ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Lưu Xuân Thế
NGHIÊN CỨU CÁC KỸ THUẬT DÒ BIÊN ÁP DỤNG
TRONG TRÍCH CHỌN CÁC BỘ PHẬN KHUÔN MẶT
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ thông tin
HÀ NỘI – 2010
§

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Lưu Xuân Thế
NGHIÊN CỨU CÁC KỸ THUẬT DÒ BIÊN ÁP DỤNG
TRONG TRÍCH CHỌN CÁC BỘ PHẬN KHUÔN MẶT
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ thông tin
Cán bộ hướng dẫn: ThS. Ma Thị Châu
HÀ NỘI – 2010
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy, cô giáo trong trường Đại học Công
nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội. Các thầy cô đã dạy bảo, chỉ dẫn chúng em và luôn tạo điều
kiện tốt nhất cho chúng em học tập trong suốt quá trình học đại học đặc biệt là trong thời gian
làm khoá luận tốt nghiệp.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo ThS. Ma Thị Châu, cô đã hướng dẫn em
tận tình trong cả học kỳ vừa qua, cô đã góp ý và chỉnh sửa thường xuyên cho khóa luận của
em.
Tôi cũng xin cảm ơn những người bạn của mình, các bạn đã luôn ở bên tôi, giúp đỡ và
cho tôi những ý kiến đóng góp quý báu trong học tập cũng như trong cuộc sống.

Chương 3. CÁC KỸ THUẬT DÒ BIÊN ĐƯỢC ÁP DỤNG...............................................22
3.1 Các kỹ thuật được dùng...............................................................................22
3.1.1 Lấy biên theo trục X ......................................................................................... 24
3.1.2 Lấy biên theo trục Y ......................................................................................... 25
3.1.3 Lấy biên theo Gradient ..................................................................................... 25
3.1.4 Lấy biên theo Thresholding .............................................................................. 25
3.1.5 Lấy biên theo Thinning .................................................................................... 26
i
3.2 Chương trình và kết quả..............................................................................28
H3.3 Biến thành ảnh đa cấp xám ........................................................................... 29
3.2.1 Lấy biên theo trục X ......................................................................................... 29
3.2.2 Lấy biên theo trục Y ......................................................................................... 29
3.2.3 Lấy biên theo Gradient ..................................................................................... 30
3.2.4 Lấy biên theo Thresholding .............................................................................. 31
3.2.5 Lấy biên theo Thinning .................................................................................... 31
3.3 Tổng kết......................................................................................................32
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN..........................................................34
4.1 Kết luận ......................................................................................................34
4.2 Hướng phát triển.........................................................................................34
4.2.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 34
4.2.2 Phương pháp thực hiện ..................................................................................... 35
i
Chương 1. GIỚI THIỆU
1.1 Giới thiệu về tìm biên trong nhận dạng khuôn mặt
Kỹ thuật dò biên là bài toán mới chỉ xuất hiện cách đây không lâu, chỉ khoảng vài thập
niên, nhưng đã có rất nhiều nghiên cứu về nó. Các nghiên cứu ban đầu rất đơn giản, ảnh là
đen trắng và chỉ có một khuôn mặt chụp thẳng, sau này mở rộng ra cho ảnh màu, ảnh có
nhiều khuôn mặt với nhiều góc, môi trường xung quanh cũng đi từ đơn giản đến rất phức tạp.
Bài toán phát hiện biên nói chung và phát hiện biên khuôn mặt nói riêng có rất nhiều hướng
để phát triển, nhưng có thể kể ra hai hướng chính sau:

bản, là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong việc tự động hóa công việc văn phòng.
Trong khóa luận này biên khuôn mặt sẽ được hiển thị thông qua một chương trình mã
đơn giản. Với 5 kỹ thuật được áp dụng biên khuôn mặt sẽ được đưa ra với 5 kiểu khác nhau.
Mỗi kiểu sẽ là một đặc điểm và khía cạnh riêng.
1.3 Nội dung và cấu trúc khóa luận
Khóa luận được tổ chức theo cấu trúc như sau:
Chương 1: Giới thiệu
Giới thiệu sơ lược về các kỹ thuật dò biên nói chung và kỹ thuật dò biên áp dụng với
khuôn mặt và áp dụng cho việc trích chọn các bộ phận của khuôn mặt. Bài toán phát hiện
biên được phân tích dưới khía cạnh toán học giúp ta chọn hướng giải quyết tốt nhất cho bài
toán là sử dụng các kỹ thuật tìm kiếm biên cổ điển. Chương này giới thiệu những gì mà khóa
luận nghiên cứu từ đó thông qua việc trình bày về nội dung và cấu trúc của khóa luận.
Chương 2: Các kỹ thuật dò biên
Chương hai đi vào giới thiệu giới thiệu các kỹ thuật dò biên. Với 2 kỹ thuật dò biên trực
tiếp và gián tiếp, nhưng ta chủ yếu đi xâu vào kỹ thuật dò biên trực tiếp được dùng rộng rãi
và thường xuyên.
Chương 3: Kỹ thuật dò biên được áp dụng
Chương này giới thiệu vào các kỹ thuật dò biên được áp dụng trong chương trình. Bằng
cách sử dụng hàm Gauss để làm trơn ảnh sau đó dùng các kỹ thuật tìm kiếm trực tiếp để đưa
ra 5 kiểu biên khác nhau với một bức ảnh nói chung và khuôn mặt trong chương trình này.
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển
Chương này tổng kết lại những gì đã đạt được và chưa đạt được. Từ đó nêu lên những
kết quả hướng tới, hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo.
i
Chương 2. CÁC KỸ THUẬT DÒ BIÊN
2.1 Quy trình phát hiện biên
ảnh đầu vào output
H2.1. Quy trình phát hiện biên
B1: Do ảnh ghi được thường có nhiễu, bước một là phải lọc nhiễu
B2: Làm nổi biên sử dụng các toán tử phát hiện biên.

0
được tính gần đúng như sau:
Xét một số toán tử Gradient tiêu chuẩn như toán tử Robert, Sobel, Prewitt, đẳng hướng
(Isometric), 4-lân cận dưới đây.
Toán tử Robert (1965).
Robert áp dụng công thức tính Gradient tại điểm (x, y)
như hình trên Wij với mỗi điểm ảnh I(x, y) đạo hàm theo x, y được ký hiệu tương ứng gx, gy:
i
H2.3. Toán tử 4 lân cận

Các công thức kể trên được cụ thể hóa bằng các mặt nạ theo chiều x và y tương ứng như
sau:
Mặt nạ Robert
Toán tử (mặt nạ) Sobel
Toán tử Sobel được Duda và Hart [5] đặt ra năm 1973 với các mặt nạ tương tự như của
Robert nhưng cấu hình khác như sau:
Hướng ngang (x) Hướng dọc (y)
Mặt nạ Prewitt
Toán tử Prewitt đưa ra năm 1970 có dạng:
Hướng ngang (x) Hướng dọc (y)
i
Mặt nạ đẳng hướng:
Một mặt nạ khác cũng được nêu như dưới đây gọi là mặt nạ đẳng hướng (Isometric).
Hướng ngang (x) Hướng dọc (y)
Toán tử 4-lân cận (4-Neighbour Operator).
Toán tử 4-lân cận được Chaudhuri và Chandor (1984) nêu ra trong đó mặt nạ có kích
thước 3x3 được thay cho mặt nạ 2x2 của toán tử Robert. Các mặt nạ này được cho:
H3. Mặt nạ 4 lân cận
H2.4. Mặt nạ 8 hướng theo Kirsh.
Một vài nhận xét: