PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT TRONG ĐIỀU KIỆN ĐƠN MẪU DỰA TRÊN ĐỘ ĐO LT-MHD

Luận án tiến sĩ về phương pháp nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu dựa trên độ đo LT-MHD. Nghiên cứu kỹ thuật viễn thông tiên tiến, ứng dụng trong thực tế.

Trường đại học

Trường Đại học Bách Khoa

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận Án Tiến Sĩ

2022

178
4
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

1. GIỚI THIỆU

1.1. Giới thiệu về nhận dạng khuôn mặt và bài toán SSPP trong nhận dạng khuôn mặt

1.2. Lý do chọn đề tài

1.3. Mục tiêu đề tài

1.4. Các đóng góp chính của nghiên cứu

1.5. Bố cục luận án

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT TRONG ĐIỀU KIỆN SSPP

2.1. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt sử dụng các đặc trưng toàn cục

2.2. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt sử dụng các đặc trưng cục bộ

2.3. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt dựa trên việc tạo thêm ảnh ảo

2.4. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt dựa trên việc sử dụng thêm tập dữ liệu chung

3. KHOẢNG CÁCH LT-MHD VÀ PHƯƠNG PHÁP LT-NMHD CHO NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT

3.1. Khoảng cách mới được đề xuất - Least trimmed Modified Hausdorff distance (LT-MHD)

3.2. Phương pháp NMHD cho nhận dạng khuôn mặt

3.2.1. Phương pháp trích đặc trưng ảnh khuôn mặt

3.2.2. Phương pháp NMHD

3.2.3. Phương pháp LT-NMHD cho nhận dạng khuôn mặt

3.2.4. Giảm độ phức tạp cho phương pháp LT-NMHD

3.2.4.1. Áp dụng phương pháp Local Start Search để giảm độ phức tạp cho phép tính khoảng cách trực tiếp LT-NMHD
3.2.4.2. Tính toán độ phức tạp của phương pháp LT-NMHD

3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ số f đến phương pháp LT-NMHD

4. PHƯƠNG PHÁP LT-LHD CHO NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT

4.1. Phương pháp LHD cho nhận khuôn mặt

4.2. Các cải tiến cho phương pháp LHD

4.2.1. Phương pháp đề xuất MLHD

4.2.2. Phương pháp đề xuất RLHD

4.2.3. Phương pháp LT-LHD cho nhận dạng khuôn mặt

4.2.4. Giảm độ phức tạp tính toán cho phương pháp LT-LHD

4.2.4.1. Áp dụng phương pháp EARLYBREAK để giảm độ phức tạp cho phép tính khoảng cách trực tiếp LT-LHD
4.2.4.2. Tính toán độ phức tạp của phương pháp LT-LHD

4.2.5. Ảnh hưởng của tỷ số f đến phương pháp LT-LHD

5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

5.1. Mô tả cơ sở dữ liệu

5.2. Khảo sát ảnh hưởng của hệ số k lên chất lượng của phương pháp RLHD và phương pháp LT-LHD

5.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ số f lên chất lượng của phương pháp LT-LHD và LT-NMHD

5.4. Chứng minh giảm độ phức tạp tính toán của phương pháp LT-NMHD và phương pháp LT-LHD

5.5. Nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện bình thường

5.6. Nhận dạng khuôn mặt trong các điều kiện khác nhau của ảnh đầu vào

5.6.1. Nhận dạng khuôn mặt trong các điều kiện ánh sáng khác nhau

5.6.2. Nhận dạng khuôn mặt với các góc chụp khác nhau

5.6.3. Nhận dạng khuôn mặt với các cảm xúc khác nhau của khuôn mặt

5.7. So sánh tỷ lệ nhận dạng chính xác của phương pháp LT-NMHD và LT-LHD với các phương pháp khác trong điều kiện bài toán SSPP

6. KẾT HỢP PHÉP ĐO LT-MHD VỚI CÁC MÔ HÌNH HỌC SÂU

6.1. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện SSPP dựa trên học sâu

6.2. Kết hợp khoảng cách LT-MHD cùng mô hình học sâu để trích đặc trưng ảnh khuôn mặt

6.2.1. Các kết quả đạt được trong nghiên cứu

6.2.2. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu Nhận Dạng Khuôn Mặt Đơn Mẫu Tổng quan 55 ký tự

Nhận dạng khuôn mặt là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong trí tuệ nhân tạoxử lý ảnh. Bài toán nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu (SSPP), tức là chỉ sử dụng một ảnh cho mỗi người trong cơ sở dữ liệu, đặt ra nhiều thách thức lớn. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt truyền thống thường suy giảm hiệu suất đáng kể trong điều kiện này. Theo nghiên cứu của Đặng Nguyên Châu năm 2022, các phương pháp dựa trên đặc trưng cục bộ, như pixel cạnh, có ưu điểm về tính đơn giản và dễ triển khai. Độ đo khoảng cách đóng vai trò then chốt trong việc so sánh các đặc trưng này. Vì vậy, nghiên cứu về các độ đo mới và hiệu quả hơn là rất cần thiết. Các phương pháp giảm độ phức tạp tính toán cũng rất quan trọng để ứng dụng các thuật toán này vào thực tế.

1.1. Bài Toán SSPP trong Nhận Dạng Khuôn Mặt Thách thức

Bài toán Single Sample per Person (SSPP) là một vấn đề nan giải. Các phương pháp truyền thống dựa trên nhiều mẫu cho mỗi người thường không hiệu quả. Sự biến đổi về ánh sáng, biểu cảm, và tư thế làm giảm độ chính xác của nhận dạng. Theo Đặng Nguyên Châu, tỷ lệ nhận dạng của các phương pháp đều bị ảnh hưởng nghiêm trọng trong điều kiện SSPP. Do đó, việc phát triển các phương pháp nhận dạng khuôn mặt mạnh mẽ và đáng tin cậy trong điều kiện đơn mẫu là vô cùng quan trọng.

1.2. Độ Đo LT MHD Giải pháp tiềm năng cho SSPP Face Recognition

Độ đo LT-MHD (Least Trimmed Modified Hausdorff Distance) là một giải pháp mới được đề xuất để giải quyết bài toán nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu. Nó được xây dựng dựa trên khoảng cách Hausdorff, một phép đo hiệu quả trong việc so sánh các tập hợp điểm. LT-MHD được thiết kế để loại bỏ các giá trị ngoại lệ, giúp tăng độ chính xác trong điều kiện có nhiễu. Theo Đặng Nguyên Châu, việc sử dụng LT-MHD giúp làm tăng tỷ lệ nhận dạng khuôn mặt khoảng 2-10% so với việc sử dụng khoảng cách Hausdorff trung bình.

II. Vấn đề với Nhận Dạng Biến Thể Khuôn Mặt và Độ Phức Tạp 59 ký tự

Một trong những vấn đề lớn nhất trong nhận dạng khuôn mặt là sự biến đổi của khuôn mặt do các yếu tố như ánh sáng, biểu cảm, và tư thế. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt cần phải đủ mạnh mẽ để xử lý các biến thể này. Một thách thức khác là độ phức tạp tính toán của các thuật toán, đặc biệt là khi sử dụng các độ đo khoảng cách phức tạp như LT-MHD. Các phương pháp giảm độ phức tạp là rất cần thiết để ứng dụng các thuật toán này trong các hệ thống thời gian thực. Việc kết hợp học sâu với các độ đo khoảng cách mới là một hướng đi đầy hứa hẹn để giải quyết các vấn đề này.

2.1. Ảnh Hưởng Của Ánh Sáng Biểu Cảm Tư Thế lên Nhận Dạng

Sự thay đổi về ánh sáng, biểu cảm, và tư thế có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của các hệ thống nhận dạng khuôn mặt. Một khuôn mặt có thể trông rất khác nhau trong các điều kiện ánh sáng khác nhau hoặc khi biểu lộ các biểu cảm khác nhau. Các thuật toán cần phải có khả năng trích xuất các đặc trưng khuôn mặt không bị ảnh hưởng bởi các biến thể này. Các phương pháp preprocessing khuôn mặt có thể giúp giảm thiểu tác động của các yếu tố này.

2.2. Tối Ưu Độ Phức Tạp Tính Toán của Độ Đo LT MHD Cách tiếp cận

Độ đo LT-MHD, mặc dù hiệu quả, lại có độ phức tạp tính toán cao. Điều này có thể làm hạn chế khả năng ứng dụng của nó trong các hệ thống thời gian thực. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp để giảm độ phức tạp tính toán của LT-MHD là rất quan trọng. Đặng Nguyên Châu đã áp dụng các phương pháp như EARLYBREAK và Local Start Search (LSS) để giảm độ phức tạp tính toán cho các phương pháp LT-LHDLT-NMHD.

III. Phương Pháp LT NMHD Nhận Dạng Khuôn Mặt Đơn Mẫu Hiệu Quả 58 ký tự

Phương pháp LT-NMHD (Least Trimmed New Modified Hausdorff Distance) là một trong hai phương pháp nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu được đề xuất bởi Đặng Nguyên Châu dựa trên độ đo LT-MHD. Phương pháp này sử dụng các pixel cạnh làm đặc trưng cục bộ và LT-MHD để đo sự giống nhau giữa hai tập hợp đặc trưng của ảnh khuôn mặt. Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng LT-NMHD có hiệu suất cao hơn so với các phương pháp sử dụng khoảng cách Hausdorff trung bình. Đặc biệt là trong các điều kiện không lý tưởng của ảnh đầu vào.

3.1. Trích Xuất Đặc Trưng Khuôn Mặt và Sử Dụng Độ Đo NMHD

Phương pháp LT-NMHD bắt đầu bằng việc trích xuất các đặc trưng khuôn mặt. Các pixel cạnh là một lựa chọn phổ biến vì chúng phản ánh tốt cấu trúc của khuôn mặt. Độ đo NMHD (New Modified Hausdorff Distance) được sử dụng để đo sự tương đồng giữa các tập hợp đặc trưng. Theo Đặng Nguyên Châu, các pixel cạnh bền vững với các điều kiện không lý tưởng của ảnh đầu vào, nhất là các điều kiện chiếu sáng khác nhau.

3.2. Tối Ưu LT NMHD bằng Local Start Search LSS Chi tiết

Để giảm độ phức tạp tính toán của LT-NMHD, phương pháp Local Start Search (LSS) được áp dụng. LSS giúp tìm kiếm các điểm tương đồng trong các tập hợp đặc trưng một cách hiệu quả hơn, giảm số lượng phép tính cần thiết. Điều này làm cho LT-NMHD trở nên khả thi hơn cho các ứng dụng thời gian thực.

IV. Phương Pháp LT LHD Tiếp Cận Mới Cho Nhận Dạng Khuôn Mặt 55 ký tự

Phương pháp LT-LHD (Least Trimmed Line Hausdorff Distance) là phương pháp nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu thứ hai được đề xuất trong nghiên cứu. Khác với LT-NMHD, LT-LHD sử dụng các đường thẳng thay vì các điểm để biểu diễn các đặc trưng khuôn mặt. LT-LHD cũng sử dụng độ đo LT-MHD để so sánh các đặc trưng. Các kết quả cho thấy LT-LHD có tỷ lệ nhận dạng cao hơn so với nhiều phương pháp khác, đặc biệt là các phương pháp được đề xuất trong 5 năm gần đây.

4.1. Sử Dụng Đường Thẳng Để Biểu Diễn Đặc Trưng Khuôn Mặt LHD

Phương pháp LT-LHD dựa trên ý tưởng sử dụng các đường thẳng để biểu diễn các đặc trưng khuôn mặt. Các đường thẳng có thể nắm bắt tốt hơn cấu trúc tổng thể của khuôn mặt so với các điểm đơn lẻ. LHD (Line Hausdorff Distance) được sử dụng để đo khoảng cách giữa các đường thẳng, cung cấp thông tin hữu ích cho việc nhận dạng.

4.2. Giảm Độ Phức Tạp của LT LHD bằng EARLYBREAK Hướng dẫn

Để giảm độ phức tạp tính toán của LT-LHD, phương pháp EARLYBREAK được áp dụng. EARLYBREAK cho phép thuật toán dừng tính toán sớm nếu khoảng cách giữa hai đường thẳng đã đủ lớn, giúp tiết kiệm thời gian. Theo Đặng Nguyên Châu, độ phức tạp tính toán của LT-LHD giảm đến 67% khi sử dụng EARLYBREAK.

V. Kết Quả và Ứng Dụng Đánh Giá Độ Đo LT MHD trong Thực Tế 59 ký tự

Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng độ đo LT-MHD và các phương pháp LT-NMHDLT-LHD có hiệu suất tốt trong bài toán nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu. Các phương pháp này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm hệ thống kiểm soát ra vào, xác thực danh tính, và tìm kiếm hình ảnh. Việc giảm độ phức tạp tính toán giúp mở rộng khả năng ứng dụng của các phương pháp này trong các hệ thống thời gian thực.

5.1. So Sánh LT NMHD và LT LHD với Các Phương Pháp Hiện Có

Các kết quả thực nghiệm đã so sánh LT-NMHDLT-LHD với các phương pháp nhận dạng khuôn mặt khác trong điều kiện SSPP. LT-LHD cho tỷ lệ nhận dạng cao hơn khoảng 2-11% so với các phương pháp khác được đề xuất trong 5 năm gần đây. Điều này chứng tỏ tính hiệu quả của độ đo LT-MHD và các phương pháp dựa trên nó.

5.2. Ứng Dụng Nhận Dạng Khuôn Mặt Đơn Mẫu trong Kiểm Soát Ra Vào

Nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu có thể được ứng dụng trong hệ thống kiểm soát ra vào, nơi chỉ có một ảnh của mỗi người trong cơ sở dữ liệu. Điều này có thể xảy ra khi người dùng đăng ký bằng cách chụp ảnh selfie hoặc khi sử dụng ảnh từ giấy tờ tùy thân. Độ đo LT-MHD giúp cải thiện độ chính xác của các hệ thống này.

VI. Kết Hợp LT MHD với Học Sâu Xu Hướng Mới Nhận Dạng 58 ký tự

Nghiên cứu kết hợp độ đo LT-MHD với mô hình học sâu để trích đặc trưng ảnh khuôn mặt. LT-MHD được sử dụng như hàm mất mát ngõ ra của mạng CNN thay vì hàm cross-entropy. Các kết quả cho thấy việc thay đổi này giúp làm tăng tỷ lệ nhận dạng của mô hình lên đến 43%. Đây là một hướng đi đầy hứa hẹn để cải thiện hiệu suất của các hệ thống nhận dạng khuôn mặt đơn mẫu.

6.1. Sử Dụng LT MHD Làm Hàm Mất Mát Trong Mạng CNN Chi tiết

Việc sử dụng LT-MHD làm hàm mất mát trong mạng CNN giúp mạng học được các đặc trưng khuôn mặt phù hợp hơn cho việc nhận dạng bằng độ đo LT-MHD. Điều này khác với việc sử dụng hàm cross-entropy, vốn không trực tiếp tối ưu cho LT-MHD.

6.2. Hướng Phát Triển Cải Thiện Độ Chính Xác Nhận Dạng Face Recognition

Hướng phát triển trong tương lai là tiếp tục nghiên cứu và cải thiện các phương pháp kết hợp độ đo LT-MHD với học sâu. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc thiết kế các kiến trúc mạng CNN phù hợp hơn cho LT-MHD hoặc tìm kiếm các phương pháp để tối ưu hóa quá trình huấn luyện mạng.

16/05/2025
Luận án tiến sĩ kỹ thuật viễn thông phương pháp nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện đơn mẫu dựa trên độ đo lt mhd

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu về nhận dạng khuôn mặt và bài toán SSPP trong nhận dạng khuôn mặt Với sự phát triển ngày càng nhanh của khoa học và công nghệ, các ứng dụng về sinh trắc học để phục vụ cho việc bảo mật, an ninh đang rất phát triển và ngày càng trở nên quan trọng. Các hệ thống sinh trắc học dựa trên các đặc điểm về sinh học của con người để định danh người đó. Các phương pháp nhận dạng sinh trắc học đang được ứng dụng cho các hệ thống xác thực có thể kể đến như phương pháp nhận dạng khuôn mặt [1], nhận dạng vân tay [2], nhận dạng giọng nói [3] hay nhận dạng mống mắt [4]. Các phương pháp xác thực này đang dần thay thế cho các phương pháp xác thực truyền thống như sử dụng mật khẩu hoặc các câu hỏi bảo mật.

Trong đó, việc xác thực dựa trên nhận dạng khuôn mặt được xem như một phương pháp rất thân thiện với người dùng nhưng vẫn có độ chính xác đáng tin cậy. Các hệ thống sử dụng nhận dạng khuôn mặt phục vụ trong cuộc sống rất nhiều, từ mục đích cá nhân như xác thực điện thoại, xác thực ngân hàng; cho đến phục vụ trong các hệ thống công cộng như các hệ thống giám sát, các hệ thống an ninh, các hệ thống xác minh hộ chiếu, nhập cảnh. Một hệ thống nhận dạng khuôn mặt, như hình 1.1, sẽ bao gồm ba bước chính là: phát hiện khuôn mặt, trích đặc trưng và nhận dạng khuôn mặt [5]. Bước phát hiện khuôn mặt sẽ được sử dụng để phát hiện và xác định vị trí của khuôn mặt người trong một bức ảnh thu nhận vào từ hệ thống.

Bước trích đặc trưng sẽ được dùng để biểu diễn khuôn mặt người có được thành các vector đặc trưng. Bước cuối cùng của hệ thống là nhận dạng khuôn mặt sẽ dùng các vector đặc trưng được trích để so sánh với các ảnh khác trong cơ sở dữ liệu. Trong khoảng 30 năm qua, đã có rất nhiều các nghiên cứu về nhận dạng khuôn mặt được đề xuất với các kết quả đáng khích lệ. Tuy nhiên lĩnh vực nhận dạng khuôn mặt vẫn còn rất nhiều bài toán cần giải quyết [6, 7] khi tỷ lệ nhận dạng của các phương pháp vẫn còn bị ảnh hưởng bởi những điều kiện khác nhau của ảnh đầu vào.

Bài toán lớn nhất 1 Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống nhận dạng khuôn mặt Bảng 1.1: So sánh giữa việc nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện có một ảnh cho một người với có nhiều ảnh cho một người trong cơ sở dữ liệu Một ảnh trong một lớp Nhiều ảnh trong một lớp Các ứng dụng Các hệ thống an ninh, nhận dạng Các hệ thống giải trí, tương tác thẻ ngân hàng, bằng lái xe, hộ người - máy. Ưu điểm Việc thu thập, lưu trữ ảnh tốn ít Tỷ lệ nhận dạng chính xác cao, chi phí. bền vững trong nhiều điều kiện. Nhược điểm Tỷ lệ nhận dạng chính xác thấp, Việc thu thập, lưu trữ ảnh đòi hỏi ít bền vững trong các điều kiện chi phí cao.

Một số trường hợp khác nhau của thực tế. pháp luật không cho phép mà các phương pháp nhận dạng khuôn mặt cần giải quyết đó là việc tỷ lệ nhận dạng của các phương pháp bị suy giảm nghiêm trọng trong điều kiện chỉ có một ảnh cho mỗi cá nhân trong cơ sở dữ liệu [8, 9] hay điều kiện đơn mẫu. Việc nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện đơn mẫu, hay được gọi là bài toán nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện Single Sample Per Person (SSPP) [9, 10], là một yêu cầu được rất nhiều các ứng dụng trong thực tế đòi hỏi: hệ thống về xác thực hộ chiếu, các hệ thống về an ninh, xác thực thẻ ngân hàng. Việc thu thập nhiều ảnh của một người để lưu trong cơ sở dữ liệu là rất khó khăn hay thậm chí không được pháp luật cho phép.1 trình bày các so sánh về ưu nhược điểm của các hệ thống nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện đơn mẫu và đa mẫu.

Bài toán SSPP này có thể được mô tả như sau: Cho một hệ thống có cơ sở dữ liệu chỉ chứa một ảnh của mỗi người cần nhận dạng, mục tiêu của hệ thống là cần xác định danh tính một người dựa vào ảnh chụp người đó trong những thời gian khác nhau, trong các điều kiện khác nhau về ánh sáng, góc chụp. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện có nhiều ảnh cho mỗi cá nhân trong cơ sở dữ liệu sẽ không thể áp dụng để giải quyết bài toán SSPP vì tỷ lệ nhận dạng của các phương pháp này bị suy giảm rất nhiều trong điều kiện đơn mẫu [11, 12]. Trong những năm qua, cũng đã có khá nhiều các nghiên cứu được đề xuất nhằm giải quyết bài toán SSPP. Các phương pháp này có thể được chia thành 4 nhóm chính như sau [9, 10]: ˆ Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt dựa trên các đặc trưng toàn cục của bức ảnh (Global feature based methods): Các vector đặc trưng của ảnh khuôn mặt được 2 trích ra từ toàn bộ của bức ảnh và việc nhận dạng sẽ dựa trên vector đặc trưng này.

ˆ Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt dựa trên các đặc trưng cục bộ của bức ảnh (Local feature based methods): Các vector đặc trưng của ảnh khuôn mặt được trích ra từ các phần nhỏ của bức ảnh hoặc trích ra tại các pixel trong ảnh dựa trên mối quan hệ với các pixel xung quanh. Sau đó, các phương pháp khác nhau được dùng để phân loại ảnh đầu vào dựa trên vector đặc trưng này. ˆ Với các phương pháp tạo ra các mẫu ảo để huấn luyện (Virtual sample generation based methods): các tập mẫu sẽ được tăng số lượng bằng cách tạo ra thêm nhiều mẫu ảo dựa trên tập mẫu gốc. Điều này giúp làm tăng số lượng mẫu trong một lớp.

Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt trong điều kiện đa mẫu sẽ được áp dụng để giải quyết bài toán SSPP. ˆ Với các phương pháp sử dụng thêm một tập chung để huấn luyện (Generic datasets based methods): các phương pháp sẽ học cách trích đặc trưng từ các tập mẫu chung có số lượng lớn các lớp cũng như số lượng lớn các mẫu trong cùng một lớp. Sau đó cách trích đặc trưng này sẽ được áp dụng để trích đặc trưng các ảnh trong tập mẫu và tập kiểm tra. Các nghiên cứu [5, 9, 10] đều chỉ ra rằng mỗi nhóm phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng và không có nhóm phương pháp nào được xem là thực sự là nổi trội hơn so với các phương pháp còn lại.

Hầu hết, việc so sánh các phương pháp hoặc các nhóm phương pháp lại với nhau thường tập trung vào việc so sánh tỷ lệ nhận dạng của các phương pháp. Tuy nhiên trong thực tế, việc so sánh các phương pháp với nhau thì cần đặt trong một hoàn cảnh rộng hơn nhiều việc so sánh tỷ lệ nhận dạng chính xác [13]. Bên cạnh tỷ lệ chính xác, tính dễ dàng cho người sử dụng, tính linh động trong việc mở rộng hệ thống, sự phức tạp của hệ thống, khả năng lưu trữ và khả năng tính toán của phần cứng. Trong thực tế, tùy theo từng ứng dụng cụ thể thì sẽ có các yêu cầu cụ thể được đặt ra, và từ đó mới có thể kết luận việc phương pháp nào là thích hợp cho hệ thống đó.2 Lý do chọn đề tài Theo nhiều nghiên cứu của nhiều tác giả [5, 9, 10], các phương pháp nhận dạng khuôn mặt dựa trên đặc trưng cục bộ có các ưu điểm nổi bật là việc dễ dàng triển khai trong các ứng dụng thực tế, bền vững với các điều kiện không lý tưởng của ảnh đầu vào cũng như không đặt các điều kiện ràng buộc biết trước cho ảnh đầu vào.

Tuy nhiên, nhược điểm của nhóm phương pháp này là việc phải chọn được đặc trưng cục bộ phù hợp vì tỷ lệ nhận dạng của các phương pháp phụ thuộc rất nhiều vào đặc trưng cục bộ được chọn. Trong chuyên ngành xử lý ảnh, cạnh của một bức ảnh là tập hợp các pixel có sự thay 3 đổi mức xám đột ngột. Với các ảnh vật thể nói chung hay khuôn mặt nói riêng, các pixel cạnh thể hiện các cấu trúc hình học của vật thể hay khuôn mặt. Các phương pháp nhận dạng khuôn mặt cũng thường sử dụng các pixel cạnh như là đặc trưng cục bộ của ảnh khuôn mặt vì đặc trưng cục bộ này có ưu điểm là bền vững với các điều kiện chiếu sáng khác nhau của bức ảnh [14].

Một nhóm các phương pháp nhận dạng khuôn mặt sử dụng các pixel cạnh của ảnh khuôn mặt [15–22] hoặc các điểm trội trong số các pixel cạnh của ảnh khuôn mặt [23, 24] như là các đặc trưng cục bộ của ảnh khuôn mặt. Các phương pháp này có điểm chung là sử dụng khoảng cách Hausdorff trung bình, Modified Hausdorff Distance (MHD), để đo sự giống nhau giữa hai tập hợp các đặc trưng. Ưu điểm của các phương pháp này là đơn giản và dễ triển khai trong thực tế. Tuy nhiên nhược điểm của các phương pháp này là có độ phức tạp tính toán rất cao do sử dụng khoảng cách Hausdorff trung bình vốn có độ phức tạp tính toán rất cao.

Ngoài ra, tỷ lệ nhận dạng của nhóm phương pháp này cũng không thật sự cao. Các nhược điểm này đã hạn chế việc áp dụng các phương pháp này vào các ứng dụng thực tế. Như vậy một nghiên cứu nhằm nâng cao tỷ lệ nhận dạng đồng thời làm giảm độ phức tạp tính toán cho các phương pháp này là một nghiên cứu cần thiết. So với nhóm phương pháp sử dụng đặc trưng là các pixel cạnh, nhóm phương pháp sử dụng đặc trưng là các điểm trội [23, 24] có ưu điểm vượt trội hơn là tiết kiệm được chi phí lưu trữ rất lớn, thấp hơn khoảng 85% [23] so với nhóm phương pháp sử dụng đặc trưng là các pixel cạnh.

Nhóm phương pháp sử dụng đặc trưng là các điểm trội trên cạnh cũng được đánh giá là phù hợp với việc triển khai trong các ứng dụng thực tế [25]. Việc nghiên cứu giúp cải thiện tỷ lệ nhận dạng và giảm độ phức tạp tính toán cho các phương pháp [23, 24] góp phần giúp các phương pháp này đến gần hơn trong việc áp dụng vào các ứng dụng nhận dạng khuôn mặt trong thực tế. Đồng thời các kết quả này cũng có thể được mở rộng để áp dụng cho các phương pháp nhận dạng khuôn mặt khác [15–22].3 Mục tiêu đề tài Trong nghiên cứu này, một khoảng cách/độ đo mới dựa trên khoảng cách Hausdorff, khoảng cách Hausdorff trung bình các giá trị lớn nhất và đặt tên là Least Trimmed Modified Hausdorff Distance (LT-MHD) sẽ được đề xuất.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu có tiêu đề "Nhận Dạng Khuôn Mặt Đơn Mẫu với Độ Đo LT-MHD: Nghiên Cứu và Ứng Dụng" cung cấp cái nhìn sâu sắc về công nghệ nhận dạng khuôn mặt, đặc biệt là phương pháp LT-MHD (Local Texture - Multi-Histogram Descriptor). Nghiên cứu này không chỉ trình bày các kỹ thuật và thuật toán hiện có mà còn nhấn mạnh ứng dụng thực tiễn của chúng trong các lĩnh vực như an ninh, giám sát và tương tác người-máy. Độc giả sẽ tìm thấy những lợi ích rõ ràng từ việc áp dụng các phương pháp này, bao gồm khả năng nhận diện chính xác và nhanh chóng, cũng như tiềm năng cải thiện trong các hệ thống nhận dạng khuôn mặt hiện tại.

Để mở rộng kiến thức của bạn về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo tài liệu Nghiên ứu á thuật toán và phương pháp nhận dạng ảnh mặt người, nơi cung cấp cái nhìn tổng quan về các thuật toán và phương pháp khác trong nhận dạng khuôn mặt. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có thêm nhiều góc nhìn và hiểu biết sâu sắc hơn về công nghệ đang phát triển này.