Nghiên cứu về lĩnh vực đặc điểm dạng người nói chung và mặt người nói riêng trong cơ quan điều tra tội phạm đã có từ xa xưa trên thế giới. Họ áp dụng rất sớm vấn đề này vào việc xác định tái phạm và kẻ phạm tội, ngoài ra còn sử dụng cho công tác như tìm kiếm tung tích, danh tính người thân…
Ngày nay, khi nền khoa học kỹ thuật phát triển việc ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến càng cho phép chúng ta giải quyết bài toán nhanh, chính xác và hiệu quả hơn nhờ có những thành tựu của các ngành khoa học khác như: nhân chủng học, hình thái học, dân tộc học, nhân trắc học, khoa học chỉnh hình… đã tạo cơ sở cho khoa học nhận dạng người nói chung và lai ghép, tái tạo mặt người nói riêng, nghiên cứu, đúc kết, vận dụng có những bước phát triển mới, khoa học hơn, chính xác hơn về phương pháp nghiên cứu, ghi nhận, mô tả cũng như giám định ảnh chân dung.
Hiện nay, Bộ Công an cũng đã có một số nhóm chuyên nghiên cứu về khoa học kỹ thuật hình sự và nhận dạng sinh trắc học (vân tay, ảnh, mặt người…) như: Viện khoa học kỹ thuật hình sự Bộ Công an (C21), Cục cảnh sát hồ sơ C27, Cục quản lý xuất nhập cảnh (A18) và một số đề tài, công trình của Tổng cục kỹ thuật. Tuy nhiên, chúng ta chưa có phần mềm hiệu quả để tái tạo, lai ghép mặt người. Chính vì vậy, việc hỗ trợ cho lực lượng điều tra tội phạm còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế.
Hơn một thập kỷ qua có rất nhiều công trình nghiên cứu về bài toán xác định khuôn mặt người từ ảnh đen trắng, xám đến ảnh màu như ngày hôm nay. Các nghiên cứu đi từ bài toán đơn giản, mỗi ảnh chỉ có một khuôn mặt người nhìn thẳng vào thiết bị thu hình và đầu ở tư thế thẳng đứng trong ảnh đen trắng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cho đến ngày hôm nay bài toán mở rộng cho ảnh màu, có nhiều khuôn mặt trong cùng một ảnh, có nhiều tư thế thay đổi trong ảnh. Không những vậy mà còn mở rộng cả phạm vi từ môi trường xung quanh khá đơn giản (trong phòng thí nghiệm) cho đến môi trường xung quanh rất phức tạp (như trong tự nhiên) nhằm đáp ứng nhu cầu thật sự và rất nhiều của con người.
Xác định khuôn mặt người (Face Detection) là một kỹ thuật máy tính để xác định các vị trí và các kích thước của các khuôn mặt người trong các ảnh bất kỳ (ảnh kỹ thuật số). Kỹ thuật này nhận biết các đặc trưng của khuôn mặt và bỏ qua những thứ khác như: tòa nhà, cây cối, cơ thể,…
Trong trường hợp chưa có ảnh mẫu của khuôn mặt người cần xác định hoặc chỉ có một số thông tin mô tả về khuôn mặt người cần xác định thì vấn đề cấp thiết cần giải quyết là tái tạo ảnh khuôn mặt người.
Bài toán tái tạo ảnh chân dung khuôn mặt người có cùng bản chất với bài toán xác định khuôn mặt người. Tái tạo ảnh chân dung khuôn mặt đối tượng là một kỹ thuật máy tính cho phép xác định khuôn mặt người dựa trên các đặc trưng của khuôn mặt đó. Các đặc trưng của khuôn mặt người được mô tả dựa vào lý thuyết khoa học, các phương pháp luận về mô tả, nhận dạng. Vận dụng các thành tựu của các ngành khoa học khác như nhân chủng học, hình thái học, dân tộc học, nhân trắc học, khoa học chỉnh hình, …các mẫu ảnh đặc trưng của từng bộ phận trên khuôn mặt người được xây dựng, từ đó cho phép lắp ghép thành khuôn mặt hoàn chỉnh theo các mô tả cho trước.
Thực tế đã có nhiều phương pháp xác định khuôn mặt người dựa trên cơ sở dữ liệu ảnh. Các phương pháp này được chia làm bốn hướng tiếp cận chính. Ngoài bốn hướng này, nhiều nghiên cứu có khi liên quan đến không những một hướng tiếp cận mà có liên quan nhiều hơn một hướng chính:
Hướng tiếp cận dựa trên tri thức: Mã hóa các hiểu biết của con người về các loại khuôn mặt người thành các luật. Thông thường các luật mô tả quan hệ của các đặc trừng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hướng tiếp cận dựa trên đặc trưng không thay đổi: Mục tiêu các thuật toán đi tìm các đặc trưng mô tả cấu trúc khuôn mặt người mà các đặc trưng này sẽ không thay đổi tư thế khuôn mặt, vị trí đặt thiết bị thu hình hoặc điều kiện ánh sang thay đổi.
Hướng tiếp cận dựa trên so khớp mẫu: Dùng các mẫu chuẩn của khuôn mặt người (các mẫu này được chọn lựa và lưu trữ) để mô tả cho khuôn mặt người hay các đặc trưng khuôn mặt (các mẫu này phải chọn làm sao cho tách biệt nhau theo tiêu chuẩn mà các tác giả định ra để so sánh). Các mối tương quan giữa dữ liệu ảnh đưa vào và các mẫu dùng để xác định khuôn mặt người.
Hướng tiếp cận dựa trên diện mạo: Trái ngược hẳn với so khớp mẫu, các mô hình (hay các mẫu) được học từ một tập ảnh huấn luyện trước đó. Sau đó hệ thống (mô hình) sẽ xác định khuôn mặt người. Hay một số tác giả còn gọi hướng tiếp cận này là hướng tiếp cận theo phương pháp học.
Mặt người là tổng thể chi tiết các bộ phận đặc trưng cấu thành bao gồm: Trán, Miệng, Mũi, Tai, Mắt, Khuôn mặt, Cằm, Gò má, Râu, Ria, Lông mày, Đầu tóc, Nhân trung, …, Các vết sẹo, … Mỗi bộ phận lại có các đặc điểm khác nhau kết hợp hài hòa tạo lên các bộ phận tổng thể.
Bài toán tái tạo ảnh chân dung khuôn mặt người được tác giả đề cập đến ở đây là bài toán lắp ghép ảnh khuôn mặt người trên cơ sở dữ liệu ảnh mẫu của từng bộ phận đặc trưng trên khuôn mặt theo mô tả của các nhân chứng. Sự mô tả của các nhân chứng còn sơ sài, thiếu nhiều đặc điểm quan trọng trên khuôn mặt cần tái tạo. Sau nhiều lần nhận dạng ảnh tái tạo được, nhân chứng ra các quyết định chỉnh sửa để cuối cùng xây dựng được ảnh khuôn mặt hoàn chỉnh nhất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng 2