Phân tích thiết kế hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo đặc tả của các nhân chứng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM VĂN DINH PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÁI TẠO CHÂN DUNG ĐỐI TƯỢNG THEO ĐẶC TẢ CỦA CÁC NHÂN CHỨNG Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Công nghệ Phần mềm Mã số: 60.48.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phương Minh Nam Hà Nội - 2008 -1- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm riêng cá nhân, không chép lại người khác Trong toàn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2008 Phạm Văn Dinh -2- MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM CHÂN DUNG ĐỐI TƯỢNG 11 1.1 SỰ CẦN THIẾT 11 1.2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN 12 1.3 HỆ THỐNG CÁC ĐẶC ĐIỂM 12 1.3.1 Đầu tóc 12 13.2 Mặt 14 1.3.3 Lông mày 17 1.3.4 Mắt 18 1.3.5 Mũi 19 1.3.6 Miệng 21 1.3.7 Môi 22 1.3.8 Cằm 22 1.3.9 Râu, Ria 23 1.3.10 Tai 24 1.3.11 Các đặc điểm riêng khác 26 CHƯƠNG – MƠ HÌNH NGHIỆP VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 28 2.1 Mô hình nghiệp vụ 28 2.2 Mơ hình ca sử dụng 29 2.2.1 Mơ hình ca sử dụng từ phía nhân chứng 29 2.2.2 Mơ hình ca sử dụng Bộ phận tiếp nhận 30 2.2.3 Mô hình ca sử dụng kho liệu (Data) 31 2.2.4 Mơ hình ca sử dụng Bộ phận xử lý 31 2.2.5 Mơ hình Cơ sở liệu 32 CHƯƠNG - PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 34 3.1 Phân tích thiết kế kiến trúc hệ thống 34 3.2 Phân tích thiết kế thông tin quản lý 34 3.2.1 Thông tin quản lý UserTT 34 3.2.2 Thông tin mô tả đối tượng 35 3.3.3 Thông tin Đối tượng truy nguyên 35 3.2.4 Thông tin hệ thống 36 3.2.5 Thông tin ảnh mẫu phận 36 3.3 Phân tích thiết kế Cơ sở liệu 36 3.3.1 Hệ thống bảng biểu liệu 36 3.3.2 Mô hình quan hệ thực thể 44 3.5 Phân tích thiết kế chức hệ thống 45 3.5.1 Các chức hệ thống 45 CHƯƠNG - THIẾT KẾ GIAO DIỆN 47 4.1 Giao diện tổng thể 47 4.2 Giao diện chức 48 -3- 4.2.1.Tool công cụ 49 4.2.2 Phiếu mô tả 53 CHƯƠNG - THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 55 5.1 Mô hình thử nghiệm 55 5.2 Kết thử nghiệm 55 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 -4- DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt PGS,TS CSDL Form LAN User DATA Mơ tả Phó giáo sư, Tiến sỹ Cơ sở liệu Cửa sổ chức thể tác vụ Mạng máy tính nội Người dùng,người sử dụng, khai thác Kho liệu -5- DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình - Một số kiểu mẫu đầu tóc 12 Hình - Các mẫu ảnh khn mặt 15 Hình - Một số mẫu ảnh mắt 18 Hình - Mẫu ảnh mũi 20 Hình - Một số mẫu ảnh Cằm 22 Hình - Một số mẫu ảnh râu, ria 23 26 Hình - Một số ảnh mẫu Tai 28 Hình - Mơ hình thơng tin tương tác vào hệ thống Hình - Mơ hình nghiệp vụ 29 Hình 11 - Mơ hình ca sử dụng từ phía nhân chứng, người 29 khai 30 Hình 12 - Mơ hình ca sử dụng phận tiếp nhận 31 Hình 13 - Mơ hình ca sử dụng kho liệu 31 Hình 14 - Mơ hình ca sử dụng Bộ phận xử lý 32 Hình 14.1 - Mơ hình Cơ sở liệu 33 Hình 15 - Mơ hình phân tích kiến trúc hệ thống 45 Hình 16 - Các chức hệ 47 Hình 17 - Giao diện tổng thể hệ thống 48 Hình 18 - Các chức menu Hệ thống 48 Hình 19 - Các chức menu Dữ liệu 48 Hình 20 - Các chức menu Tiếp nhận 48 Hình 21 - Các chức menu Thơng tin 49 Hình 22 - Các chức menu Xử lý 49 Hình 23 - Tool cơng cụ điều chỉnh ảnh chân dung 50 Hình 24 - Tool Cơng cụ chức kèm theo Hình 25 - Thanh Tools phận 51 52 Hình 26 - Tools ảnh phận 53 Hình 27 - Giao diện phiếu mơ tả 54 Hình 28 - Giao diện đặt ngưỡng tinh chỉnh 56 Hình 29 - Màn hình hiển thị giao diện cửa sổ Hình 30 - Màn hình lựa chọn phận không 57 hiển thị 58 Hình 31 - Ảnh phận hệ thống xử lý Hình 32 - Màn hình tác vụ chuyển đổi 59 Hình 33 - Hiển thị lắp ghép 60 -6- Hình 34 - Tools cơng cụ phận Hình 35 - Lựa chọn ảnh phận Hình 36 - Màn hình tác vụ tổng hợp chọn điều chỉnh tổng thể Hình 37 - Hình ảnh thay đổi riêng phận mũi Hình 38 - Một số hình ảnh thể tác vụ tổng thể ghép thành khn mặt hồn chỉnh 61 62 63 64-65 66-67 -7- MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển công nghệ thông tin, cảnh sát số nước tiên tiến thể giới ứng dụng để xây dựng chương trình tái tạo lại chân dung đối tượng cách tự động theo đặc tả nhân chứng Các hệ thống tái tạo lại chân dung đối tượng thường dựa theo ngân hàng liệu phận khn mặt như: tóc, tai, mắt, mũi, miệng, gị má, cằm để từ lắp ghép lại theo trí nhớ nhân chứng Các hệ thống trở lên lạc hậu khơng khả thi tình hình tội phạm phát triển với qui mơ tồn cầu ngân hàng liệu trở nên cực lớn Một khó khăn khác gặp phải nhân chứng khơng có nhìn tổng quan khuôn mặt cụ thể nên việc tái tạo gặp nhiều khó khăn Các giải thuật tìm kiếm thơng minh dựa kỹ thuật cơng nghệ trí tuệ nhân tạo ngày hoàn thiện cho phép xây dụng lại hệ thống tái tạo chân dung đối tượng dựa vào số mẫu phận khuôn mặt Cụ thể dựa vào giải thuật di truyền, nhà khoa học cảnh sát Anh cho đời sản phẩm tái tạo chân dung đối tượng dựa vào mô tả nhân chứng Tại nước ta nay, sản phẩm công nghệ thông tin ứng dụng nhiều cơng tác phịng chống đấu tranh với tội phạm sản phẩm tái tạo chân dung đối tượng dựa vào mô tả nhân chứng chưa áp dụng hạn chế Mặc dù việc ứng dụng cách thủ công thực công an số tỉnh thành phố vài vụ án dựa vào giúp đỡ hoạ sỹ Một vài năm trước đây, số nhà khoa học Việt Nam đội ngũ cán Tổng cục kỹ thuật - Bộ Công an đặt mục tiêu xây dựng hệ thống tái tạo lại chân dung đối tượng dựa vào đặc tả nhân chứng Trên sở ngân hàng liệu phận khuôn mặt, theo mô tả nhân chứng để lắp ghép lại thành khuôn mặt tội phạm cụ thể Tuy nhiên, khó khăn gặp phải việc có đầy đủ ngân hàng phận khn mặt, khả tìm kiếm lưu trữ nên sản phẩm chưa đưa ứng dụng Những hệ thống thường gặp số hạn chế sau: - Dữ liệu lưu trữ lớn, thường khó để lưu trữ đầy đủ mẫu ảnh tính đa dạng khn mặt sở liệu ảnh - Với ảnh mẫu phần khuôn mặt, nhân chứng khó hình dung đuợc khn mặt hồn chỉnh, xác Do vậy, ảnh đối tượng tái tạo khác xa so với ảnh thực tế - Đối với hệ thống yêu cầu người sử dụng cần phải có kỹ nhân chủng học kỹ cần thiết đồ hoạ để tái tạo khuôn -8- mặt cách sát hợp với thực tế từ ảnh mẫu phận rời rạc khuôn mặt Con người đối tượng nghiên cứu phong phú phức tạp nhiều lĩnh vực khoa học khác Mỗi ngành khoa học, lĩnh vực khoa học nghiên cứu người với góc độ, khía cạnh riêng để phục vụ thiết thực cho ngành khoa học - Khoa học hình nói chung kỹ thuật hình nói riêng nghiên cứu đặc điểm bề người từ nhiều năm qua Mục đích việc nghiên cứu, trước hết để nhận dạng, tái tạo, lai ghép phục vụ công tác phòng ngừa, đấu tranh chống loại tội phạm quản lý người Với mục đích nêu trên, việc nghiên cứu đặc điểm, nhận dạng, tái tạo, mô phỏng, dựng chân dung liên quan đến dạng người, phận người khâu nghiệp vụ quan trọng toàn lực lượng - đặc biệt lực lượng điều tra tội phạm Nghiên cứu lĩnh vực đặc điểm dạng người nói chung mặt người nói riêng quan điều tra tội phạm có từ xa xưa giới Họ áp dụng sớm vấn đề vào việc xác định tái phạm kẻ phạm tội, ngồi cịn sử dụng cho cơng tác khác tìm kiếm tung tích, danh tính người Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển việc ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến cho phép giải toán nhanh, xác hiệu nhờ có thành tựu ngành khoa học khác như: Nhân chủng học, hình thái học, dân tộc học, nhân trắc học, khoa học chỉnh hình tạo sở cho khoa học nhận dạng người nói chung, lai ghép, tái tạo mặt người nói riêng nghiên cứu, đúc kết, vận dụng có bước phát triển mới, khoa học hơn, xác phương pháp nghiên cứu, ghi nhận, mô tả giám định ảnh chân dung Căn vào yêu cầu thực tiễn ngành Công an, vận dụng kiến thức nghiên cứu học tập mạnh dạn chọn nghiên cứu đề tài “ Phân tích thiết kế hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo đặc tả nhân chứng ” luận văn tốt nghiệp Với mong muốn luận văn thực nhằm đưa hướng nghiên cứu bước xây dựng hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo đặc tả nhân chứng Mục đích cụ thể là: Về lý thuyết: Nghiên cứu, phân tích tổng quan đặc điểm chân dung đối tượng thông qua: - Cơ sở khoa học việc nghiên cứu đặc điểm chân dung - Những nguyên tắc phương pháp chung nghiên cứu đặc điểm chân dung -9- - Phân tích nghiên cứu hệ thống đặc điểm liên quan đến đối tượng Từ làm sở lý thuyết quan trọng để xây dựng hệ thống tái tạo chân dung đối tượng dựa theo đặc tả nhân chứng Về thực tiễn: Dựa vào sở nghiên cứu, phân tích lý thuyết để Phân tích thiết kế hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo đặc tả nhân chứng từ xây dựng chương trình phần mềm thử nghiệm tương ứng Luận văn chia làm phần tương ứng với chương: Chương - Tổng quan đặc điểm chân dung đối tượng Chương tập trung vào nghiên cứu, phân tích đặc điểm liên quan đến chân dung đối tượng.Căn vào sở khoa học, nguyên tắc, phương pháp nghiên cứu đặc điểm chân dung để đưa hệ thống đặc điểm liên quan đến đối tượng Chương - Mơ hình nghiệp vụ u cầu hệ thống Chương trình bày mơ hình nghiệp vụ hệ thống Trong sâu phân tích quy trình nghiệp vụ, mơ hình ca sử dụng hệ thống, mơ hình kiến trúc hệ thống, mơ hình sở liệu Chương - Phân tích thiết kế hệ thống Chương này, Tác giả phân tích thiết kế kiến trúc hệ thống, Phân tích thiết kế thơng tin quản lý, phân tích thiết kế Cơ sở liệu phân tích thiết kế chức hệ thống Chương - Thiết kế giao diện Chương này, Tác giả vào kết phân tích thiết kế hệ thống đưa giao diện hệ thống, như: Giao diện tổng thể, giao diện chức năng, giao diện Tools công cụ, Giao diện Form chức Chương - Thử nghiệm đánh giá Chương này, Tác giả đưa mơ hình thử nghiệm để minh chứng cho tính khả thi đề tài Sau tổng kết, đánh giá nội dung thực Ngồi chương chính, bố cục luận văn cịn có phần: Mở đầu, Kết luận Tài liệu tham khảo Phần kết luận nêu tóm tắt vấn đề trình chương, đánh giá kết đạt chưa đạt được, đồng thời đưa định hướng nghiên cứu, phát triển Mặc dù cố gắng, song khuôn khổ thời gian nhận thức hạn hẹp nên luận văn hạn chế định, tác giả mong nhận góp ý để vấn đề nghiên cứu ngày hoàn thiện Qua đây, tác giả xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Phương Minh Nam, người thầy hướng ... nghệ thông tin, cảnh sát số nước tiên tiến thể giới ứng dụng để xây dựng chương trình tái tạo lại chân dung đối tượng cách tự động theo đặc tả nhân chứng Các hệ thống tái tạo lại chân dung đối. .. thống, mơ hình kiến trúc hệ thống, mơ hình sở liệu Chương - Phân tích thiết kế hệ thống Chương này, Tác giả phân tích thiết kế kiến trúc hệ thống, Phân tích thiết kế thơng tin quản lý, phân tích. .. nhân chứng Về thực tiễn: Dựa vào sở nghiên cứu, phân tích lý thuyết để Phân tích thiết kế hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo đặc tả nhân chứng từ xây dựng chương trình phần mềm thử nghiệm