Kỷ yếu Hội thảo Khoa học: “An ninh Sinh viên trong thời kỳ Chuyển đổi số”
237
ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG KHUÔN MẶT
TRONG QUẢN LÝ ĐIỂM DANH SINH VIÊN
FACE RECOGNITION APPLICATION IN STUDENT
ATTENDANCE MANAGEMENT
Phạm Mai Mẫn Nhi*
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
*Tác giả liên hệ: phammaimannhi@gmail.com
THÔNG TIN
TÓM TẮT
Từ khóa: nhận
dạng khuôn mặt,
điểm danh, so
sánh khuôn mặt,
phần mềm điểm
danh, faceid
Nhận dạng khuôn mặt người là một công nghệ được ứng dụng
rộng rãi trong đời sống hằng ngày của con người như các hệ thống giám
sát, quản lí vào ra, tìm kiếm thông tin người nổi tiếng,… có rất nhiều
phương pháp nhận dạng khuôn mặt để nâng cao hiệu suất tuy nhiên dù
ít hay nhiều những phương pháp này đang vấp phải những thử thách về
độ sáng, hướng nghiên, kích thước ảnh, hay ảnh hưởng của tham số môi
trường.
Một số tính năng mà Phần mềm điểm danh học sinh qua nhận
diện khuôn mặt – AI đã đạt được: Xây dựng giao diện Menu, giao diện
điểm danh, thiết kế giao diện cho phép xử lý các chức năng chính, thiết
kế giao diện chương trình chính thực hiện các công việc, nhận diện
khuôn mặt qua camera (tính hợp với camera an ninh, giám sát lớp học),
quản lý buổi học, quản lý lớp học, quản lý thông tinh và hình ảnh của
học sinh, nhận diện chính xác, bằng phương pháp lưu hình ảnh của học
sinh vào database và đối chiếu với khuôn mặt của học sinh tại thời điểm
điểm danh, quản lý người dùng - giáo viên thực hiện thao tác điểm danh
theo từng lớp học, xuất file CSV kết nối API với các phần mềm, ứng
dụng khác, thống kê báo cáo theo buổi học, lớp học.
ABSTRACT
Human face recognition is a technology widely used in people's
daily lives such as surveillance systems, access management, celebrity
information search, etc. There are many recognition methods. face to
improve performance, but to a greater or lesser extent, these methods
are facing challenges in terms of brightness, orientation, image size, or
the influence of environmental parameters.
Some features of “Student Attendance Software via facial
recognition
Kỷ yếu Hội thảo Khoa học: “An ninh Sinh viên trong thời kỳ Chuyển đổi số”
238
Keywords: facial
recognition,
attendance, face
comparison,
attendance
software, faceid
– AI.” achieved: Building a Menu interface, attendance interface,
designing an interface that allows handling main functions, designing
the main program interface to perform tasks, recognizing faces via
cameras (compatibility). with security cameras, classroom monitoring),
lesson management, classroom management, student information and
image management, accurate identification, by saving student images
in the database and projecting students' faces at the time of attendance,
user management - teachers perform attendance operations for each
class, export CSV files to connect API with other software and
applications, and report statistics by session or class.
1.
Giới thiệu
Những năm gần đây, với sự bùng nổ về công nghệ nhằm phục vụ nhu cầu về
học tập cũng như đời sống. Đồng hành với đó là công cuộc chuyển đổi số trong tất cả
ngành nghề nói chung và trong giáo dục nói riêng. Chuyển đối số ngành giáo dục đã
tạo ra kỷ nguyên mới, thời đại mà người dạy và người học được trao quyền để sử dụng
công nghệ. Các thành tựu công nghệ như Big data giúp lưu trữ mọi kiến thức lên
không gian mạng, IoT (Internet vạn vật) giúp theo dõi hành vi của học sinh, quản lý,
giám sát học sinh; hay Blockchain giúp xây dựng hệ thống quản lý thông tin và hồ sơ
giáo dục của học sinh, cho phép hợp nhất, quản lý và chia sẻ dữ liệu từ nhiều trường
học, ghi chép lại lịch sử học tập, bảng điểm của học sinh để đảm bảo thông tin dữ liệu
được đồng nhất, minh bạch.
Với lí do đó nhóm tác giả đã tìm hiểu và thực hiện giải pháp: Phần mềm Điểm
danh học sinh bằng nhận diện khuôn mặt sử dụng ngôn ngữ lập trình Python.
Khuôn mặt đóng vai trò quan trọng trong quá trình giao tiếp giữa người với
người, và cũng mang một lượng thông tin giàu có, chẳng hạn có thể xác định giới tính,
tuổi tác, trạng thái cảm xúc của người đó,… hơn nữa khảo sát chuyển động của các
đường nét trên khuôn mặt có thể biết được người đó đang muốn nói gì.
Trong hệ thống nhận dạng người thì quá trình nhận dạng khuôn mặt được đánh
giá là bước khó khăn và quan trọng nhất so với các bước còn lại của hệ thống. Do đó,
nhận dạng khuôn mặt là điều quan trọng và cần thiết.
2.
Cơ sở lý thuyết
2.1.
Ngôn ngữ lập trình và thư viện
Python là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, cấp cao, mạnh mẽ, được tạo ra
bởi Guido van Rossum. Python có cú pháp đơn giản và dễ sử dụng, do đó nó trở thành
một trong những ngôn ngữ lập trình nhập môn tốt nhất cho người mới bắt đầu.
Kỷ yếu Hội thảo Khoa học: “An ninh Sinh viên trong thời kỳ Chuyển đổi số”
239
Python có cấu trúc dữ liệu cao cấp mạnh mẽ và cách tiếp cận đơn giản nhưng
hiệu quả đối với lập trình hướng đối tượng. Cú pháp lệnh của Python là điểm cộng vô
cùng lớn vì sự rõ ràng, dễ hiểu và linh động, làm cho nó nhanh chóng trở thành một
ngôn ngữ lý tưởng để viết script và phát triển ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, ở hầu
hết các nền tảng.
Project OpenCV được bắt đầu từ Intel năm 1999 bởi Gary Bradsky. OpenCV
viết tắt cho Open Source Computer Vision Library. OpenCV là thư viện nguồn mở
hàng đầu cho Computer Vision và Machine Learning, và hiện có thêm tính năng tăng
tốc GPU cho các hoạt động theo real- time.
2.2.
Nguyên lý hoạt động
Theo tính năng và ứng dụng của OpenCV, có thể chia thư viện này thánh các
nhóm tính năng và module tương ứng như sau.
Hình 1: Xử lý và hiển thị Hình ảnh / Video/ I/O (core, imgproc, highgui)
Bước 1: Nhận diện khuôn mặt
Máy ảnh phát hiện và định vị hình ảnh của một khuôn mặt khi đối tượng đang
ở một mình hoặc trong một đám đông. Từ đó ghi nhận hình ảnh của đối tượng.
Bước 2: Phân tích khuôn mặt
Tiếp theo, hình ảnh khuôn mặt đối tượng được chụp lại và tiến hành phân tích.
Hầu hết công nghệ nhận diện khuôn mặt dựa trên hình ảnh 2D thay vì 3D vì nó có thể
khớp hình ảnh 2D với ảnh công khai trong cơ sở dữ liệu một cách thuận tiện và chính
xác hơn. Sau đó đưa vào phần mềm để tiến hành đọc hình dạng khuôn mặt của đối
tượng. Các yếu tố chính cần xử lý bao gồm khoảng cách giữa hai mắt, độ sâu của hốc
Kỷ yếu Hội thảo Khoa học: “An ninh Sinh viên trong thời kỳ Chuyển đổi số”
240
mắt, khoảng cách từ trán đến cằm, hình dạng của gò má và đường viền của môi, tai và
cằm. Mục đích là để xác định các điểm mốc chính trên khuôn mặt nhằm phân biệt
nhiều người khác nhau.
Bước 3: Chuyển đổi hình ảnh thành dữ liệu
Chuyển đổi ảnh chụp khuôn mặt thành một tập hợp thông tin kỹ thuật số (dữ
liệu) dựa trên các đặc điểm khuôn mặt của người đó. Những thuộc tính khuôn mặt sẽ
được xử lý dưới dạng các thuật toán và công thức, và mỗi người sẽ sở hữu một dữ liệu
khuôn mặt riêng biệt.
Bước 4: Tìm kết quả nhận diện khuôn mặt phù hợp
Bước tiếp theo tiến hành so sánh với cơ sở dữ liệu khuôn mặt sẵn có. Nếu
khuôn mặt được ghi lại khớp với một hình ảnh trong cơ sở dữ liệu, thì việc xác định
sẽ hoàn tất.
3.
Phương pháp nghiên cứu
3.1.
Thiết kế phần mềm
Hình 2: Giao diện quản lý của phần mềm
Hình 3: Giao diện chức năng của hệ thống
Kỷ yếu Hội thảo Khoa học: “An ninh Sinh viên trong thời kỳ Chuyển đổi số”
241
Hình 4: Giao diện quản lý học sinh
Hình 5: Giao diện điểm danh khuôn mặt
Hình 6: Giao diện quản lý lớp học
