Nhận dạng khuôn mặt và nhận dạng giới tính bằng pca

  • Số trang: 15 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 25 |
  • Lượt tải: 0
transuma

Đã đăng 28936 tài liệu

Mô tả:

Lời mở đầu Hiện nay, cùng với sự phát triển của xã hội, vấn đề an ninh bảo mật đang được yêu cầu khắt khe tại mọi quốc gia trên thế giới. Các hệ thống nhận dạng con người được ra đời với độ tin cậy ngày càng cao. Một trong các bài toán nhận dạng con người rất được quan tâm hiện nay là nhận dạng khuôn mặt. Vì nhận dạng khuôn mặt là cách mà con người sử dụng để phân biệt nhau. Bên cạnh đó, ngày nay việc thu thập, xử lý thông tin qua ảnh để nhận biết đối tượng đang được quan tâm và ứng dụng rộng rãi. Với phương pháp này, chúng ta có thể thu nhận được nhiều thông tin từ đối tượng mà không cần tác động nhiều đến đối tượng nghiên cứu. Sự phát triển của khoa học máy tính tạo môi trường thuận lợi cho bài toán nhận dạng mặt người từ ảnh số. Các hệ thống nhận dạng offline đã ra đời và có độ tin cậy cao, tuy nhiên các hệ thống nhận dạng online lại chưa đáp ứng được nhiều. Trong khuôn khổ đồ án này, chúng em sẽ tiếp tục giải quyết bài toán nhận dạng offline. Trong đó đối tượng được thu thập thành các file dữ liệu và được chuyển về trung tâm. Tại đó, các số liệu sẽ được phân tích xử lý. Trong phần đầu, chúng em sẽ giải quyết bài toán nhận dạng thông thường, phần hai sẽ là phần nhận dạng giới tính. THCN-KSCLC-K50 Page 1 1) Giới thiệu chung về các phương pháp nhận dạng mặt người. a) Các phương pháp nhận dạng mặt người: Phương pháp nhận dạng hiện nay có 2 loại:  Nhận dạng dựa trên các đặc trưng của các phần tử trên khuôn mặt (Feature based face recognition).  Nhận dạng dựa trên xét tổng thể khuôn mặt (Appearance based face recognition). Ngoài ra còn có một số loại nhận dạng sử dụng mô hình về khuôn mặt, một số phương pháp được dùng cho loại này:  Nhận dạng 2D: Elastic Bunch Graph, Active Appearance Model.  Nhận dạng 3D: 3D Morphable Model. b) Nhận dạng dựa trên mối quan hệ giữa các phần tử: Đây là phương pháp nhận dạng khuôn mặt dựa trên việc xác định các đặc trưng hình học của các chi tiết trên một khuôn mặt (như vị trí, diện tích, hình dạng của mắt, mũi, miệng,…), và mối quan hệ giữa chúng (như khoảng cách của hai mắt, khoảng cách của hai lông mày,…). Ưu điểm của phương pháp này là nó gần với cách mà con người sử dụng để nhận biết khuôn mặt. Hơn nữa với việc xác định đặc tính và các mối quan hệ, phương pháp này có thể cho kết quả tốt trong các trường hợp ảnh có nhiều nhiễu như bị nghiêng, bị xoay hoặc ánh sáng thay đổi. Nhược điểm của phương pháp này là cài đặt thuật toán phức tạp do việc xác định mối quan hệ giữa các đặc tính đòi hỏi các thuật toán phức tạp. Mặt khác, với các ảnh kích thước bé thì các đặc tính sẽ khó phân biệt. c) Nhận dạng dựa trên xét toàn diện khuôn mặt: Nội dung chính của hướng tiếp cận này là xem mỗi ảnh có kích thước RxC là một vector trong không gian RxC chiều. Ta sẽ xây dựng một không gian mới có chiều nhỏ hơn sao cho khi biểu diễn trong không gian đó các đặc điểm chính của một khuôn mặt không bị mất đi. Trong không gian đó, các ảnh của cùng một người sẽ được tập trung lại thành một nhóm gần nhau và cách xa các nhóm khác. THCN-KSCLC-K50 Page 2 Hai phương pháp thường được sử dụng là PCA (Principle Components Analysis) và LDA (Linear Discriminant Analysis). Trong khuôn khổ đồ án này, chúng em sẽ sử dụng thuật toán PCA. 2) Thuật toán PCA. a) Giới thiệu chung về thuật toán: PCA (Principle Components Analysis) là một thuật toán để được sử dụng để tạo ra một ảnh mới từ ảnh ban đầu. Ảnh mới này có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với ảnh đầu vào và vẫn mang những đặc trưng cơ bản nhất của ảnh cần nhận dạng. PCA không cần quan tâm đến việc tìm ra các đặc điểm cụ thể của thực thể cần nhận dạng và mối quan hệ giữa các đặc điểm đó. Tất cả các chi tiết đó đều được thể hiện ở ảnh mới được tạo ra từ PCA. Về bản chất, PCA tìm ra một không gian mới theo hướng biến thiên mạnh nhất của một tập hợp các vector trong không gian cho trước. Trong không gian mới, người ta hy vọng rằng việc phân loại sẽ mang lại kết quả tốt hơn so với không gian ban đầu. 70.00 60.00 50.00 x2 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 x1 THCN-KSCLC-K50 Page 3 70.00 60.00 p2 50.00 x2 40.00 p1 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 50.00 100.00 x1 150.00 200.00 250.00 Hình 1. Không gian mới (p1,p2) theo hướng phân bố mạnh nhất của các vector trong không gian (x1,x2) tìm theo PCA. Ưu điểm của phương pháp PCA:  Tìm được các đặc tính tiêu biểu của đối tượng cần nhận dạng mà không cần phải xác định các thành phần và mối quan hệ giữa các thành phần đó.  Thuật toán có thể thức hiện tốt với các ảnh có độ phân giải cao, do PCA sẽ thu gọn ảnh thành một ảnh có kích thước nhỏ hơn.  PCA có thể kết hợp với các phương pháp khác như mạng Noron, Support Vector Machine … để mang lại hiệu quả nhận dạng cao hơn. Nhược điểm của PCA:  PCA phân loại theo chiều phân bố lớn nhất của tập vector. Tuy nhiên, chiều phân bố lớn nhất không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả tốt nhất cho bài toán nhận dạng. Đây là nhược điểm cơ bản của PCA.  PCA rất nhạy với nhiễu. b) Nội dung thuật toán PCA: Không gian mới được tạo bởi PCA được cấu thành từ K vector đơn vị có chiều là N. Mỗi vector được gọi là một Eigenface. Phép biến đổi: THCN-KSCLC-K50 Page 4 a 1  w 1  a  w   2  2 .  .  A =   → W =   với K< - Xem thêm -