Một giải pháp mới cho bài toán thống kê số lượng sinh viên dự lớp sử dụng phương pháp phát hiện khuôn mặt

Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất việc sử dụng phương pháp phát hiện khuôn mặt từ ảnh để đếm số sinh viên dự lớp. Chúng tôi đã thực nghiệm việc áp dụng phương pháp phát hiện khuôn mặt của Viola-Jones trong môi trường lớp học từ đó phân tích, đánh giá khả năng áp dụng trên thực tế. Kết quả thực nghiệm, phân tích cho thấy giải pháp chúng tôi đề xuất là khả thi, đúng hướng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một giải pháp mới cho bài toán thống kê số lượng sinh viên dự lớp sử dụng phương pháp phát hiện khuôn mặtNguyễn Thị Thanh Tâm và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ99(11): 103 - 108MỘT GIẢI PHÁP MỚI CHO BÀI TOÁN THỐNG KÊ SỐ LƯỢNG SINH VIÊNDỰ LỚP SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN KHUÔN MẶTNguyễn Thị Thanh Tâm*, Nguyễn Văn Tới,Nguyễn Thị Tính, Lê Thu TrangTrường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTThống kê số lượng sinh viên dự lớp là một nhu cầu thực tế đặt ra tại các trường đại học. Hiện nay,phương pháp thu thập số liệu một cách độc lập về số lượng sinh viên dự lớp vẫn được thực hiệnthủ công bằng cách đếm trực tiếp tại lớp học. Đây là công việc tốn thời gian và gây phiền toái, ảnhhưởng đến giờ học nên việc thu thập dữ liệu một cách độc lập vẫn chưa được thực hiện thườngxuyên. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất việc sử dụng phương pháp phát hiện khuôn mặt từảnh để đếm số sinh viên dự lớp. Chúng tôi đã thực nghiệm việc áp dụng phương pháp phát hiệnkhuôn mặt của Viola-Jones trong môi trường lớp học từ đó phân tích, đánh giá khả năng áp dụng trênthực tế. Kết quả thực nghiệm, phân tích cho thấy giải pháp chúng tôi đề xuất là khả thi, đúng hướng.Từ khóa: bài toán thống kê, phương pháp phát hiện khuôn mặt, Viola-JonesGIỚI THIỆU*Hầu hết các trường đại học đều có nhu cầuthống kê, phân tích số lượng sinh viên dự lớp.Số liệu này giúp các bộ phận quản lý nắmđược tình hình tham gia học tập của sinh viêntừng lớp, mức độ hấp dẫn của bài giảng vànhiều khía cạnh khác.Hiện nay việc thu thập dữ liệu về số lượngsinh viên dự lớp một cách độc lập, với mật độđủ lớn hầu như vẫn chưa được thực hiện bởivì những khó khăn, phiền phức. Với cách làmhiện tại, việc thu thập dữ liệu thường đượcthực hiện bởi các nhân viên bằng cách đi đếnđếm trực tiếp tại các lớp vào giờ học. Cáchlàm này tốn công sức, nhân lực đồng thời gâygián đoạn, ảnh hưởng đến giờ học. Việc đếmtrực tiếp trong hoàn cảnh phải nhanh chóngđể đỡ ảnh hưởng đến lớp học cũng dẫn đếnsai sót. Vì vậy, chúng tôi đề xuất một giảipháp mới cho việc thu thập dữ liệu đó là sửdụng máy ảnh hoặc camera kỹ thuật số để thuảnh lớp học rồi sử dụng hệ thống tự động pháthiện khuôn mặt để hỗ trợ việc thu thập số liệumột cách nhanh chóng và chính xác.Trong những năm gần đây, phát hiện và nhậndạng khuôn mặt là chủ đề nghiên cứu thu hútsự quan tâm của nhiều nhà khoa học cả trênkhía cạnh nghiên cứu phương pháp cơ bảncũng như các nghiên cứu ứng dụng. Đã có*Tel: 0973 002640, Email: ntttam@ictu.edu.vnnhiều phương pháp phát hiện, nhận dạngkhuôn mặt được nghiên cứu và đề xuất [1].Trong đó, phương pháp Viola-Jones [2] đượcđánh giá là phương pháp tốt và được sử dụngrộng rãi hiện nay [3]. Theo thống kê và xếphạng của Microsoft Academic Search [4], bàibáo đầu tiên trình bày phương pháp ViolaJones [5] được trích dẫn 3279 lượt (số liệungày 10/11/2012) và số lượng trích dẫn vẫnđang liên tục tăng. Bài báo này xếp thứ mườivề số lượng trích dẫn trong lĩnh vực thị giácmáy tính, đứng thứ nhất trong bài toán pháthiện khuôn mặt và phát hiện đối tượng. Cácbài báo khác về phương pháp này [6][2] đềucó hàng nghìn lượt trích dẫn. Điều đó chứngtỏ phương pháp Viola-Jones ngày càng đượcđánh giá cao và sử dụng rộng rãi. Ở bài báonày, chúng tôi nghiên cứu áp dụng phươngpháp Viola-Jones trong việc đếm số lượngsinh viên dự lớp.Những đóng góp của chúng tôi trình bàytrong bài báo này bao gồm:- Đề xuất giải pháp mới cho bài toán thống kêsố lượng sinh viên dự lớp sử dụng phươngpháp phát hiện khuôn mặt;- Đánh giá hiệu quả của phương pháp ViolaJones trong môi trường lớp học thông quathực nghiệm từ đó đưa ra kết luận về tính khảthi và hiệu quả của giải pháp đã đề xuất.Phần còn lại của bài báo được trình bày theocấu trúc như sau: Phần 2 trình bày giải pháp103Nguyễn Thị Thanh Tâm và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆgiải quyết bài toán thống kê số lượng sinhviên dự lớp sử dụng phương pháp phát hiệnkhuôn mặt. Phần 3 giới thiệu sơ lược phươngpháp Viola-Jones mà chúng tôi sử dụng. Phần4 trình bày kết quả thực nghiệm và nhữngphân tích kết luận của chúng tôi khi áp dụngphương pháp Viola-Jones trong môi trườnglớp học. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếptheo được trình bày trong phần 5.ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT BÀITOÁN THỐNG KÊ SỐ LƯỢNG SINHVIÊN DỰ LỚPHình 1 là sơ đồ mô tả giải pháp mà chúng tôiđề xuất. Dưới đây là mô tả chi tiết từng bướctrong sơ đồ:Thu thập ảnh dữ liệu lớp học: Thay vì trựctiếp đếm số lượng sinh viên trên lớp như cáchlàm truyền thống, chúng tôi đề xuất haicách làm tùy theo điều kiện cơ sở vật chấtnơi áp dụng.Cách 1: Nhân viên thu thập dữ liệu sử dụngmáy ảnh kỹ thuật số để chụp ảnh lớp học. Vớicông nghệ hiện nay, có những loại máy ảnhcó góc chụp rộng cho phép thu được ảnh chứatoàn bộ sinh viên từ cửa lớp. Dữ liệu ảnh thuđược là đầu vào cho bước tự động phát hiệnkhuôn mặt và hiệu chỉnh kết quả. Ưu điểmcủa cách làm này so với cách làm truyềnthống là k ...