Header Page of 126 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MI NH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH Hoàng Kiếm Học viên thực hiện: Từ Minh Dũng Mã số: 10 11 010 TP HCM, năm 2012 Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI NÓI ĐẦU Thế kỷ 20 đầu năm kỷ 21 loài người chứng kiến thành tựu vĩ đại khoa học Vai trò tầm quan trọng khoa học Xã hội quan trọng quan trọng thời kỳ Nắm xu hướng vận động này, nhà nước ta chủ trương tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu khoa học, dùng khoa học làm sức bật nâng cao vị đất nước Thời gian qua có nhiều thành tựu khoa học nước nhìn chung nhiều hạn chế Có nhiều công trình khoa học cấp nhà nước người dân ủng hộ, quan tâm lãnh đạo cấp không thành công Điều chứng tỏ phương pháp nghiên cứu thực nghiên cứu công trình khoa học vô quan trọng, yếu định thành công khoa học Về phần mình, khoa học cần thiết phải nghiên cứu cách khoa học, vấn đề trình bày chi tiết môn học “Phương pháp luận nghiên cứu khoa học” Mục đính môn học làm rõ phương pháp nghiên cứu khoa học vận dụng thực tế Trong bày báo cáo trình bày sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu khoa học vận dụng hệ thống Nhận dạng mặt người - lĩnh vực khoa học máy tính Em xin chân thành cám ơn GS.TSKH Hoàng Kiếm truyền đạt kiến thức quý báu môn “Phương pháp nghiên cứu khoa học” để vận dụng nghiên cứu khoa học mà trước mắt luận văn tốt nghiệp thân Học viên: Từ Minh Dũng Footer Page of 126 Header Page of 126 Mục Lục: CHƯƠNG 1:CƠ SỚ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC I VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại 1.3 Các tình vấn đề 1.4 Các phương pháp phát vấn đề khoa học 1.5 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế II CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH MỘT CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2.1 Thế nghiên cứu khoa học 2.2 Các tiêu chí cần đáp ứng nghiên cứu khoa học 2.3 Trình tự bước cần tiến hành nghiên cứu khoa học 2.4 Các khó khăn gặp phải cách khắc phục 2.5 Những điều nên không nên nghiên cứu khoa học 11 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI I HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI 1.1 Khái niệm hệ thống nhận dạng mặt người 1.2 Cơ sở lý thuyết toàn nhận dạng mặt người II PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO KHOA HỌC ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI 2.1 Nguyên lý phân nhỏ 2.2 Nguyên tắc kết hợp 2.3 Nguyên tắc vạn 2.4 Nguyên tắc đổi màu sắc 2.5 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác 2.6 Nguyên tắc tách khỏi Footer Page of 126 Header Page of 126 CƠ SỚ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT Khái niệm Vấn đề khoa học (scientific problem) gọi vấn đề nghiên cứu (research problem) câu hỏi nghiên cứu câu hỏi đặt người nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn tính hạn chế tri thức khoa học có với yêu cầu phát triển tri thức trình độ cao Phân loại Nghiên cứu khoa học tồn hai vấn đề : - Vấn đề chất vật tìm kiếm - Vấn đề phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ lý thuyết thực tiễn vấn đề thuộc lớp thứ Các tình vấn đề Có ba tình : Có vấn đề , vấn đề, giả vấn đề cho hình đây: Hình 0.1: Sơ đồ phân loại Footer Page of 126 Header Page of 126 Các phương pháp phát vấn đề khoa học Có sáu phương pháp: 1) Tìm kẻ hở, phát vấn đề 2) Tìm bất đồng 3) Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường 4) Quan sát vướng mắc thực tiễn 5) Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn 6) Cảm hứng : câu hỏi xuất quan sát kiện Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế Có phương pháp:  Dựng Vepol đầy đủ  Chuyển sang Fepol  Phá Vepol  Xích Vepol  Liên trường Có 40 thủ thuật:  Nguyên lý phân nhỏ  Nguyên lý “tách khỏi”  Nguyên lý phẩm chất cục  Nguyên lý (phản) bất đối xứng  Nguyên lý kết hợp  Nguyên lý vạn  Nguyên lý “chứa trong”  Nguyên lý phản trọng lượng  Nguyên lý gây ứng suất (phản tác động) sơ  Nguyên lý thực sơ Footer Page of 126 Header Page of 126  Nguyên lý dự phòng  Nguyên lý đẳng  Nguyên lý đảo ngược  Nguyên lý cầu (tròn) hóa  Nguyên lý linh động  Nguyên lý giải (tác động) “thiếu” “thừa”  Nguyên lý chuyển sang chiều khác  Sử dụng dao động học  Nguyên lý hoạt động theo chu kỳ  Nguyên lý liên tục tác động có ích  Nguyên lý “vượt nhanh”  Nguyên lý biến hại thành lợi  Nguyên lý quan hệ phản hồi  Nguyên lý sử dụng trung gian  Nguyên lý tự phục vụ  Nguyên lý chép  Nguyên lý “rẻ’ thay cho “đắt”  Thay sơ đồ (kết cấu) học  Sử dụng kết cấu khí lỏng  Sử dụng vỏ dẻo màng mỏng  Sử dụng vật liệu nhiều lỗ  Nguyên lý thay đổi màu sắc  Nguyên lý đồng  Nguyên lý phân hủy tái sinh phần  Thay đổi thông số hóa lý đối tượng  Sử dụng chuyển pha  Sử dụng nở nhiệt  Sử dụng chất ôxy hóa mạnh Footer Page of 126 Header Page of 126  Thay đổi độ trơ  Sử dụng vật liệu hợp thành (composite) CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH MỘT CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Thế nghiên cứu khoa học Nghiên cứu khoa học hoạt động tìm kiếm, xem xét, điều tra thử nghiệm để phát chất vật, giới tự nhiên xã hội, để sáng tạo phương pháp phương tiện kỹ thuật cao hơn, giá trị Các tiêu chí cần đáp ứng nghiên cứu khoa học Một nghiên cứu khoa học cần đáp ứng tiêu chísau đây: - Phát điều quy luật đặc tính tự nhiên xã hội - So sách hai nhiều tượng tự nhiên xã hội để giống khác chúng - Tìm kiếm phương pháp để giải khó khăn, trục trặc cản trở phát triển tự nhiên xã hội - Thay đổi lợi dụng tượng tự nhiên xã hội để phục vụ tốt cho người môi trường xung quanh - Nghiên cứu tượng / công việc xảy / thực khứ để rút học cho tương lai - Footer Page of 126 Dự đoán tương lai để có hành động phù hợp Header Page of 126 Trình tự bước cần tiến hành nghiên cứu khoa học Hình 0.2 Thứ tự bước thực tiến hành nghiên cứu khoa học Bước 1: Mô tả khó khăn thực tế Trong thực tế gặp khó khăn lúc cần tiến hành nghiên cứu khoa học với mục đích giải khó khăn Vậy nói việc mô tả khó khăn gặp phải mở đầu cho nghiên cứu Bước 2: Tổng quan nghiên cứu liên quan Đây thời gian tìm hiểu xem vấn đề dự định nghiên cứu nghiên cứu học giả khác chưa, mức độ qua học điều hay tránh việc lặp lại nghiên cứu trước Bước 3: Xác định mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu dự định đặt để giải khó khăn bước Nghiên cứu viên phải bám theo mục tiêu đề suốt trình phải hoàn thành chúng trước nghiên cứu khép lại Các nghiên cứu thường thể rõ ràng phần Bước 4: Phương pháp nghiên cứu Footer Page of 126 Header Page of 126 Đây phần hướng nghiên cứu mà nghiên cứu viên muốn tiến hành để đạt mục tiêu đề bước Thông thường, phương pháp thu thập liệu hay thí nghiệm phân tích chúng phải thể rõ Ngoài ra, giả thuyết phạm vi nghiên cứu, kinh phí thời gian cần thiết, đề xuất dự định, … cần phải cách rõ ràng Bước 5: Dữ liệu thực tế giả định cụ thể Dữ liệu phần quan trọng nghiên cứu khoa học Chúng thu thập qua trình điều tra trường liệu giả định thu từ thí nghiệm, mô Những liệu phát triển thực tế khứ tại, qua dự đoán tương lai, so sánh với lý thuyết,…Thông thường, giai đoạn thu thập liệu tiêu tốn nhiều thời gian tiền bạc người nghiên cứu xác liệu ảnh hưởng lớn đến kết cuối nghiên cứu Bước 6: Phân tích liệu chạy chương trình Đến nghiên cứu khoa học s ẽ có hướng Một phân tích liệu thu thập để có kết luận cho điều xẩy thực tế, từ có đề xuất cho tương lai Một cách khác lập chương trình máy tính để mô phỏng, tính toán lý thuyết dựa vào so sánh với liệu thực tế Phần thường liên quan tới chuyên môn sâu nên có người có lĩnh vực nghiên cứu hiểu quan tâm đến Bước 7: Phát đề xuất Thường nghiên cứu khoa học tiến đến kết thúc sau vài phát đề xuất đưa Những điều kết cuối nghiên cứu áp dụng làm cho thực tế tương lai tốt phải thỏa mãn mục tiêu nghiên cứu đề bước Bước 8: Kết luận Đây phần cuối độc giả ý đến trước tiên để xem kết nghiên cứu sau đến phần khác có quan tâm Từ “kết luận” thể rõ ý nghĩa Từ “kết” có nghĩa kết thúc, tổng kết Người Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 nghiên cứu phải đúc kết lại toàn nghiên cứu theo trình tự khoa học ngắn để người đọc hình dung tổng thể toàn trình Từ “luận” bình luận kết thu thực tế nghiên cứu xem tốt hay xấu, thỏa mãn hay chưa thỏa mãn, … Ngoài phần kết luận, nghiên cứu nên có thêm phần bổ trợ đề xuất áp dụng kết nghiên cứu vào thực tế, nghiên cứu cần tiến hành tương lai, hạn chế nghiên cứu, … Các phần bổ trợ dùng để nhấn mạnh phần nghiên cứu chính, thể tính khả thi khả áp dụng kết đạt để củng cố, làm tốt thực tế tương lai Các khó khăn gặp phải cách khắc phục Thông thường, nghiên cứu có khó khăn trình thực nhiều nguyên nhân người nghiên cứu phải nỗ lực giải chúng để có thành công cuối Sau số khó khăn điển hình nghiên cứu khoa học: Mối quan hệ với thầy giáo hướng dẫn Các giảngviên hướng dẫn người tính, người khắt khe, người dễ dàng, người chẳng để tâm đến sinh viên,… Nói chung họ người cá tính nhiều gây khó chịu cho sinh viên sống hàng ngày nghiên cứu Thông thường giáo viên người có tính cách khác nhau, nói chung họ thương sinh viên, có cách dạy bảo khác Khi vượt qua rào cản yêu cầu tính cách giảng viên hướng dẫn lúc ta học trường phái nghiên cứu họ Khó khăn thu thập liệu thực tế Các liệu thực tế khứ thường khó xin được, đặc biệt số liệu nhạy cảm, có liên quan tới quan khác Để vượt qua khó khăn này, việc phải nghĩ đến điều giai đoạn thiết kế cách thu thập liệu để tránh liệu có Nghĩa nghiên cứu tập Footer Page 10 of 126 Header Page 11 of 126 trung đến liệu có sẵn thu thập Ngoài ra, nguồn liệu có sẵn không nơi mà thường có nhiều nơi khác Vì người nghiên cứu cần đa dạng cách thu thập liệu, tập trung vào nhiều nguồn khác Không xác định hướng nghiên cứu Nhiều người nghiên cứu phải loay hoay tìm hướng nghiên cứu thời gian dài phải đổi đề tài hướng nghiên cứu sau thời gian Điều làm ảnh hưởng đến toàn trình nghiên cứu thời gian nguồn lực cho phép bị giảm Thông thường trước bắt tay vào nghiên cứu cần phải đọc thật nhiều nghiên cứu có sẵn chủ đề liên quan để có hiểu biết tổng quan lĩnh vực Phần phương pháp nghiên cứu phải ý mức để bước thực đề tài với mục đích đạt mục tiêu đề ban đầu Việc tham khảo, tranh luận với giảng viên hướng dẫn, đồng nghiệp nghiên cứu, bạn bè, … quan trọng để củng cố, chỉnh sửa hướng nghiên cứu cho phù hợp Đăng báo không chấp nhận phải đợi lâu Gặp nhiều khó khăn việc đăng báo để đủ tiêu chuẩn tốt nghiệp Thông thường yêu cầu báo quốc tế tương đối khó cho nhiều người nhiều lý Bài báo hội thảo dễ nhiều người dễ dàng có Thường yêu cầu phải chủ đề tạp chí Trước gửi đăng cần phải kiểm tra xem báo có chủ đề yêu cầu không, có đăng nghiên cứu tương tự chưa, v.v… Một lời khuyên nên gửi đến tạp chí sớm tốt trình xem xét thường tháng đến năm Ngoài nên viết theo hướng khác gửi cho nhiều tạp chí tiêu chí lựa chọn tạp chí thường khác nên may mắn tạp chí chấp nhận cho đăng Khả tiếng Anh Người Việt nói chung khả tiếng Anh nước khác nên gây nhiều khó khăn nghiên cứu viết báo hầu hết tài liệu tham khảo hội thảo, tạp chí yêu cầu tiếng Anh Footer Page 11 of 126 Header Page 12 of 126 Nên tìm kiếm người nói tiếng Anh gốc để giúp chỉnh sửa viết Một cách lựa chọn đoạn viết sách báo đăng để đưa vào viết mình, sử dụng cho hợp lý với hoàn cảnh chủ đề nghiên cứu Một lời khuyên câu văn cần đơn giản nghiên cứu khoa học đoạn viết có mục đích truyền ý nghĩa nghiên cứu Không nên để câu văn tập hợp vài câu văn, nghĩa nên có chủ ngữ - vị ngữ không nên dài dòng viết Bị áp lực, lo lắng, ngủ giai đoạn đầu nghiên cứu Nhiều người nghiên cứu thường bị áp lực nghiên cứu ảnh hưởng tới sống hàng ngày ngủ, lo lắng mặt, trầm cảm,… Những điều xảy thời gian dài lặp lại nhiều lần dễ gây bệnh thần kinh tâm lý Hầu hết bị áp lực lớntrong giai đoạn đầu nghiên cứu Vì dù có lo lắng thêm việc nghiên cứu tiến triển thêm Do có biểu áp lực nghĩa nghiên cứu vào hướng bế tắc Lúc nên dừng nghiên cứu thời gian ngắn để nghỉ ngơi, chơi thể thao, dành thời gian cho gia đình bạn bè,… để tạm thời quên khó khăn Khi vượt qua giai đoạn áp lực dành thời gian kiểm tra tổng thể nghiên cứu để xác định lại hướng cho xin ý kiến giảng viên hướng dẫn Những điều nên không nên nghiên cứu khoa học Khi tiến hành nghiên cứu khoa học, việc định hướng ban đầu chỉnh sửa hướng quan trọng cho thành công cuối Có nhiều điều nên làm có nhiều điều không nên làm Sau số lưu ý quan trọng việc cần làm không cần làm gì: Trung thực nghiên cứu Nghiên cứu khoa học phải phản ánh trung thực đầy đủ kết quả, phát hiện, chúng không giống với dự định ban đầu Việc che đậy Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 thiếu sót, sai lầm hay sửa đổi liệu, kết phải tuyệt đối không cho phép Trích dẫn, số liệu lấy từ nghiên cứu khác cần phải rõ nguồn gốc để thể chúng tài liệu tham khảo, kết nghiên cứu cách tôn trọng nghiên cứu trước Ứng xử có đạo đức nghiên cứu Có điều người nghiên cứu làm hoàn toàn không phạm luật tính đạo đức nghề nghiệp, nên tránh Phạm phải điều cấm vô tội trước pháp luật, bị lên án, coi thường đồng nghiệp, bạn bè bị day dứt lương tâm Điều làm ảnh hưởng tới uy tín người nghiên cứu, thái độ nghi ngờ thiếu hợp tác người, dẫn đến việc gặp phải nhiều khó khăn, ảnh hưởng tới chất lượng nghiên cứu sau Chọn đề tài nghiên cứu hợp lý Nên tiến hành nghiên cứu có tính thực tiễn cao, áp dụng vào thực tế để tạo lợi ích cho thân xã hội Không nên tiến hành nghiên cứu vô bổ, tốn lợi ích thấp, mục đích để đánh bóng tên tuổi ý nghĩa khoa học kinh tế,… Thông thường sức nghiên cứu đến mức nên tiến hành nghiên cứu mức mà thôi, theo kiểu “tuổi nhỏ làm việc nhỏ”, đừng tiến hành dự án tham vọng vượt khả năng, thời gian nguồn tài cho phép Một số ví dụ điển hình việc chon hướng nghiên cứu sai như: chọn đề tài mà kết áp dụng sau 20-50 năm hạn chế kinh tế, xã hội kỹ thuật Có nghiên cứu lại đề xuất ý tưởng với yêu cầu thực tốn nhiều lần so với giải pháp có Nhiều nghiên cứu sinh lại thực đề tài tham vọng, dẫn đến việc không hoàn thành hạn phải gia hạn, tốn thời gian tiền bạc Thời gian nghiên cứu Hiện chưa rõ ràng việc tiêu tốn thời gian hợp lý nghiên cứu khoa học Nhiều người dành nhiều thời gian cho nghiên cứu phải giảm thời gian nghỉ ngơi Ngược lại, có nhiều người dành thời gian cho nghiên cứu Vì nghiên cứu cần phải tiến hành liên tục không Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 có nhiều gián đoạn dài để tránh tốn thời gian cho việc tái khởi động xem xét lại phần làm Dẫu chưa có nghiên cứu thức nghiên cứu, coi giống thời gian làm việc người lao động kiểm chứng qua nhiều thời đại Thời gian nghiên cứu khoảng 8-10 t iếng ngày ngày tuần hợp lý Ngoài ra, người nghiên cứu cần thời gian cho ngủ tiếng, sinh hoạt cá nhân giải trí tiếng Tránh hao phí thời gian vô ích Quãng đời nghiên cứu ngắn nên tránh hao phí thời gian nghiên cứu (8 tiếng ngày) vào việc vô ích Nhiều người tốn nhiều thời gian phòng nghiên cứu cho việc vô bổ chat, xem phim, ngủ, nghe nhạc, tán chuyện, … việc làm vào 16 tiếng lại ngày Một số người khác lại hay bị gián đoạn nghiên cứu phải để làm thêm, hoạt động xã hội, du lịch,… Những thời gian vô ích cần phải tránh thời gian tiếng nghiên cứu Cần nhớ bạn người nghiên cứu nên mục đích quan trọng nghiên cứu, hoạt động khác phụ mà Ngoài ra, người nghiên cứu có 16 tiếng ngày ngày cuối tuần để giải hoạt động yêu cầu thân xã hội Công bố kết nghiên cứu Các kết nghiên cứu cần công bố nhiều sớm Đây cách thông báo cho công chúng đề tài nghiên cứu thực để nhận phê bình, nhận xét phục vụ cho việc hoàn thiện nghiên cứu Việc công bố rộng rãi cách chứng minh trung thực, không cóp nhặttừ nghiên cứu khác cách đóng góp trở lại cho khoa học, giúp người sau có tài liệu tham khảo trả ơn người trước mà đề tài tham khảo đến Đôi có số nghiên cứu không công bố cố gắng giữ bí mật kết nhiều lý Tuy nhiên nghiên cứu qua kết nghiên cứu không áp dụng đến gây lãng phí mặt khoa học Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 Giảng viên hướng dẫn Như nói giảng viên người tính cách mối quan hệ với giảng viên lúc tốt đẹp Một điều nên tránh gây xung đột với giảng viên hướng dẫn có kết nghiên cứu sinh người chịu thiệt thòi Một bạn chấp nhận giảng viên người hướng dẫn bạn bắt buộc chịu hướng dẫn họ, dù hay sai Thông thường khoảng thời gian nghiên cứu không dài, trung bình khoảng năm, nên chịu đựng chấp nhận Điều quan trọng bạn nhận điều chưa để trở thành người nghiên cứu độc lập bạn tránh Bảo vệ kết nghiên cứu Khi nghiên cứu chưa hoàn thành chưa công bố, người nghiên cứu nên có biện pháp cần thiết để bảo vệ thông tin nhạy cảm kết bị sử dụng người khác Điều cần thiết để tránh điều đáng tiếc sau dẫn đến tranh chấp không cần thiết Ngoài ra, việc lưu giữ số liệu cần làm theo định kỳ cất giữ nơi để tránh việc liệu máy tính in Việc xuất bản, ấn hành hay đăng báo cách tốt để đỡ công việc bảo vệ liệu kết nghiên cứu Dịch tài liệu nước Nhiều người nghiên cứu đơn dịch tài liệu nước ngoài, sửa đổi chút coi nghiên cứu họ Vậy câu hỏi đặt có phải nghiên cứu khoa học cóp nhặt, ăn cắp người khác? Những hành vi nghiên cứu khoa học người nghiên cứu, mục tiêu rõ ràng không giải khó khăn thực tế Những dịch có tác dụng phổ biếnkiến thức hướng vào độc giả hiểu biết Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI Khái niệm hệ thống nhận dạng mặt người Hệ thống nhận dạng mặt người hệ thống nhận đầu vào ảnh hay video (chuỗi ảnh), qua trình xử lý, hệ thống xác định người ảnh (nếu có) người mà hệ thống biết người lạ Nhận dạng mặt người ngày sử dụng rộng rãi Nếu cách khoản thập kỷ thấy kỹ thuật dò tìm khuôn mặt sử dụng thiết bị giải trí ngày nhiều hệ thống nhận dạng mặt người đời giữ vai trò quan trọng như: hệ thống chấm công khuôn mặt (hệ thống FaceID), hệ thống an ninh tự động cảnh báo có người lạ xâm nhập vào khu vực cấm (hệ thống SmartHD Panasonic), hệ thống nhận dạng tội phạm (các thiết bị thu hình lấp đặt nơi công cộng truyền hình ảnh trung tâm xử lý, hệ thống đưa thông báo phát đối tượng tội phạm cần truy tìm) (ví dụ hệ thống nhận dạng tội phạm sử dụng Lodon, Chicago, hệ thống nhận diện tội phạm sử dụng Oly mpic Bắc), gần nhận dạng khuôn mặt hệ thống nhà thông minh hứa hẹn nhiều tiềm tương lai gần … Hệ thống nhận dạng mặt người gồm có thành phần: - Thiết bị thu hình: Thu thập hình ảnh đưa trung tâm xử lý - Một sở liệu gồm hình ảnh thông số đặc trưng ảnh người mà hệ thồng cần nhận dạng - Cơ sở lý thuyết thuật toán xử lý nhận dạng Thành phần định tốc độ độ xác hệ thống nhận dạng mặt người Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 - Thiết bị hiển thị kết nhận dạng Cơ sở lý thuyết toàn nhận dạng mặt người Nhìn chung hệ thống nhận dạng mặt người trải qua bước - Phát khuôn mặt (Face detection) - Phân đoạn khuôn mặt (Face alignment) - Rút trích đặc trưng (Feature extraction) - So khớp, phân lớp (Face classification) Để hệ thống nhận dạng mặt người hiệu giai đoạn nêu có giai đoạn tiền xử lý ảnh đầu vào Như sơ đồ hệ thống nhận dạng mặt người sau: Giai đoạn tiền xử lý: Ảnh chụp điều kiện khác nhau, dẫn đến độ sáng, độ tương phản, màu hiển thị khác Quá trình tiền xử lý nhằm nâng cao chất lượng ảnh, chuẩn hóa liệu, kích thước ảnh, chuyển ảnh ảnh mức độ sáng, tương phản hệ màu Việc chuẩn hóa khiến độ lệch điểm ảnh giảm xuống làm trình rút đặc trưng Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 thêm xác Tiền xử lý chủ yếu sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh (cân sáng, tách ngưỡng, bó cụm, histogram …) Giai đoạn phát khuôn mặt Ảnh mặt người mà chứa hình Phát khuôn mặt xác định xem ảnh có khuôn mặt hay không, có khuôn mặt nằm đâu ảnh, nghĩa phải tách khuôn mặt khỏi ảnh Có nhiều phương pháp cho toán phát mặt người: - Phương pháp phát mặt người dựa màu da: người khác màu da khác nhiều nghiên cứu khác phần lớn khác cường độ ánh sáng chúng thành phần màu da, từ ta xác định màu da người nằm dãy màu cố định Kết hợp việc tra bảng màu điểm ảnh kết hợp với kỹ thuật phân vùng kết nghiên cứu độ tương quan chiều rộng chiều cao khuôn mặt người xác định có mặt người trang ảnh hay không - Phát mặt người dựa đặc trưng Haar-like: tạo tập huấn luyện dựa vào đặc trưng haar like sau dựa vào tập huấn luyện để phát khuôn mặt Để làm vậy, ảnh đầu vào trước hết phải xám hóa, s au cho nhiều hình Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 chữ nhật chứa đặc trưng haar-like chạy khắp ảnh, chỗ khác biệt lưu trữ lại Tập hợp hàng nghìn điểm khác biệt hàng trăm khuôn mặt khác cho ta tập liệu dùng cho việc phát mặt người Phân đoạn khuôn mặt (chuẩn hóa khuôn mặt) Khuôn mặt xuất ảnh với nhiều hình dáng, điệu khác nhau, nghiêng, bị che khuất phần dẫn đến việc chuẩn hóa khuôn mặt yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến kết việc nhận dạng Nếu việc chuẩn hóa không đạt kết tốt việc rút trích đặt trưng không mong muốn dẫn đến độ xác giai đoạn so khớp giảm xuống, từ đó, kéo theo độ xác hệ thống nhận dạng bị thấp Ngược lại, việc chuẩn hóa đạt kết tốt việc trích chọn đặc trưng đạt hiệu cao hơn, kết giai đoạn so khớp tăng lên độ xác hệ thống nhận dạng tăng lên Các phươn pháp chuẩn hóa mặt người: - Mô hình dáng điệu tích cực: Dáng điệu tập hợp điểm đánh dấu hình ảnh chuyên gia để biểu diễn dáng điệu đối tượng Chuẩn hóa h ình ảnh thực phép biến đổi cho tổng khoảng cách ảnh đến ảnh trung bình nhỏ Rút trích đặc trưng Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 Hệ thống nhận dạng mặt người thường hải xử lý sở liệu ảnh lớn số lượng kích thước Quá trình rút trích đặc trưng nhằm giảm số chiều không gian liệu cách loại bỏ bớt thành phần (chiều) dư thừa liệu cho lượng thông tin sau rút trích đảm bảo đặc trưng liệu ban đầu, rút trích đặc trưng tốt làm giảm chi phí tăng độ xác cho trình so khớp phía sau Cách phương pháp sử dụng để rút trích đặc trưng: - Phương pháp PCA (Principal Co mponents Analysis): Phương pháp PCA giúp cho việc phân lớp hay xác định đối tượng cách làm lộ rõ điểm tương đồng khác biệt liệu đối tượng Thông qua trình phân tích tập liệu đối tượng, phương pháp PCA cố gắng thể đối tượng từ không gian liệu lớn sang không gian liệu nhỏ kiểm soát cho mát thông tin liệu đối tượng nhỏ Từ kết thu được, tác vụ phân lớp, nhận diện thực với chi phí thấp không gian cần để lưu trữ đối tượng giảm bớt - Phương pháp LDA (Linear Discriminant Analysis): Mục tiêu phương pháp LDA cố gắng thu nhỏ khoảng cách phần tử lớp so với tâm lớp đồng thời tăng khoảng cách lớp với So khớp, phân lớp: Là giai đoạn cuối toán nhận dạng mặt người Từ ảnh đầu vào, hệ thống thực trình trình bày bên trên, đưa liệu đặc trưng ảnh, so sánh đặc trưng với đặc trưng toàn ảnh sở liệu nhận dạng Dựa vào khoản cách so sánh hệ thống xác định người ảnh (nếu có) người mà hệ thống biết người lạ Thường liệu đặc trưng thể vector nên dùng khoảng cách Eclic hai vector để phân lớp, người ta dùng Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 kết hợp PCA, LDA độ đo Mean-KNN để tính khoảng cách kết hợp, từ cho kết PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO KHOA HỌC ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI Nguyên lý phân nhỏ Các hệ thống luôn sử dụng nguyên lý phân nhỏ, nhận dạng mặt người không ngoại lệ Hai thách thức lớn hệ thống nhận dạng mặt người độ xác tốc độ xử lý Để chinh phục hai yếu tố này, hệ thống nhận dạng mặt người chia thành nhiều phân hệ (tiền xử lý; phát khuôn mặt; phân đoạn khuôn mặt; rút trích đặc trưng; so khớp, phân lớp), phân hệ có vai trò chức riêng sử dụng nhiều sở lý thuyết khác nhau, sở lý thuyết nghiên cứu, chứng minh qua thực tiễn nhiều chuyên gia Ở phân hệ người ta xây dựng tiêu chí dánh giá khác nhau, điều làm đơn giản hóa toàn nhận dạng mặt người cải tiến toán nhận dạng mặt người Nguyên tắc kết hợp Thời gian ban đầu, phân hệ toàn nhận dạng mặt người có độ xác thấp, bên cạnh việc tìm kiếm lý thuyết người ta kết hợp nhiều lý thuyết có lại với kết làm tăng đáng kể độ xác nhận dạng Ở giai đoạn phát khuôn mặt dùng phương pháp phát khuân mặt thông qua màu da độ xác 90% kết hợp thêm mạng noron độ xác đạt 98% Tương tự, giai đoạn rút trích đặc trưng áp dụng phương pháp PCA đạt độ xác 94,65%, dùng LDA đạt độ xác 96,05% kết hợp PCA LDA độ xác lên đến 97,25% (kết lấy từ báo Fusion of LDA and PCA for Face Recognition năm 2002 tác giả Gian Luca Marcialis, Fabio Roli [1]) Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 Nguyên tắc vạn Trong phân hệ hệ thống nhận dạng mặt người, sở lý thuyết áp dụng nhiều phân hệ Ví dụ phương pháp LDA dùng phân hệ rút trích đặc trưng phân hệ phân lớp, so khớp; tương tự phướng pháp PCA dùng hai phân hệ rút trích đặc trưng phân đoạn khuôn mặt Nguyên tắc đổi màu sắc Ảnh đầu vào hệ thống nhận dạng mặt người thường chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố cường độ ánh sáng, thiết bị thu hình, góc thu, hệ màu … giai đoạn tiền xử lý cần chuẩn hóa yếu tố lại chuẩn định trước xử lý Việc thực đơn giản ảnh hưởng nhiều đến độ xác hệ thống Thực chất hệ thống nhận dạng mặt người phần lớn chuyển ảnh màu ảnh trắng đen giai đoạn huấn luyện nhận dạng Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Thị giác người nhận diện mặt người dựa vào vị trí, màu sắc ảnh, máy tính không hiểu thông tin này, máy tính có số có ý nghĩa tất hệ thống nhận dạng mặt người trước xử lý chuyển thông tin hình qua ma trận thực tính toán ma trận số Nguyên tắc tách khỏi Một hệ thống nhận dạng mặt người thực tế nhận đầu vào hình ảnh mặt người mà nhiều hình ảnh khác Các chi tiết làm độ xác nhận dạng giảm đáng kể Các hệ thống nhận dạng mặt người tốt hệ thống tách hoàn toàn ảnh khỏi ảnh khuôn mặt cần nhận dạng TÀI LIỆU THAM KHẢO Các tài liệu tiếng Anh: [1] Gian Luca Marcialis, Fabio Roli – Fusion of LDA and PCA for Face Recognition năm 2002 Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 [2] Lindsay I Smith – A tutorial on Principal Co mponents Analysis, (February 26, 2002) [3] http://www.cs.colostate.edu/evalfacerec/papers/cvprip02.pdf K Baek, B A Draper, J R Beveridge, and K She PCA vs ICA: A comparison on the FERET data set, presented at Joint Conference on Information Sciences, Durham, N.C., 2002 [4] Fei Zuo, Peter H N de With (2005), “Real-time Face Recognition for Smart Home Applications”, International Conference on Consumer Electronics (ICCE2005), vol 51 p 183-190, February 2005 [5] Alok Sharma, Kuldip K Paliwal and Godfrey C Onwubolu – Splitting Technique Initialization in Local PCA (2006) [6] S Balakrishnama, A Ganapathiraju – LINEAR DISCRIMINANT ANALYSIS A BRIEF TUTORIAL, 1998 [8] P J Phillips, H Moon, P J Rauss, and S Rizvi, "The FERET evaluation methodology for face recognition algorithms" [9] T Ojala, M Pietikäinen, and D Harwood (1994), "Performance evaluation of texture meas ures with classification based on Kullback discrimination of distributions" [10] Marian Stewart Bartlett, Javier R Movellan and Terrence J Sejnowski, “Face Recognition by Independent Component Analysis”, IEEE, VOL-13, NO-6, 2002 Các tài liệu tiếng Việt: [11] Slide _ Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học _ GS.TSKH Hoàng Kiếm [12] Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kỹ thuật giải vấn đề định (giáo trình tóm tắt) _ Phan Dũng [13] Phương pháp nghiên cứu khoa học _ TS Đinh Tuấn Hải [14] Lương Quý Tịnh Hà, “Xây dựng công cụ tìm kiếm tài liệu học tập truy vấn ngôn ngữ tự nhiên kho học liệu mở Tiếng Việt”, Luận văn Thạc sỹ ngành Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 Công nghệ thông tin, Trường Đại Học Công nghệ thông tin, Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2009 [15] Nguyễn Vũ Huy, “Một số phương pháp kỹ thuật nâng cao hiệu xử lý dạng câu hỏi tiếng Việt đơn giản cho công cụ tìm kiếm thư viện học liệu mở”, Khóa luận tốt nghiệp đại học, hệ Cử nhân Tài năng, ngành Khoa học máy tính, Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 [16] Nguyễn Văn Lễ, “Tìm kiếm thông tin theo ngữ nghĩa: ứng dụng lĩnh vực du lịch”, Luận văn Thạc sỹ ngành Truyền liệu mạng máy tính, Học Viện Công nghệ Bưu Viễn thông, 2011 [17] Nguyễn Đình Liên, “Phương pháp xử lý số dạng câu hỏi tiếng Việt cho công cụ tìm kiếm thư viện điện tử”, Luận văn Thạc sỹ ngành Công nghệ thông tin, Đại học Lạc Hồng, 2011 [18] Vũ Thị Phương, “Công cụ tìm kiếm thông tin lịch trình chuyến du lịch truy vấn tiếng Việt”, Khóa luận tốt nghiệp Đại học ngành Khoa học máy tính, Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [19] Lý Thiên Trang, “Mô hình công cụ tìm kiếm truy vấn tiếng Việt ứng dụng cho thư viện trường đại học”, Luận văn Thạc sỹ ngành Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2009 [20] Tô Hoài Việt, "Xây dựng hệ thống học linh hoạt với tương tác người dùng cho toán so khớp ontology", Luận văn Thạc sỹ, ngành Khoa học máy tính, Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2009 Các tài liệu internet: [21] HTML Parser : http://htmlparser.sourceforge.net/ [22] Protégé : http://protege.stanford.edu/ [23] SWI-Prolog: http://www.swi-prolog.org/ [24] http://www.amzi.co m/manuals/amzi/pro/ref_dcg.htm [25] http://en.wikipedia.org/wiki/Definite_clause_grammar Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 [26] http://en.wikipedia.org/wiki/SPARQL Footer Page 25 of 126  ... LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI Khái niệm hệ thống nhận dạng mặt người Hệ thống nhận dạng mặt người hệ thống nhận đầu vào... KHOA HỌC CHO HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI I HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI 1.1 Khái niệm hệ thống nhận dạng mặt người 1.2 Cơ sở lý thuyết toàn nhận dạng mặt người ... môn học Phương pháp luận nghiên cứu khoa học Mục đính môn học làm rõ phương pháp nghiên cứu khoa học vận dụng thực tế Trong bày báo cáo trình bày sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu khoa học