Nghiên cứu công tác quản lý học sinh tại trường phổ thông với công nghệ rfid và nhận dạng khuôn mặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN - - NGUYỄN HỮU HOÀNG NGHIÊN CỨU CÔNG TÁC QUẢN LÝ HỌC SINH TẠI TRƯỜNG PHỔ THÔNG VỚI CÔNG NGHỆ RFID VÀ NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐÀ NẴNG, 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN - - NGUYỄN HỮU HOÀNG NGHIÊN CỨU CÔNG TÁC QUẢN LÝ HỌC SINH TẠI TRƯỜNG PHỔ THÔNG VỚI CÔNG NGHỆ RFID VÀ NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 848 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM VĂN TRUNG ĐÀ NẴNG, 2024 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn TS Phạm Văn Trung đã truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức, và tạo mọi điền kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại học Duy Tân đã giảng dạy, truyền đạt cho tôi những tri thức mới, phương pháp và kinh nghiệm trong cách tiếp cận tri thức mới, phương pháp nghiên cứu khoa học và ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào đời sống xã hội trong quá trình học tập của khóa học Xin chân thành cảm ơn các anh chị lớp cao học Khoa học máy tính khoá K24MCS.2 tại Quảng Ngãi và các bạn đồng nghiệp đã tạo điền kiện thuận lợi, động viên về mặt tinh thần cho tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp Cuối cùng tôi muốn dành lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình tôi, những người luôn dành cho tôi những lời động viên, những hỗ trợ kịp thời nhất giúp tôi hoàn thành tốt khóa học và luận văn này Xin chân thành cảm ơn Học viên Nguyễn Hữu Hoàng ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những nội dung trình bày luận văn này là kết quả tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Văn Trung và tham khảo từ các nhà nghiên cứu đi trước Nội dung tham khảo, kế thừa, phát triển từ các công trình đã được công bố được trích dẫn, ghi rõ nguồn gốc Nếu có gì sai phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Học viên Nguyễn Hữu Hoàng iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .vii DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix MỞ ĐẦU 1 1.Lý do chọn đề tài .1 2.Mục tiêu nghiên cứu 1 3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4.Phương pháp nghiên cứu 2 5.Bố cục của luận văn 3 Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 1 Tổng quan về công nghệ RFID 5 1.1 Giới thiệu về RFID (Radio Frequency Identification) 5 1.2 Đặc trưng cơ bản của hệ thống RFID 5 1.2.1 Thẻ RFID 6 1.2.2 Đầu đọc (Reader) 10 1.2.3 Sự mã hóa (Coding) và điều chế (Modulation) dữ liệu 13 1.2.4 Các hệ thống RFID cơ bản 16 1.3 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống RFID 18 1.3.1 Ưu điểm 18 1.3.2 Nhược điểm của hệ thống RFID .19 1.4 Ứng dụng của RFID 20 2 Bài toán nhận diện khuôn mặt 21 2.1 Nhận diện khuôn mặt và nhận dạng khuôn mặt 21 iv 2.2 Các phương pháp nhận diện và nhận dạng khuôn mặt 22 2.2.1 Phát hiện khuôn mặt (Face Detection) 22 2.2.2 Nhận dạng khuôn mặt ( Face Recognition) 28 2.2.3 Những khó khăn của hệ thống nhận dạng khuôn mặt 30 2.3 Phương pháp phát hiện khuôn mặt Haar-like – Adaboost 31 2.3.1 Áp dụng đặc trưng Haar-like để phát hiện khuôn mặt 34 2.3.2 Số lượng đặc trưng Haar-like 36 2.3.3 Ảnh tích hợp .37 2.3.4 Adaboost 39 2.3.5 Phân lớp với Cascade .45 2.4 Ứng dụng của nhận dạng: .47 3 Tổng kết chương: 47 Chương 2 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ RFID VÀ NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT TRONG QUẢN LÝ HỌC SINH 48 1 Đặt vấn đề: 48 2 Đánh giá tổng quan về hệ thống: .49 3 Phân tích hệ thống: 50 3.1 Xác định yêu cầu: 50 3.2 Mô tả tính năng của hệ thống: 51 3.3 Phân tích chức năng: .53 3.3.1 Chức năng nhận diện khuôn mặt 53 3.3.2 Chức năng nhận dạng khuôn mặt: 54 3.3.3 Chức năng nhận dạng thẻ từ RFID 54 3.3.4 Chức năng liên kết với Telegram, lưu trữ dữ liệu 55 3.4 Phân tích lựa chọn công cụ: 56 3.4.1 Công nghệ nhận diện khuôn mặt: 56 3.4.2 Công nghệ RFID: 57 v 3.4.3 Tương tác người dùng với hệ thống: .57 3.5 Kế hoạch triển khai 57 3.5.1 Khởi tạo và cài đặt hệ thống 57 3.5.2 Nhận diện khuôn mặt 58 3.5.3 Đọc thẻ RFID 58 3.5.4 Xử lý dữ liệu và gửi thông báo .58 3.5.5 Ghi lại dữ liệu 58 3.5.6 Quản lý trạng thái và cập nhật giao diện người dùng 59 4 Đánh giá tính khả thi 59 5 Tổng kết chương: 60 Chương 3 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀ NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT TRONG QUẢN LÝ HỌC SINH .61 1 Cấu hình phần cứng 61 1.1 Lựa chọn thiết bị 61 1.2 Giao thức kết nối thiết bị 62 2 Xây dựng chương trình .63 2.1 Một số thuật toán sử dụng trong xây dựng chương trình .63 2.1.1 Thuật toán nhận diện khuôn mặt 63 2.1.2 Thuật toán xử lý main Arduino 64 2.1.3 Thuật toán quét thẻ từ RFID 65 2.1.4 Thuật toán đo khoảng cách bằng cảm biến khoảng cách HC-SR04 65 2.2 Xây dựng ứng dụng 65 2.2.1 Modun nhận dạng khuôn mặt 65 2.2.2 Modun nhận dạng thẻ từ RFID và xử lý dữ liệu 68 3 Cài đặt thực nghiệm 81 4 Tổng kết chương 81 vi TỔNG KẾT 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao) vii Từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT RFID AI Giải thích PCA Radio Frequency Identification ASK Artificial Intelligence FSK Principal Component Analysis PSK Amplitude Shift Keying HA Frequency Shift Key Phase Shift Keying Haar-like Adaboost viii DANH MỤC BẢNG