Hệ Thống Lưu Trữ và Phân Tích Hình Ảnh Dựa Trên Machine Learning

• Tác giả: Bùi Quốc Huy
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Đình Thuận
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Hệ Thống Lưu Trữ và Phân Tích Hình Ảnh Dựa Trên Machine Learning
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN, CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu về phân tích hình ảnh
• 2.2. Các phương pháp phân tích
• 2.2.1. Phân tích hình ảnh định tính
• 2.2.2. Phân tích hình ảnh định lượng
• 2.2.3. Tính chất của thị giác máy tính
• 2.3. Các kỹ thuật và lý thuyết
• 2.3.1. Mô hình Convolutional Neural Network (CNN)
• 2.3.2. Mô hình Graph Neural Network (GNN)
• 2.3.3. Kiến trúc ResNet50 và U2Net
• 2.3.4. Mô hình Approximate Nearest Neighbors (ANN)
• 2.3.5. Mô hình Natural Language Processing (NLP)
• 2.3.6. Các phương pháp đo khoảng cách giữa hai vector
• 2.3.6.1. Phương pháp Euclidean Distance
• 2.3.6.2. Phương pháp Dot product
• 2.3.7. Các thuật toán tìm kiếm xấp xỉ
• 2.3.7.1. Thuật toán Locality-Sensitive Hashing (LSH)
• 2.3.7.2. Thuật toán K-Nearest Neighbors (KNN)
• 2.3.7.3. Thuật toán Metric-tree
• 2.3.8. Các thuật toán ẩn thông tin số trong hình ảnh
• 2.3.8.1. Thuật toán Least Significant Bit (LSB)
• 2.3.8.2. Thuật toán JPEG steganography
• 2.3.8.3. Thuật toán JPEG compression
• 3. CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tập dữ liệu huấn luyện
• 3.2. Bài toán nhận diện và tìm kiếm khuôn mặt bằng CNN kết hợp GNN
• 3.3. Bài toán tìm kiếm hình ảnh tương đồng sử dụng mô hình ANN
• 3.4. Bài toán tìm kiếm đối tượng trong ảnh bằng ResNet50 kết hợp U2Net
• 3.5. Bài toán tìm kiếm theo câu lệnh văn bản sử dụng Natural Language Processing (NLP)
• 3.6. Bài toán ẩn thông tin số bằng thuật toán Least Significant Bit (LSB)
• 4. CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT
• 4.1. Bài toán tìm kiếm hình ảnh theo khuôn mặt bằng CNN và GNN
• 4.2. Bài toán tìm kiếm hình ảnh tương đồng sử dụng mô hình ANN
• 4.3. Bài toán tìm kiếm đối tượng trong ảnh bằng ResNet50 kết hợp U2Net
• 4.4. Bài toán tìm kiếm theo câu lệnh văn bản sử dụng Natural Language Processing (NLP)
• 4.5. Bài toán ẩn thông tin số bằng thuật toán Least Significant Bit (LSB)
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Bộ dữ liệu đánh giá
• 5.2. Độ chính xác cao (Precision)
• 5.3. Kết quả và đánh giá
• 5.3.1. Kết quả bài toán tìm kiếm hình ảnh theo khuôn mặt bằng CNN và GNN
• 5.3.2. Kết quả bài toán tìm kiếm hình ảnh tương đồng sử dụng mô hình ANN
• 5.3.3. Kết quả bài toán tìm kiếm đối tượng trong ảnh bằng ResNet50 kết hợp U2Net
• 5.3.4. Kết quả chạy thực tế trên ứng dụng
• 6. CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 6.1. Quy trình xây dựng hệ thống
• 6.2. Xây dựng giao diện trang Web
• 7. CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 7.1. Kết quả đạt được
• 7.2. Hướng phát triển
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC ĐỊNH NGHĨA
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN

I. Tổng quan về Hệ Thống Lưu Trữ và Phân Tích Hình Ảnh Dựa Trên Machine Learning

Hệ thống lưu trữ và phân tích hình ảnh dựa trên Machine Learning đang trở thành một công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, việc quản lý và phân tích hình ảnh đã trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Hệ thống này không chỉ giúp lưu trữ hình ảnh mà còn cho phép phân tích và truy vấn hình ảnh một cách hiệu quả. Các mô hình trí tuệ nhân tạo như mạng nơ-ron và học sâu đã được áp dụng để cải thiện độ chính xác và tốc độ xử lý.

1.1. Định nghĩa và vai trò của hệ thống lưu trữ hình ảnh

Hệ thống lưu trữ hình ảnh là một giải pháp công nghệ cho phép lưu trữ, quản lý và truy xuất hình ảnh một cách hiệu quả. Vai trò của nó trong việc hỗ trợ các ngành như y tế, an ninh và truyền thông là rất quan trọng.

1.2. Lợi ích của việc áp dụng Machine Learning trong phân tích hình ảnh

Việc áp dụng Machine Learning trong phân tích hình ảnh mang lại nhiều lợi ích như tăng cường độ chính xác trong nhận diện đối tượng, giảm thiểu thời gian xử lý và cải thiện khả năng tìm kiếm hình ảnh tương đồng.

II. Những thách thức trong việc lưu trữ và phân tích hình ảnh

Mặc dù có nhiều lợi ích, nhưng việc lưu trữ và phân tích hình ảnh cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như dữ liệu lớn, tính bảo mật và độ chính xác trong phân tích là những yếu tố cần được xem xét. Đặc biệt, việc xử lý một lượng lớn hình ảnh có thể dẫn đến khó khăn trong việc duy trì hiệu suất của hệ thống.

2.1. Vấn đề về dữ liệu lớn trong phân tích hình ảnh

Khi số lượng hình ảnh tăng lên, việc lưu trữ và xử lý chúng trở nên khó khăn hơn. Các giải pháp như lưu trữ đám mây và phân tán dữ liệu cần được áp dụng để giải quyết vấn đề này.

2.2. Tính bảo mật và quyền riêng tư trong lưu trữ hình ảnh

Bảo mật dữ liệu hình ảnh là một vấn đề quan trọng, đặc biệt là trong các lĩnh vực nhạy cảm như y tế. Cần có các biện pháp bảo vệ dữ liệu để đảm bảo quyền riêng tư của người dùng.

III. Phương pháp chính trong hệ thống lưu trữ và phân tích hình ảnh

Để xây dựng một hệ thống hiệu quả, nhiều phương pháp đã được phát triển. Các mô hình như Convolutional Neural Network (CNN) và Graph Neural Network (GNN) đã chứng minh được hiệu quả trong việc phân tích hình ảnh. Những phương pháp này không chỉ giúp nhận diện đối tượng mà còn cho phép phân loại và tìm kiếm hình ảnh một cách chính xác.

3.1. Mô hình Convolutional Neural Network CNN

CNN là một trong những mô hình phổ biến nhất trong phân tích hình ảnh. Nó giúp nhận diện các đặc điểm trong hình ảnh một cách tự động và hiệu quả.

3.2. Mô hình Graph Neural Network GNN

GNN cho phép xây dựng mối quan hệ giữa các đối tượng trong hình ảnh, từ đó cải thiện khả năng phân tích và tìm kiếm hình ảnh tương đồng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống lưu trữ và phân tích hình ảnh

Hệ thống lưu trữ và phân tích hình ảnh có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như y tế, an ninh và truyền thông. Ví dụ, trong y tế, hệ thống này có thể giúp nhận diện bệnh lý từ hình ảnh X-quang hoặc MRI. Trong an ninh, nó có thể được sử dụng để nhận diện khuôn mặt trong các video giám sát.

4.1. Ứng dụng trong y tế

Hệ thống phân tích hình ảnh y tế giúp bác sĩ chẩn đoán bệnh nhanh chóng và chính xác hơn thông qua việc nhận diện các dấu hiệu bất thường trong hình ảnh.

4.2. Ứng dụng trong an ninh

Trong lĩnh vực an ninh, hệ thống này giúp nhận diện và theo dõi các đối tượng khả nghi, từ đó nâng cao hiệu quả bảo vệ an ninh công cộng.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống lưu trữ và phân tích hình ảnh

Hệ thống lưu trữ và phân tích hình ảnh dựa trên Machine Learning đang mở ra nhiều cơ hội mới cho các ngành công nghiệp. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với sự cải tiến của công nghệ và các mô hình học máy. Việc tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và Internet of Things (IoT) sẽ tạo ra những bước tiến lớn trong việc quản lý và phân tích hình ảnh.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ trong phân tích hình ảnh

Công nghệ phân tích hình ảnh sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các mô hình học sâu mới, giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ xử lý.

5.2. Tác động của trí tuệ nhân tạo đến ngành công nghiệp

Trí tuệ nhân tạo sẽ có tác động lớn đến cách thức mà các ngành công nghiệp quản lý và sử dụng hình ảnh, từ đó tạo ra những cơ hội mới cho sự phát triển.