Báo cáo nghiên cứu khoa học: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐỐI XỨNG CỦA MẶT NGƯỜI TRONG ẢNH SỐ

Đường đối xứng của khuôn mặt đóng vai trò quan trọng trong rất nhiều bài toán trong lĩnh vực sinh trắc học. Trên thực tế phương pháp xác định đường đối xứng một cách tương đối thường được sử dụng, tuy nhiên trong trường hợp này đường đối xứng có thể sẽ không được xác định một cách chính xác và sẽ dẫn đến phần trái và phần bên phải của khuôn mặt không chính xác và tất nhiên là các bước xử lý tiếp theo cũng không chính xác. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐỐI XỨNG CỦA MẶT NGƯỜI TRONG ẢNH SỐ" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG ĐỐI XỨNG CỦA MẶT NGƯỜI TRONG ẢNH SỐA METHOD OF FACIAL SYMMETRY LINE DETECTION ON DIGITAL IMAGES Georgi Kukharev, Vũ Duy Linh Trường ĐHTH kỹ thuật Điện Xanh-Petecbua – LB Nga TÓM TẮT Đường đối xứng của khuôn mặt đóng vai trò quan trọng trong rất nhiều bài toán tronglĩnh vực sinh trắc học. Trên thực tế phương pháp xác định đường đối xứng một cách tương đốithường được sử dụng, tuy nhiên trong trường hợp này đường đối xứng có thể sẽ không đượcxác định một cách chính xác và sẽ dẫn đến phần trái và phần bên phải của khuôn mặt khôngchính xác và tất nhiên là các bước xử lý tiếp theo cũng không chính xác. Chính vì thế mà chúngta đặt ra bài toán là phải xây dựng một phương pháp xác định chính xác và nhanh đường đốixứng của khuôn mặt ABSTRACT The facial symmetry line is used as input data in many biometric applications based onfacial geometry. A method of approximate facial symmetry line localization is usually applied inpractical computer biometry. In this case, the symmetry line is often incorrectly detected. It leadsto inaccurate detection of right and left facial parts and further incorrect analyses. Therefore, thedevelopment of reliable (accurate and fast) computer methods for facial symmetry line detectionon facial image is considered to be a highly significant task1. Giới thiệu Vai trò quan trọng của đường đối xứng của khuôn mặt đã được miêu tả trong cáctài liệu [1]-[4]. Đường đối xứng đó là đường chia khuôn mặt thành 2 phần trái và phải. Trong tàiliệu [1] đường đối xứng được sử dụng để xóa bóng đen trên khuôn mặt. Đường đốixứng còn được sử dụng trong các bài toán đo đạc tính toán các vị trí trên mặt người [2].Ví dụ nếu ta biết rõ vị trí của đường đối xứng thĩ sẽ đơn giản hóa việc xác định vị trí củamắt trái và phải của mặt người, dễ dàng hơn trong việc xác định các góc trong và ngoàicủa mắt, lông mày, cũng như các phần đối xứng khác của khuôn mặt. Các phần nàyđược sử dụng để xây dựng mô hình mặt người và tính chính xác của các mô hình nàyphụ thuộc vào việc xác định chính xác đường đối xứng. Khi đánh giá trạng thái tâm lý của người theo khuôn mặt ta sẽ so sánh phần trái vàphải của khuôn mặt với nhau, vì thế việc xác định chính xác đường đối xứng cũng đóngvai trò quan trọng trong bài toán này. Khi khuôn mặt ở vị trí trực diện lý tưởng, đườngđối xứng phải đi qua trung tâm của trán, giữa 2 góc trong của mắt, đi dọc mũi, giữa môi 1 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010và cằm. Khi yêu cầu độ chính xác cao thường thì các phương pháp tương tác qua lạiđược sử dụng hoặc là được làm cho chính xác bằng hình thức giao tiếp người-máytính [3]. Và đường đối xứng cũng chính là điểm mấu chốt trong các bài toán xác địnhphương hướng của khuôn mặt [4]. Trên thực tế trong lĩnh vực sinh trắc học để xác định đường đối xứng, chủ yếu làsử dụng phương pháp đánh giá gần đúng vị trí đường đối xứng.Phương pháp dựa trênviệc xác định 2 điểm cơ bản: điểm giữa của 2 đồng tử của mắt và đỉnh của mũi. Trongtrường hợp này đường đối xứng sẽ đi qua 2 điểm trên. Tuy nhiên đồng tử có thể nhìnvề hướng nào đó, còn đỉnh mũi có thể bị che khuất bởi bóng đen. Lúc đó đường đốixứng sẽ không chính xác dẫn đến không xác định chính xác phần mặt trái và phải và cácbước xử lý tiếp theo sẽ không chính xác. Các phương pháp xác định chính xác hơn thìhoặc là được xây dựng trên cơ sở có thêm sự tác động từ các thiết bị khác, hoặc khôngđược miêu tả một cách cụ thể trong các tài liệu kỹ thuật. Chính vì thế trong bài báo này chúng tôi muốn giới thiệu môt phương pháp xácđịnh chính xác và nhanh đường đối xứng đối với khuôn mặt có vị trị thẳng trực diện. Miêu tả phương pháp. Giả sử ta có ảnh với kích cỡ M x N điểm ảnh, với M là sốhang, N là số cột. Chúng ta sẽ xem xét trường hợp khuôn mặt ở vị trí thẳng trực diện vànằm ở trung tâm của bức ảnh. Biểu diễn ảnh gốc trên hệ tọa độ Đề-các, chúng ta sẽ xem xét phần trọng tâm củakhuôn mặt được xác định bởi các đường Y1, Y2, X1 và X2. Ảnh gốc và phần trọng tâmđược biểu diễn trong hình 1. Hình 1. Trong phần trọng tâm của khuôn mặt có thể xác định 3 đương đối xứng: 1 đườngtoàn cục (global) xác định trục đối xứng của khuôn mặt và 2 đường cục bộ (local) cáctrục đối xứng của mắt.Ảnh được biểu diễn trong hình 1 phía bên phải. Bài toán đặt ra đối với chúng ta là xác định các đường đối xứng này – tọa độ trêntrục X. Đường đối xứng trung tâm của khuôn mặt (ĐĐXTT). Quá trình tìm ĐĐXTTđược thực hiện lặp lại với t = 1, 2, 3, …, còn thuật toán ta có thể miêu tả như sau: Trong phần trọng tâm của mặt ta chọn ra 2 vùng dọc, phải và trái «L» và «R»,2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010gồm w >> 1 cột và nằm đối xứng tương ứng với ảnh gương của nó qua «xt» theotrục X. Với t = 1 trục đối xứng «xt» của các vùng này được xác định x1 = (X1 + w), với X1– ranh giới bên trái theo trục X. Các vị trị tiếp theo (t = 2, 3, …) được lựa chọn như sau(x1 + w) < xt < (x2 – w), với w – độ rộng của vùng; N – chiều ngang của ảnh. Như vậy ta sẽ có các cột của ảnh gốc như sau: xt – 1, xt – 2, ..., xt – w, đối với vùng L(xt) ; xt + 1, xt + 2, ..., xt + w, đối với vùng R(xt). (1) Tuy nhiên chúng ta sẽ lần lượt ghi các cột vào vùng «R» tương ứng với vị trịtrong (1): xt + ...