I. Tổng Quan Về Thiết Kế Hệ Thống Tái Tạo Dữ Liệu
Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin, cảnh sát ở một số nước tiên tiến đã ứng dụng để xây dựng các chương trình tái tạo chân dung đối tượng một cách tự động theo đặc tả của các nhân chứng. Các hệ thống tái tạo chân dung đối tượng thường được dựa theo ngân hàng dữ liệu về các bộ phận trên khuôn mặt như: tóc, tai, mắt, mũi, miệng, gò má, cằm để từ đó lắp ghép lại theo trí nhớ của các nhân chứng. Các hệ thống này đã trở nên lạc hậu và không khả thi khi tình hình tội phạm phát triển với qui mô toàn cầu và ngân hàng dữ liệu trở nên cự lớn. Một khó khăn khác gặp phải là các nhân chứng không có cái nhìn tổng quan về một khuôn mặt cụ thể nên việc tái tạo gặp nhiều khó khăn. Các giải thuật tìm kiếm thông minh dựa trên các kỹ thuật công nghệ về trí tuệ nhân tạo ngày càng hoàn thiện đã cho phép xây dựng lại hệ thống tái tạo chân dung đối tượng dựa vào một số mẫu cơ bản của các bộ phận khuôn mặt.
1.1. Tầm Quan Trọng của Tái Tạo Dữ Liệu Đối Tượng
Con người là đối tượng nghiên cứu rất phong phú và phức tạp của nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau. Mỗi ngành khoa học, mỗi lĩnh vực khoa học khi nghiên cứu về con người chỉ với góc độ, khía cạnh riêng để phục vụ thiết thực cho ngành khoa học đó. Khoa học hình sự nói chung và kỹ thuật hình sự nói riêng đã nghiên cứu về đặc điểm bề ngoài con người từ nhiều năm qua. Mục đích của việc nghiên cứu, trước hết là để nhận dạng, tái tạo, lai ghép phục vụ công tác phòng ngừa, đấu tranh chống các loại tội phạm và quản lý con người. Với mục đích nêu trên, việc nghiên cứu đặc điểm, nhận dạng, tái tạo, mô phỏng, dựng chân dung liên quan đến dạng người, các bộ phận trên con người là khâu nghiệp vụ quan trọng trong toàn lực lượng công an - đặc biệt là lực lượng điều tra tội phạm.
1.2. Ứng Dụng Công Nghệ Trong Tái Tạo Dữ Liệu Chân Dung
Nghiên cứu về lĩnh vực đặc điểm dạng người nói chung và mặt người nói riêng trong cơ quan điều tra tội phạm đã có từ xa xưa trên thế giới. Họ áp dụng rất sớm vấn đề này vào việc xác định tái phạm và kẻ phạm tội, ngoài ra còn sử dụng cho công tác khác như tìm kiếm tung tích, danh tính người thân. Ngày nay, khi nền khoa học kỹ thuật phát triển việc ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến càng cho phép chúng ta giải quyết bài toán nhanh, chính xác và hiệu quả hơn nhờ có những thành tựu của các ngành khoa học khác như: Nhân chủng học, hình thái học, dân tộc học, nhân trắc học, khoa học chỉnh hình. đã tạo cơ sở cho khoa học nhận dạng người nói chung, lai ghép, tái tạo mặt người nói riêng nghiên cứu, đúc kết, vận dụng có những bước phát triển mới, khoa học hơn, chính xác hơn về phương pháp nghiên cứu, ghi nhận, mô tả cũng như giám định ảnh chân dung.
II. Thách Thức Trong Thiết Kế Hệ Thống Tái Tạo Dữ Liệu
Tại nước ta hiện nay, các sản phẩm công nghệ thông tin đã được ứng dụng nhiều trong công tác phòng chống và đấu tranh với tội phạm nhưng sản phẩm tái tạo chân dung đối tượng dựa vào mô tả của các nhân chứng chưa áp dụng còn rất hạn chế. Mặc dù việc ứng dụng một cách thủ công cũng đã được thực hiện tại công an một số tỉnh thành phố tại một vài vụ án dựa vào sự giúp đỡ của các họa sỹ. Một vài năm trước đây, một số nhà khoa học của Việt Nam cũng như đội ngũ cán bộ của Tổng cục kỹ thuật - Bộ công an cũng đã đặt mục tiêu xây dựng hệ thống tái tạo lại chân dung đối tượng dựa vào đặc tả của các nhân chứng. Trên cơ sở ngân hàng dữ liệu các bộ phận của khuôn mặt, theo mô tả của các nhân chứng để lắp ghép lại thành một khuôn mặt tội phạm cụ thể.
2.1. Hạn Chế Của Các Hệ Thống Tái Tạo Dữ Liệu Hiện Tại
Tuy nhiên, do khó khăn gặp phải về việc có đầy đủ ngân hàng các bộ phận của khuôn mặt, về khả năng tìm kiếm cũng như lưu trữ nên sản phẩm chưa được đưa ra ứng dụng. Những hệ thống như vậy thường gặp một số hạn chế sau: Dữ liệu lưu trữ quá lớn, và thường là khó để có thể lưu trữ được đầy đủ các mẫu ảnh vì tính đa dạng của khuôn mặt và cơ sở dữ liệu là ảnh. Với mỗi một ảnh mẫu là một phần của khuôn mặt, nhân chứng khó có thể hình dung được một khuôn mặt hoàn chỉnh, chính xác. Đối với hệ thống này yêu cầu người sử dụng cần phải có những kỹ năng cơ bản về nhân chủng học và những kỹ năng cần thiết về đồ họa để tái tạo khuôn mặt một cách sát hợp với thực tế từ các ảnh mẫu là từng bộ phận rời rạc của khuôn mặt.
2.2. Yêu Cầu Kỹ Năng Đối Với Người Sử Dụng Hệ Thống
Con người là đối tượng nghiên cứu rất phong phú và phức tạp của nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau. Mỗi ngành khoa học, mỗi lĩnh vực khoa học khi nghiên cứu về con người chỉ với góc độ, khía cạnh riêng để phục vụ thiết thực cho ngành khoa học đó - Khoa học hình sự nói chung và kỹ thuật hình sự nói riêng đã nghiên cứu về đặc điểm bề ngoài con người từ nhiều năm qua. Mục đích của việc nghiên cứu, trước hết là để nhận dạng, tái tạo, lai ghép phục vụ công tác phòng ngừa, đấu tranh chống các loại tội phạm và quản lý con người.
III. Phương Pháp Thiết Kế Hệ Thống Tái Tạo Dữ Liệu Đối Tượng
Để xây dựng được thành công hệ thống này chúng ta xuất phát từ cơ sở lý thuyết khoa học, các phương pháp luận về mô tả, nhận dạng, tái tạo chân dung, dựa vào sự phân tích chuyên gia về các đặc điểm của bộ mặt con người. Đặc biệt dựa vào khoa học kỹ thuật hình sự để phân tích, mô tả làm rõ chi tiết từng bộ phận, các đặc điểm, đặc tính đặc trưng cơ bản trên khuôn mặt. Từ cơ sở lý thuyết khoa học đó chúng ta chọn lựa các thuật toán, công nghệ để lý thuyết hóa thành bộ phần mềm. Phân tích làm rõ các cơ sở lý thuyết khoa học và phương pháp luận thông qua các đặc điểm bộ phận cơ bản dựng lên cấu tạo lên khuôn mặt.
3.1. Cơ Sở Lý Thuyết Khoa Học Về Khuôn Mặt
Mặt người là tổng thể chi tiết các bộ phận chi tiết cấu thành bao gồm: Trán, Miệng, Mũi, Tai, Mắt, Khuôn mặt, cằm, Gò má, Râu, Ria, Lông mày, Đầu tóc, Nhân trung,.Mỗi bộ phận lại có các đặc điểm khác nhau kết hợp hài hòa tạo lên các bộ phận tổng thể. Nói chung con người đều có sự giống nhau về mặt cấu trúc cơ thể.Tuy vậy từng bộ phận có nhiều hình thái và đặc điểm khác nhau, dưới đây sẽ nghiên cứu một số các bộ phận cơ bản riêng lẻ.
3.2. Phân Tích Đặc Điểm Các Bộ Phận Khuôn Mặt
Đầu tóc - Đầu người trưởng thành có chiều dài bằng 1/7,5 chiều cao cơ thể. Đầu cũng chia thành nhiều loại đặc trưng: Đầu to, đầu trung bình, đầu tròn, đầu dài, đầu dẹt. Ngoài ra còn có: Đầu tam giác, hình thoi, hình thang, vuông, chữ nhật, ô van. - Kiểu tóc: Kiểu tóc của nam và nữ nói chung khác nhau, tóc nam thường để ngắn, tóc nữ thường để dài. Tuy vậy, hiện nay có một số nữ giới cắt tóc rất ngắn, ngược lại một số nam giới tóc lại để rất dài. Nam thường có các kiểu tóc: Tóc để dài (trông gần giống kiểu tóc nữ cắt ngắn); Tóc cắt cao; Tóc cắt trọc; Tóc cắt đứng mái; Tóc cắt thấp; Tóc cắt cua; Tóc cắt bối; Tóc trải mượt.
IV. Kiến Trúc Hệ Thống Tái Tạo Dữ Liệu Đối Tượng Hiệu Quả
Căn cứ vào yêu cầu thực tiễn của ngành công an, cũng như vận dụng kiến thức nghiên cứu học tập tôi mạnh dạn chọn nghiên cứu đề tài “ Phân tích thiết kế hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo mô tả của các nhân chứng ” là luận văn tốt nghiệp. Với mong muốn luận văn này thực hiện nhằm đưa ra được hướng nghiên cứu và từng bước xây dựng hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo đặc tả của các nhân chứng. Mục đích cụ thể là: Về lý thuyết: Nghiên cứu, phân tích tổng quan về đặc điểm chân dung đối tượng thông qua: - Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu đặc điểm của chân dung. - Những nguyên tắc và phương pháp chung khi nghiên cứu đặc điểm chân dung.
4.1. Phân Tích Yêu Cầu Hệ Thống
- Phân tích và nghiên cứu hệ thống các đặc điểm liên quan đến đối tượng. Từ đó làm cơ sở lý thuyết quan trọng để xây dựng hệ thống tái tạo chân dung đối tượng dựa theo đặc tả của các nhân chứng. Về thực tiễn: Dựa vào cơ sở nghiên cứu, phân tích lý thuyết trên để Phân tích thiết kế hệ thống tái tạo chân dung đối tượng theo đặc tả của các nhân chứng từ đó xây dựng bộ chương trình phần mềm thử nghiệm tương ứng.
4.2. Thiết Kế Cơ Sở Dữ Liệu Cho Hệ Thống
Luận văn được chia làm các phần cơ bản tương ứng với các chương: Chương 1 - Tổng quan về đặc điểm chân dung đối tượng. Chương này tập trung vào nghiên cứu, phân tích các đặc điểm liên quan đến chân dung đối tượng.Căn cứ vào các cơ sở khoa học, các nguyên tắc, phương pháp nghiên cứu đặc điểm chân dung để đưa ra hệ thống các đặc điểm liên quan đến đối tượng. Chương 2 - Mô hình nghiệp vụ và các yêu cầu của hệ thống. Chương này trình bày mô hình nghiệp vụ của hệ thống. Trong đó đi sâu phân tích các quy trình nghiệp vụ, các mô hình ca sử dụng hệ thống, các mô hình kiến trúc hệ thống, các mô hình cơ sở dữ liệu.
V. Ứng Dụng Thực Tế Hệ Thống Tái Tạo Dữ Liệu Đối Tượng
Chương này, Tác giả sẽ phân tích và thiết kế kiến trúc hệ thống, Phân tích và thiết kế các thông tin quản lý, phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu và phân tích thiết kế các chức năng của hệ thống. Chương 4 - Thiết kế giao diện chương này, Tác giả căn cứ vào kết quả phân tích và thiết kế hệ thống đưa ra các giao diện chính của hệ thống, như: Giao diện tổng thể, giao diện chức năng, giao diện các Tools công cụ, Giao diện các Form chức năng. Chương 5 - Thử nghiệm và đánh giá chương này, Tác giả đưa ra mô hình thử nghiệm để minh chứng cho tính khả thi của đề tài. Sau đó tổng kết, đánh giá các nội dung đã thực hiện.
5.1. Triển Khai Hệ Thống Trong Điều Tra Tội Phạm
Ngoài các chương chính, bố cục luận văn còn có các phần: Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo. Phần kết luận nêu tóm tắt các vấn đề đã trình trong các chương, đánh giá các kết quả đã đạt được và chưa đạt được, đồng thời đưa ra các định hướng nghiên cứu, phát triển tiếp theo. Mặc dù đã rất cố gắng, song do khuôn khổ thời gian và nhận thức hạn hẹp nên luận văn còn những hạn chế nhất định, tác giả rất mong nhận được những góp ý để vấn đề nghiên cứu này ngày càng được hoàn thiện hơn.
5.2. Đánh Giá Hiệu Quả và Khả Năng Mở Rộng
Qua đây, tác giả xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Phương Minh Nam, người thầy hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong quá trình thực hiện luận văn này, xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô đã dạy và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội.
