5. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Xác định hướng đầu trong ảnh
Tư thế đầu của học sinh tương ứng với việc học sinh đó có tập trung hay không, liệu học có chú ý đến bảng đen hay giáo viên. Chẳng hạn nếu học sinh đó luân phiên ngẩn đầu lên và cuối xuống nghĩ rằng học sinh đó đang ghi chép. Nếu em ấy cuối thấp đầu (gục đầu) hoặc nhìn ra bên ngoài trong thời gian dài chúng ta nghĩ rằng em ấy không tập trung.
Có rất nhiều cách tiếp cận nghiên cứu về các thông số hình dạng khuôn mặt. Trên cơ sở tập điểm được rút trích đặc trưng khuôn mặt. Sử dụng một tập dữ liệu bao gồm những ảnh khuôn mặt đã được đánh dấu tập điểm và gán nhãn ngẩng đầu hay gục đầu. Với mỗi đặc trưng, thực hiện thống kê các giá trị tương ứng trên tập dữ liệu và tìm ngưỡng phân tách trên cơ sở đưa về bài toán xây dựng cây quyết định một mức và đánh giá sai số. Một vài đặc trưng tương ứng có khả năng phân tách tốt tập dữ liệu sẽ được sử dụng để xác định gục đầu.
Mô hình pháp tuyến khuôn mặt: Mô hình tính toán dựa trên 5 điểm đặc trưng của khuôn mặt là hai điểm góc ngoài hai mắt, hai điểm rìa miệng và đỉnh mũi. Với giả thiết hai điểm ngoài mắt và hai điểm rìa miệng tạo thành một mặt phẳng gọi là mặt phẳng mặt, thông qua đó tính toán pháp tuyến của mặt phẳng này trong không gian 3D với mặt phẳng Oxy là mặt phẳng ảnh. Pháp tuyến khuôn mặt được tính toán là vector nối hai điểm chân mũi và đỉnh mũi (Hình 2.10).
Hình 2. 10 Mô hình pháp tuyến khuôn mặt
Để tính toán mô hình pháp tuyến khuôn mặt cần đặt trước 2 thông số:
f m m L L R và f n n L L R (Hình 2.11) Hình 2. 11 Các tham sốLf,Ln,Lm,Le
Hệ tọa độ tại tâm camera, với trục x và y tương ứng với hai chiều ngang và dọc của ảnh, trục z tương ứng với pháp tuyến của mặt phẳng ảnh. Dựa trên các điểm đặc trưng hai bên mắt và hai bên miệng đã được xác định, xác định điểm tâm mắt và điểm tâm miệng, từ đó ta tính được trục đối xứng khuôn mặt. Kết hợp với tỉ số Rmta tính được vị trí chân mũi trên trục. Nối điểm chân mũi
với đỉnh mũi, ta được hình chiếu của pháp tuyến khuôn mặt trên ảnh. Tính tiếp góc giữa pháp tuyến trên ảnh và trục x và góc giữa góc chụp và pháp tuyến khuôn mặt trong không gian 3D. Trong hệ tọa độ tại tâm camera, pháp tuyến khuôn mặt [2].