Ghi chú 1 Tài liệu báo cáo tổng quan. Tài liệu báo cáo Tài liệu báo cáo 2 Phần mềm chồng khít ảnh mặt người và hộp sọ. Trên cơ sở biết trước thông tin ảnh mặt của hộp sọ, tiến hành chồng khít ảnh mặt người với hộp sọ trên cơ sở các điểm điều khiển Trên cơ sở biết trước thông tin ảnh mặt của hộp sọ, tiến hành chồng khít ảnh mặt người với hộp sọ trên cơ sở các điểm điều khiển 3 Báo cáo về đặc điểm hình thái xương sọ, các đặc trưng trên mặt của người Việt, và mối tương quan giữa xương sọ mặt (phần cứng) và tổ chức mô xung quanh (phần mềm) của người Việt Nam hiện đại. Có tính khoa học cao Có tính khoa học cao 4 Quy trình công nghệ khôi phục diện mạo khuôn mặt người dựa trên hình thái xương sọ mặt. Có tính khoa học cao Có tính khoa học cao 5 Hệ thống phần mềm khôi phục diện mạo khuôn mặt người dựa trên hình thái xương vùng sọ mặt. Khuôn mặt được tạo ra từ hệ thống phần mềm so với ảnh chân dung của người có chiếc sọ đó phải phù hợp: + Các đặc điểm về chủng tộc + Các đặc điểm về giới tính Khuôn mặt đượ c tạo ra từ hệ thống phần mềm so với ảnh chân dung của người có chiếc sọ đó phải phù hợp: + Các đặc điểm về chủng tộc + Các đặc điểm [...]... trên thế giới Bài toán khôi phục diện mạo khuôn mặt người dựa trên hình thái xương sọ có thể được phát biểu như sau: “cho một hộp sọ (gồm sọ mặt và xương hàm dưới) của một người đã chết, cần tái tạo diện mạo khuôn mặt của người đó” (xem Hình 1.1, Hình 1.2) Hình 1.1 Khôi phục mặt người 3D từ hộp sọ 19 Hình 1.2 Minh họa khôi phục mặt người từ hộp sọ 3D Đây là bài toán rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực... thẳng và nghiêng và sự tái tạo sọ mặt được thực hiện ở nhìn thẳng và nghiêng Sự phác thảo này có thể phù hợp với nam hoặc nữ, da trắng hoặc đen Sự phác thảo này bao gồm các kích thước cho sự tái tạo các mô của mặt Kỹ thuật này bỏ lại một khoảng trống để các kích thước này có thể sử dụng và được các nhà nhân chủng học pháp y viết phục vụ cho việc sử dụng và áp dụng của các nhà hoạ sỹ pháp y, những người. .. nghiên cứu về mối tương quan giữa phần cứng và mô mềm được tiến hành thông qua việc chụp CT người sống và đo đạc trên ảnh chụp CT Từ cơ sở dữ liệu đo được, chúng tôi đã tiến hành thiết lập các công thức tính toán ứng dụng trong tái tạo khuôn mặt từ sọ người Tiến hành nghiên cứu về các phương pháp mô hình hóa ba chiều và nắn chỉnh mô hình ba chiều để tự động tính toán ra được bề mặt diện mạo tương ứng. .. với người nước ngoài và sự phát triển về kinh tế, điều kiện sống tốt hơn, chăm sóc sức khỏe tốt hơn, các vấn đề về di truyền v.v đã làm thay đổi về mối tương quan giữa các phần cứng và mềm của hộp sọ của người Việt Nam Năm 2007, Viện Pháp y Quân đội đã phối hợp với Viện Công nghệ thông tin để tổ chức hội thảo Ứng dụng công nghệ thông tin trong khôi phục diện mạo khuôn mặt người dựa trên hình thái xương. .. (lồng vào sọ) 157 Hình 7.7 Ảnh hai chiều của sọ để dùng để thực nghiệm (cung cấp bởi Viện pháp y Quân đội) .158 Hình 7.8 Sọ 3D dựng được từ dữ liệu ảnh 2D 158 Hình 7.9 So sánh khuôn mặt được dựng với một số ảnh 159 18 Chương 1 Bài toán khôi phục diện mạo khuôn mặt người dựa trên hình thái xương sọ Bài toán khôi phục diện mạo khuôn mặt người dựa trên hình thái xương sọ đã thu hút sự. .. hộp sọ đưa vào dựa trên các công thức tính toán từ phần nghiên cứu về mối tương quan giữa phần cứng và mô mềm Từ đó, chúng tôi đã xây dựng hai hệ thống phần mềm: phần mềm chồng khít ảnh lên hộp sọ và phần mềm tái tạo khuôn mặt từ hộp sọ Từ việc nghiên cứu các phương pháp hiện có kết hợp với các điều kiện thu thập dữ liệu cho phép, chúng tôi đã xây dựng một quy trình khôi phục diện mạo người dựa trên hình. .. hộp sọ tới các điểm trên bề mặt 1.2.4.5 Về độ chính xác của các kỹ thuật tái tạo mặt Việc tái tạo bộ mặt từ hộp sọ có thể dẫn đến các kết quả khác nhau phụ thuộc vào người thực hiện và kỹ thuật thực hiện Trong thời gian Hội nghị khôi phục mặt người lần 2 (Remagen, March 17-18, 2005), 23 nhóm nghiên cứu từ nhiều nước trên thế giới như New Zealand, China, Canada, Turkey, United Kingdom, France, Netherlands,... bắt đầu nghiên cứu phương pháp khôi phục mặt khi ông ta buộc phải khôi phục mặt của Jean Sebastien Bach • Kollman và Buchly, năm 1898, đã đi sâu hơn vào các phân tích thống kê Thời gian này Merlel đã khôi phục 3D mặt người nhờ đắp tượng bằng chất dẻo 20 • Năm 1921 Boule đã sử dụng phương pháp của Merkel tái tạo bộ mặt người từ hộp sọ đã hóa thạch • Cha đẻ của ngành khoa học về tái tạo mặt người chính... Các phương pháp 2D Đây là một phương pháp cần thiết phải có một nhà hoạ sỹ pháp y Có hai phương pháp 2D chính: phương pháp lồng sọ vào bức vẽ chân dung và và phương pháp lồng sọ vào ảnh/ video • Phương pháp lồng sọ vào bức vẽ chân dung: Dựa trên các số đo hộp sọ, họa sỹ vẽ phác thảo chân dung, rồi lồng bức vẽ vào chân dung và quan sát sự phù hợp 22 Hình 1.4 Các số đo đặc trưng trên sọ Hình 1.5 Tái tạo. .. 23 Hình 1.5 Tái tạo khuôn mặt bằng phương pháp 2D 23 Hình 1.6 Lồng sọ vào ảnh 24 Hình 1.7 Các cơ trên mặt 28 Hình 1.8 Các điểm mốc trên sọ dùng để đo độ dày mô .28 Hình 1.9 Mô hình 3D của sọ được dựng từ ảnh chụp cắt lớp 31 Hình 1.10 Dựng lại khuôn mặt từ sọ bởi Björn Anderson và Martin Valfridson 31 Hình 1.11 Sơ đồ hệ thống FACES 33 Hình . HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI Nghiên cứu phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiệ n đại tái tạo ảnh mặt người 3 chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh. triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiện đại tái tạo ảnh mặt người ba chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội. - Thời gian: 30,31/10/2010. chức Hội thảo - Nội dung: Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiện đại tái tạo ảnh mặt người ba chiều từ dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự