Tiến Sĩ Xác định khuôn mặt người trong ảnh màu bằng logic mờ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ngành Khoa học máy tính đã và đang đóng góp rất nhiều cho xã hội loài người, từ ứng dụng trong thường ngày cho đến các ứng dụng chuyên sâu trong xã hội, an ninh, quân sự, Đây chính là một trong những động lực chính để số lượng đề tài, công trình khoa học ngày càng được đầu tư nghiên cứu.

Bài toán xác định khuôn mặt người trong ảnh là một bài toán được rất nhiều người quan tâm và nghiên cứu, bởi vì tầm ảnh hưởng của bài toán này khá rộng, từ hệ thống giao tiếp người và máy, camera quan sát, theo dõi, lưu trữ ảnh, biểu lộ cảm xúc, nhận dạng con người, , cho đến công nghệ robot. Bài toán này đem lại nhiều ứng dụng tiện ích cho loài người. Việc nghiên cứu một phương pháp xác định khuôn mặt người trong ảnh mới là mục tiêu của đề tài này.

Luận văn này gồm các phần sau:

ã Chương 1. Chúng tôi sẽ trình bày một số phương pháp chính xác định khuôn mặt người và mô hình màu da người trên thế giới. Chúng tôi đã cố gắng phân loại, để những người đi sau sẽ có một cái nhìn tổng quan, nắm được các phương pháp và từ đây sẽ có hướng đi mới cho mình, cũng như các khó khăn, thách thức để giải quyết bài toán, và
mục tiêu cần phải đạt được của đề tài.

ã Chương 2. Chương này trình bày một cách tổng quan cơ sở toán học của logic mờ, để làm nền tảng xây dựng hệ thống xác định khuôn mặt người trong chương 3.

ã Chương 3. Chúng tôi xây dựng một điều kiện để tìm ứng viên khuôn mặt. Đồng thời xây dựng hai loại quyết định mờ dựa trên những tính chất về hình dáng bên ngoài và tính chất quan hệ bên trong của các thành phần khuôn mặt để xem xét ứng viên có phải là khuôn mặt người thật sự hay không.

ã Chương 4. Đây là phần trình bày kết quả nghiên cứu của đề tài và các đánh giá phương pháp xác định.

ã Phụ lục A. Không gian màu: phần này trình bày một số không gian màu thông dụng và nguyên lý xây dựng không gian màu.

ã Phụ lục B. Phương pháp Fast Marching: phần này giới thiệu sơ lược phương pháp Fast Marching. Chúng tôi trình bày từ phương trình toán cho đến cài đặt cụ thể, cũng như cấu trúc dữ liệu thích hợp.

Mục lục
Chương 1. Bài toán xác định khuôn mặt người 1
1. Giới thiệu 1
2. Khó khăn và thách thức của bài toán 3
3. Mô hình màu da người 4
4. Phương pháp xác định khuôn mặt người 9
5. Mục tiêu của đề tài . 27
5.1 Xây dựng ngưỡng phân đoạn 27
5.2 Dùng logic mờ để xác định khuôn mặt . 28
5.3 Điều kiện của bài toán 29
Chương 2. Logic mờ và cơ sở toán học 30
1. Khái niệm về logic mờ 30
2. Tập mờ 31
3. Luật mờ Nếu-thì . 37
4. Suy diễn mờ 38
5. Giải mờ . 40
6. Logic mờ và lý thuyết xác suất 42
Chương 3. Xây dựng mô hình xác định khuôn mặt người bằng logic mờ 53
1. Xây dựng và phân tích mô hình da người . 54
1.1. Xác định vùng ảnh ứng viên dựa trên mô hình màu da . 54
1.2. Phân tích quan các hệ của giá trị trung bình 58
1.3. Nhiễu 62
2. Tiền xử lý 66
2.1. Phân đoạn . 66
2.2. Lọc nhiễu 67
2.3. Tìm biên . 69
3. Xây dựng logic mờ dựa trên quan hệ bên ngoài . 71
3.1. Kích thước của vùng da 72
3.2. Khi các khuôn mặt bị dính nhiễu . 72
3.3. Thông số chu vi 73
3.4. Thông số diện tích 74
3.5. Độ tròn của khuôn mặt . 75
3.6. Xây dựng luật mờ . 75
4. Xây dựng logic mờ dựa trên quan hệ giữa mắt và miệng 77
4.1. Tiêu chuẩn một điểm là các thành phần mắt miệng trong một
vùng da . 77
4.2. Xác định thành phần mắt-miệng 78
4.3. Xây dựng luật mờ . 89
5. Tách các khuôn mặt dính 89
5.1. Xác định bán kính loang . 90
5.2. Thuật toán xác định số nhóm và tách dính 90
5.3. Xác định mức độ loang . 90
Chương 4. Cài đặt, kết quả, và kết luận 95
1. Cài đặt . 95
2. Kết quả . 99
3. Kết luận và hướng phát triển 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO . i
DANH SÁCH CÁC CÔNG TRÌNH . x
Phụ lục A. Không gian màu xii
Phụ lục B. Phương pháp Fast Marching . xviii