MÔN TRÍ TUỆ NHÂN tạo đề tài ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN tạo TRONG NHẬN DIỆN KHUÔN mặt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÔN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TRONG NHẬN DIỆN KHUÔN MẶT SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Tuấn Anh – 2055010014 Trần Đăng Quyế[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

MÔN: TRÍ TUỆ NHÂN TẠO

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TRONG NHẬN DIỆN KHUÔN MẶT

SINH VIÊN THỰC HIỆN : Nguyễn Tuấn Anh – 2055010014

Trần Đăng Quyết - 2055010224 Nguyễn Thanh Tùng - 2055010248 Nguyễn Văn Đang – 2055010056 Trần Văn Thái - 2055010254

GIẢNG VIÊN PHỤ TRÁCH : Nguyễn Đăng Khoa

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong nhận diện khuôn mặt 

 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA THẦY CÔ

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây “Trí tuệ nhân tạo” (Artificial Intelligence) càng ngày càng được nhắc đến nhiều hơn trong các lĩnh vực khác nhau Khối lượng dữ liệu ngày một tăng kết hợp với các đột phá về công nghệ lưu trữ, tính toán của phần cứng giúp cho các ứng dụng của AI càng ngày càng lớn và hiệu quả hơn Đặc  biệt trong ứng dụng nhận diện khuôn mặt bằng AI Với cơ chế nhận dạng khuôn mặt, một mạng lưới dạng thần kinh được hình thành trong hệ thống bằng cách nhập dữ liệu để tạo nhận dạng mẫu và những dữ liệu này bao gồm hình ảnh khuôn mặt của hàng triệu người được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau như mạng xã hội, trang web, camera giám sát có chức năng ghi nhận các ứng dụng khác có khai báo nhận dạng khuôn mặt…AI triển khai thuật toán lưu trữ khoảng cách các điểm nút trong cơ sở dữ liệu của nó, quét nhận dạng và khớp định danh

cá nhân với dữ liệu đang có

Mục lục

1 Giới thiệu về trí tuệ nhân tạo 5

2 Công nghệ AI nhận diện khuôn mặt là gì? 6

3 Cách thức hoạt động của AI khi nhân diện khuôn mặt 7

4 Hệ thống nhận dạng khuôn mặt 7

5 Công nghệ sử dụng trong nhận diện khuôn mặt 8

5.1 OpenCV 9

5.2 Face – recognition 9

5.3 Pickle 9

5.4 Tkinter 9

6 Sử dụng Camera AI View nhận diện khuôn mặt 10

6.1 Nhận dạng đối tượng 10

6.2 Liên kết đối tượng 10

6.3 Đo đạc đói tượng 10

6.4 Tái hiện đối tượng 10

6.5 So sánh đối tượng 11

6.6 Nhận diện đối tượng 11

7 Ứng dụng thực tiễn công nghệ nhận diện khuôn mặt bằng AI 11

7.1 Hệ thống giám sát sân bay, tàu điện, khu vực công cộng 11

7.2 Chấm công – Check in out khu vực an ninh quốc gia, tòa nhà văn phòng 12

8 Kết luận: 12

9 Tài liệu tham khảo 12

1 Giới thiệu về trí tuệ nhân tạo

 Trí Tuệ Nhân Tạo -AI (Artificial Intelligence) hoặc trí thông minh nhân tạo là công nghệ mô phòng các quá trình suy nghĩ và học tập của con người cho máy móc, đặc biệt là hệ thống máy tính Trí tuệ nhân tạo này do con người lập trình ra với mục đích tự động hóa các hành vi thông minh như con người, từ đó cắt giảm bớt nhân công là con người và có tính chuẩn xác cao hơn

dụng mô hình máy tính, kỹ thuật và công nghệ liên quan, giúp thực hiện các công việc yêu cầu trí thông minh của con người Nhìn chung, đây là một ngành học rất rộng, bao gồm các yếu tố tâm lý học, khoa học máy tính và kỹ thuật Một số ví dụ phổ biến về AI có thể kể đến ô tô tự lái,  phần mềm dịch thuật tự động, trợ lý ảo trên điện thoại hay đối thủ ảo khi chơi trò chơi trên điện thoại

Một số lợi ích mà AI mang lại:

 Phát hiện và ngăn chặn các rủi ro

chế các thiệt hại đem lại Các rủi ro được AI nhận biết như: Thảm họa thiên nhiên, động đất, sóng thần, núi lửa, dịch bệnh hay có mối nguy hại trong sản xuất kinh doanh

 Hạn chế sử dụng sức lao động của con người

-  Nhờ quá trình học máy và tạo ra được các robot trong công nghiệp và đời sống Con người sẽ không phải tốn nhiều sức lao động trong sản xuất, vận hành Giờ đây, các máy móc robot sẽ thay con người làm việc đó

 Xóa bỏ khoảng cách ngôn ngữ

hiểu nhau, thoải mái tiếp xúc Có thêm nhiều cơ hội để học tập và làm việc trên khắp thế giới

 Cá nhân hóa

 phục vụ Từ đó, đưa ra phản ứng phù hợp nhất cho từng đối tượng riêng biệt

2.Công nghệ AI nhận diện khuôn mặt là gì?

- Nhận diện khuôn mặt bằng AI là ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào việc xác minh đặc tính gương mặt, máy tính tự động xác định, nhận dạng một người nào đó

từ một bức hình ảnh kỹ thuật số hoặc một khung hình trong video Công nghệ nhận diện khuôn mặt bằng công nghệ AI thuộc một nhánh của thị giác máy tính, mà thị giác máy tính tốt hơn rất nhiều so với mắt thường của con người Một trong những cách xác định là dựa vào những điểm nút của khuôn mặt Công nghệ AI có thể đo tới 80 điểm nút (khoảng cách giữa các điểm trên một khuôn mặt giúp cơ chế nhận dạng khuôn mặt trở nên dễ dàng hơn

- Với cơ chế nhận dạng khuôn mặt, một mạng lưới dạng thần kinh được hình thành trong hệ thống bằng cách nhập dữ liệu để tạo nhận dạng mẫu và những

dữ liệu này bao gồm hình ảnh khuôn mặt của hàng triệu người được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau như mạng xã hội, trang web, camera giám sát

có chức năng ghi nhận các ứng dụng khác có khai báo nhận dạng khuôn mặt…AI triển khai thuật toán lưu trữ khoảng cách các điểm nút trong cơ sở

dữ liệu của nó, quét nhận dạng và khớp định danh cá nhân với dữ liệu đang có

3 Cách thức hoạt động của AI khi nhân diện khuôn mặt con người

 Quá trình mà sinh trắc học của công nghệ AI nhận diện khuôn mặt  hoạt động bao gồm:

 Lấy mẫu: Trước hết, để có thể phân tích khuôn mặt và nhận diện, cần phải tách khuôn mặt ra khỏi khung cảnh còn lại trước đã

 Phân tích: Chúng ta nhận diện gương mặt mọi người qua các đặc điểm, hệ thống nhận diện cũng vậy, nhưng nó thực hiện đánh giá các đặc điểm ở 1 level cao hơn

 So sánh: Mỗi khuôn mặt đều có nhiều điểm mốc, những phần lồi lõm tạo nên các đặc điểm của khuôn mặt Các hệ thống nhận diện gương mặt định nghĩa những điểm này là những điểm nút

Kết quả: Hệ thống sau đó sẽ quyết định kết quả so sánh có phù hợp hay không

4 Hệ thống nhận dạng khuôn mặt bằng công nghệ AI

 Nhận dạng bằng trợ lý ảo không gian ba chiều:

- Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, với việc sử dụng Camera AI View vào nhận dạng khuôn mặt bằng trợ lý ảo không gian ba chiều Và tất nhiên, nghe là biết kỹ thuật này sẽ cải thiện được độ chính xác nhờ việc  phân tích được nhiều thông tin để so sánh Kỹ thuật này sử dụng các cảm

 biến 3D để nắm bắt thông tin về hình dạng của khuôn mặt, rồi dùng các điểm nổi bật trên khuôn mặt mà nơi những mô cứng và xương nhìn thấy rõ nhất như đường cong của hốc mắt, mũi và cằm để nhận ra đối tượng Các điểm này là độc nất đối với mỗi khuôn mặt và không thay đổi theo thời gian

- Cách thức sử dụng độ sâu và trục của các phần trên khuôn mặt không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, vì thế nhận dạng khuôn mặt 3D có thể sử dụng cả trong bóng tối và có thể nhận ra khuôn mặt từ nhiều gốc độ khác nhau với

độ chênh lệch lên tới 90 Độ Và nhờ có việc xác định khuôn mặt dựa trên nền tảng trợ lý ảo không gian ba chiều, nên nhận dạng 3D có khả năng xác định một khuôn mặt từ nhiều góc nhìn hơn Số lượng các điểm dữ liệu ba chiều khiến cho độ chính xác tăng lên đáng kể bởi sự phát triển của các bộ cảm biến tinh vi giúp nắm bắt hình ảnh chụp khuôn mặt 3D được tốt hơn

5.Công nghệ sử dụng trong nhận diện khuôn mặt 5.1 OpenCV

 OpenCV được sử dụng cho đa dạng nhiều mục đích và ứng dụng khác nhau bao gồm:

 Kiểm tra và giám sát tự động

 Robot và xe hơi tự lái

 Phân tích hình ảnh y học

 Tìm kiếm và phục hồi hình ảnh/video

 Phim – cấu trúc 3D từ chuyển động

  Nghệ thuật sắp đặt tương tác

Tính năng và các module phổ biến của OpenCV

 Xử lý và hiển thị Hình ảnh/ Video/ I/O (core, imgproc, highgui)

 Phát hiện các vật thể (objdetect, features2d, nonfree)

 Geometry-based monocular hoặc stereo computer vision (calib3d,  stitching, videostab)

 Computational photography ( photo, video, superres)

 Machine learning & clustering (ml, flann)

 CUDA acceleration ( gpu) 5.2 Face – recognition

 Cách thức hoạt động

định chính xác vị trí khuôn mặt và thực hiện các thuật toán để trích xuất các dữ liệu trên khuôn mặt Trong quá trình di chuyển, đối tượng

sẽ giúp hệ thống dễ dàng xác nhận khuôn mặt hơn Tất cả các quá trình trên diễn ra trong vòng chưa đầy 2 giây

5.3 Picke

- Pickle được sử dụng để thực hiện chuyển đổi các cấu trúc đối tượng Python sang một dạng byte để có thể được lưu trữ trên ổ đĩa hoặc được gửi qua mạng Sau đó, luồng ký tự này sau đó có thể được truy xuất và chuyển đổi trở lại sang dạng đối tượng ban đầu trong Python

5.4 Tkinter

- Tkinter là thư viện GUI tiêu chuẩn cho Python Tkinter trong Python cung cấp một cách nhanh chóng và dễ dàng để tạo các ứng dụng GUI Tkinter cung cấp giao diện hướng đối tượng cho bộ công cụ Tk GUI

6 Sử dụng Camera AI View nhận diện khuôn mặt 6.1 Nhận dạng đối tượng

- Việc ghi lại một hình ảnh có thể thực hiện bằng cách quét một tấm ảnh 2D sẵn có, hoặc sử dụng video để có được một hình ảnh 3D sống của đối tượng

6.2 Liên kết đối tượng

- Sau khi đã ghi lại một khuôn mặt, hệ thống này sẽ tính toán vị trí, kích cỡ

và tư thế của đầu Như đã đề cập từ trước, hệ thống có thể nhận ra một khuôn mặt ở góc lệch lên tới 90 độ, trong khi với hình 2D, khuôn mặt của đối tượng phải nghiêng ít nhất là 35 độ về phía camera

6.3 Đo đạc đối tượng

- Sau đó, hệ thống này sẽ đo đạc những đường cong trên khuôn mặt với độ chính xác lên tới dưới 1 mm, rồi tạo một khuôn mẫu

6.4 Tái hiện đối tượng

- Sau đó, hệ thống sẽ chuyển khuôn mẫu này thành một mã độc nhất với từng người Với mỗi khuôn mẫu, mã này có dạng một nhóm các con số đại diện cho khuôn mặt của đối tượng

6.5 So sánh đối tượng

- Nếu như hình ảnh này có dạng 3D và cơ sở dữ liệu cũng chứa các hình ảnh 3D, thì việc đối chiếu có thể tiến hành mà không phải thực hiện bất kỳ thay đổi nào đối với hình ảnh đó Tuy vậy, nếu hình ảnh vẫn ở dạng 2D thì

sẽ có đôi chút khó khăn, bởi công nghệ 3D đem lại hình ảnh thực và sống động hơn so với một hình ảnh 2D phẳng lì, bất động Nhưng công nghệ mới có thể giải quyết được khó khăn này Ví dụ phần bên ngoài và bên trong của con mắt cùng với phần đỉnh mũi sẽ được lấy ra đo đạc Sau khi việc đo đạc này hoàn tất, một thuật toán sẽ được áp dụng để chuyển hình ảnh trong cơ sở dữ liệu sang dạng 2D Sau khi chuyển đổi, phần mềm sẽ

so sánh hai hình ảnh 2D này với nhau để tìm ra đối tượng

6.6 Nhận diện đối tượng

- Là một hình ảnh sẽ được đối chiếu với tất cả các hình ảnh trong cơ sở dữ liệu để tìm ra đối tượng Khi đó bạn, bạn phải ghi lại hình ảnh đối tượng

và so sánh với toàn bộ cơ sở dữ liệu để biết được đối tượng đó là ai

7 Ứng dụng thực tiễn công nghệ nhận diện khuôn mặt bằng AI 7.1 Hệ thống giám sát sân bay, tàu điện, khu vực công cộng

- Công nghệ nhận dạng khuôn mặt đã thật sự đem lại lợi ích to lớn cho nhân loại Cụ thể là trong vấn đề chống dịch cúm Covid-19 Hiện nay, hầu hết các địa điểm công – nơi tập trung nhiều người ở mọi quốc gia đều lắp đặt

hệ thống nhận diện khuôn mặt AI

- Hệ thống công nghệ nhận diện tiên tiến này cho phép nhận dạng đối tượng, giám sát từ xa và quản lý cơ sở dữ liệu đối tượng rất khoa học

- Sân bay, ga tàu là địa điểm hàng đầu ứng dụng công nghệ nhận dạng gương mặt Các trung tâm thương mại, siêu thị, nơi công cộng nên xem xét ứng dụng công nghệ nhận diện Face ID

7.2 Chấm công – Check in out khu vực an ninh quốc gia, tòa nhà văn phòng

- Ảnh hưởng của dịch Covid-19 đã cơ bản làm thay đổi nhận thức, hành vi sinh hoạt của con người Thay vì chấm công bằng dấu vân tay thì nhận diện khuôn mặt sẽ giúp hạn chế khả năng lây lan dịch bệnh truyền nhiễm

- Ngày nay, các máy chấm công nhận diện khuôn mặt thông minh còn được trang bị tích hợp tính năng đo thân nhiệt hồng ngoại

- Hơn thế nữa, hệ thống chấm công bằng công nghệ nhận dạng khuôn mặt còn sở hữu nhiều tính năng có lợi cho các doanh nghiệp, công ty Hệ thống chấm công nhận diện khuôn mặt ứng dụng công nghệ AI có tính bảo mật rất cao, khả năng giám sát và quản lý mạnh giúp cho khối lượng công việc chấm công bớt cồng kềnh Đặc biệt là với những doanh nghiệp có quy mô nhân viên đông

8 Kết luận

 Chắc hẳn bạn đã hiểu về công nghệ nhận diện khuôn mặt Trong tương lai, mạng lưới 5G, 6G dần phát triển, công nghệ AI nhận diện khuôn mặt sẽ còn phát triển rực rỡ hơn nữa và nó sẽ mang đến cho con người những trải nghiệm, sự lựa chọn ngày càng cao cấp hơn

9 Tài liệu tham khảo [1]https://blog.vietnamlab.vn/nhan-dien-khuon-mat-voi-python-va-opencv/

[2] https://pythonnangcao.com/khoa-hoc/nhan-dang-khuon-mat-su-dung-thu-vien-opencv-face-detection-with-python/

[3]https://thigiacmaytinh.com/bai-viet-theo-chu-de/nhan-dien-khuon-mat/