Luận văn tiểu luận phương pháp nghiên cứu khoa học trong hệ thống nhận dạng mặt người

  • 25 trang
  • file .pdf
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MI NH
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
________________
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Đề tài:
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
TRONG HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI
Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH. Hoàng Kiếm
Học viên thực hiện: Từ Minh Dũng
Mã số: 10 11 010
TP. HCM, năm 2012
LỜI NÓI ĐẦU
Thế kỷ 20 và đầu những năm thế kỷ 21 loài người chứng kiến những thành tựu vĩ đại
của khoa học. Vai trò và tầm quan trọng của khoa học đối với Xã hội đã quan trọng nay
còn quan trọng hơn trong thời kỳ mới. Nắm được xu hướng vận động này, nhà nước ta
luôn chủ trương tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu khoa học, dùng khoa học làm
sức bật nâng cao vị thế của đất nước. Thời gian qua đã có nhiều thành tựu khoa học trong
nước nhưng nhìn chung vẫn còn nhiều hạn chế. Có nhiều công trình khoa học cấp nhà
nước được người dân ủng hộ, được sự quan tâm của lãnh đạo các cấp nhưng vẫn không
thành công. Điều này đã chứng tỏ phương pháp nghiên cứu khi thực hiện nghiên cứu một
công trình khoa học vô cùng quan trọng, là yếu quyết định sự thành công trong khoa học.
Về phần mình, khoa học cần thiết phải được nghiên cứu một cách khoa học, vấn đề
này được trình bày chi tiết trong môn học “Phương pháp luận nghiên cứu khoa học”. Mục
đính của môn học là làm rõ phương pháp nghiên cứu khoa học là gì và vận dụng nó trong
thực tế như thế nào. Trong bày báo cáo trình bày cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu
khoa học và vận dụng nó trên hệ thống Nhận dạng mặt người - lĩnh vực khoa học máy
tính.
Em xin chân thành cám ơn GS.TSKH Hoàng Kiếm đã truyền đạt những kiến thức quý
báu bộ môn “Phương pháp nghiên cứu khoa học” để có thể vận dụng trong các nghiên
cứu khoa học mà trước mắt là luận văn tốt nghiệp của bản thân.
Học viên: Từ Minh Dũng
Mục Lục:
CHƯƠNG 1:CƠ SỚ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ........ 3
I. VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT........................... 3
1.1. Khái niệm .................................................................................................................... 3
1.2. Phân loại...................................................................................................................... 3
1.3. Các tình huống vấn đề ............................................................................................... 3
1.4. Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học ......................................................... 4
1.5. Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng chế .............. 4
II. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH MỘT CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC .... 6
2.1. Thế nào là một nghiên cứu khoa học....................................................................... 6
2.2. Các tiêu chí cần đáp ứng trong nghiên cứu khoa học............................................ 6
2.3. Trình tự các bước cần tiến hành khi nghiên cứu khoa học ................................... 7
2.4. Các khó khăn gặp phải và cách khắc phục.............................................................. 9
2.5. Những điều nên không nên trong nghiên cứu khoa học...................................... 11
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CHO HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI ................................................................... 1
I. HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI .................................................................. 1
1.1. Khái niệm hệ thống nhận dạng mặt người.............................................................. 1
1.2. Cơ sở lý thuyết bài toàn nhận dạng mặt người....................................................... 2
II. PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO KHOA HỌC ĐƯỢC ÁP DỤNG
TRONG HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI.......................................................... 6
2.1. Nguyên lý phân nhỏ ................................................................................................... 6
2.2. Nguyên tắc kết hợp .................................................................................................... 6
2.3. Nguyên tắc vạn năng.................................................................................................. 7
2.4. Nguyên tắc đổi màu sắc............................................................................................. 7
2.5. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ........................................................................ 7
2.6. Nguyên tắc tách khỏi ................................................................................................. 7
CƠ SỚ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC
VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Khái niệm
Vấn đề khoa học (scientific problem) cũng được gọi là vấn đề nghiên cứu
(research problem) hoặc câu hỏi nghiên cứu là câu hỏi được đặt ra khi người
nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn giữa tính hạn chế của tri thức khoa học hiện có
với yêu cầu phát triển tri thức đó ở trình độ cao hơn.
Phân loại
Nghiên cứu khoa học luôn tồn tại hai vấn đề :
- Vấn đề về bản chất sự vật đang tìm kiếm
- Vấn đề về phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ về lý thuyết và thực tiễn
những vấn đề thuộc lớp thứ nhất.
Các tình huống vấn đề
Có ba tình huống : Có vấn đề , không có vấn đề, giả vấn đề được cho trong
hình dưới đây:
Hình 0.1: Sơ đồ phân loại
Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học
Có sáu phương pháp:
1) Tìm những kẻ hở, phát hiện những vấn đề mới
2) Tìm những bất đồng
3) Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường
4) Quan sát những vướng mắc trong thực tiễn
5) Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn
6) Cảm hứng : những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó.
Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng
chế
Có 5 phương pháp:
 Dựng Vepol đầy đủ
 Chuyển sang Fepol
 Phá vở Vepol
 Xích Vepol
 Liên trường
Có 40 thủ thuật:
 Nguyên lý phân nhỏ.
 Nguyên lý “tách khỏi”.
 Nguyên lý phẩm chất cục bộ.
 Nguyên lý (phản) bất đối xứng.
 Nguyên lý kết hợp.
 Nguyên lý vạn năng.
 Nguyên lý “chứa trong”.
 Nguyên lý phản trọng lượng.
 Nguyên lý gây ứng suất (phản tác động) sơ bộ.
 Nguyên lý thực hiện sơ bộ.
 Nguyên lý dự phòng.
 Nguyên lý đẳng thế.
 Nguyên lý đảo ngược.
 Nguyên lý cầu (tròn) hóa.
 Nguyên lý linh động.
 Nguyên lý giải (tác động) “thiếu” hoặc “thừa”.
 Nguyên lý chuyển sang chiều khác.
 Sử dụng các dao động cơ học.
 Nguyên lý hoạt động theo chu kỳ.
 Nguyên lý liên tục các tác động có ích.
 Nguyên lý “vượt nhanh”.
 Nguyên lý biến hại thành lợi.
 Nguyên lý quan hệ phản hồi.
 Nguyên lý sử dụng trung gian.
 Nguyên lý tự phục vụ.
 Nguyên lý sao chép.
 Nguyên lý “rẻ’ thay cho “đắt”.
 Thay thế sơ đồ (kết cấu) cơ học.
 Sử dụng các kết cấu khí và lỏng.
 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng.
 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ.
 Nguyên lý thay đổi màu sắc.
 Nguyên lý đồng nhất.
 Nguyên lý phân hủy hoặc tái sinh các phần.
 Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng.
 Sử dụng chuyển pha.
 Sử dụng sự nở nhiệt.
 Sử dụng các chất ôxy hóa mạnh.
 Thay đổi độ trơ.
 Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite).
CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH MỘT CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA
HỌC
Thế nào là một nghiên cứu khoa học
Nghiên cứu khoa học là hoạt động tìm kiếm, xem xét, điều tra hoặc thử
nghiệm để phát hiện ra những cái mới về bản chất sự vật, về thế giới tự nhiên và
xã hội, và để sáng tạo phương pháp và phương tiện kỹ thuật mới cao hơn, giá trị
hơn.
Các tiêu chí cần đáp ứng trong nghiên cứu khoa học
Một nghiên cứu khoa học cần đáp ứng ít nhất một trong các tiêu chísau đây:
- Phát hiện điều mới trong các quy luật và đặc tính của tự nhiên hoặc của xã
hội.
- So sách giữa hai hoặc nhiều hiện tượng của tự nhiên hoặc của xã hội để chỉ
ra sự giống nhau và khác nhau giữa chúng.
- Tìm kiếm phương pháp để giải quyết các khó khăn, trục trặc đang cản trở
sự phát triển của tự nhiên và xã hội.
- Thay đổi hoặc lợi dụng các hiện tượng tự nhiên hoặc xã hội để phục vụ tốt
hơn cho con người và môi trường xung quanh.
- Nghiên cứu các hiện tượng / công việc đã xảy ra / thực hiện trong quá khứ
để rút ra bài học cho hiện tại và tương lai.
- Dự đoán tương lai để có các hành động phù hợp trong hiện tại.
Trình tự các bước cần tiến hành khi nghiên cứu khoa học
Hình 0.2 Thứ tự các bước thực hiện khi tiến hành nghiên cứu khoa học
Bước 1: Mô tả các khó khăn trên thực tế
Trong thực tế khi gặp khó khăn thì lúc đó mới cần tiến hành nghiên cứu khoa
học với mục đích là giải quyết các khó khăn đó. Vậy có thể nói việc mô tả các khó
khăn đang gặp phải chính là sự mở đầu cho một nghiên cứu.
Bước 2: Tổng quan về các nghiên cứu liên quan
Đây là thời gian tìm hiểu xem vấn đề dự định nghiên cứu đã và đang được
nghiên cứu bởi các học giả khác chưa, ở mức độ nào qua đó có thể học những điều
hay và tránh được việc lặp lại trong nghiên cứu trước.
Bước 3: Xác định mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu là những dự định đặt ra để giải quyết được các khó khăn
đã chỉ ra ở bước 1. Nghiên cứu viên phải luôn bám theo các mục tiêu đã đề ra
trong suốt quá trình và phải hoàn thành chúng trước khi nghiên cứu được khép lại.
Các nghiên cứu hiện nay thường thể hiện rất rõ ràng phần này
Bước 4: Phương pháp nghiên cứu
Đây là phần chỉ ra hướng nghiên cứu mà nghiên cứu viên muốn tiến hành để
đạt được mục tiêu đề ra trong bước 3. Thông thường, các phương pháp thu thập dữ
liệu hay thí nghiệm và phân tích chúng phải được thể hiện rõ. Ngoài ra, các giả
thuyết và phạm vi nghiên cứu, kinh phí và thời gian cần thiết, các đề xuất dự định,
… cũng cần phải được chỉ ra một cách rõ ràng.
Bước 5: Dữ liệu thực tế hoặc giả định cụ thể
Dữ liệu là phần rất quan trọng trong nghiên cứu khoa học. Chúng có thể được
thu thập qua quá trình điều tra tại hiện trường hoặc là dữ liệu giả định thu được từ
thí nghiệm, mô phỏng. Những dữ liệu này có thể chỉ ra những phát triển của thực
tế trong quá khứ và hiện tại, qua đó có thể dự đoán tương lai, so sánh với lý
thuyết,…Thông thường, giai đoạn thu thập dữ liệu tiêu tốn rất nhiều thời gian và
tiền bạc của người nghiên cứu và sự chính xác của dữ liệu sẽ ảnh hưởng lớn đến
kết quả cuối cùng của nghiên cứu.
Bước 6: Phân tích dữ liệu hoặc chạy chương trình
Đến đây nghiên cứu khoa học s ẽ có 2 hướng đi. Một là phân tích các dữ liệu
thu thập được để có các kết luận cho những điều đã và đang xẩy ra trong thực tế,
từ đó có các đề xuất cho tương lai. Một cách khác là lập ra các chương trình máy
tính để mô phỏng, tính toán lý thuyết dựa vào hoặc so sánh với các dữ liệu thực tế.
Phần này thường liên quan tới các chuyên môn sâu nên chỉ có những người có
cùng lĩnh vực nghiên cứu mới hiểu và quan tâm đến.
Bước 7: Phát hiện hoặc đề xuất cái mới
Thường mỗi nghiên cứu khoa học sẽ tiến đến kết thúc sau khi một vài phát
hiện hoặc đề xuất mới được đưa ra. Những điều mới này chính là kết quả cuối
cùng của nghiên cứu có thể áp dụng làm cho thực tế hiện tại và tương lai tốt hơn
và phải thỏa mãn được các mục tiêu nghiên cứu đề ra trong bước 3.
Bước 8: Kết luận
Đây là phần cuối cùng và được độc giả chú ý đến trước tiên để xem kết quả
của nghiên cứu rồi sau đó mới đến các phần khác nếu có quan tâm. Từ “kết luận”
cũng đã thể hiện rõ ý nghĩa của nó. Từ “kết” có nghĩa là kết thúc, tổng kết. Người
nghiên cứu phải đúc kết lại toàn bộ nghiên cứu theo một trình tự khoa học và ngắn
nhất để người đọc có thể hình dung tổng thể toàn bộ quá trình. Từ “luận” là bình
luận các kết quả thu được về thực tế nghiên cứu xem tốt hay xấu, thỏa mãn hay
chưa thỏa mãn, … .
Ngoài phần kết luận, các nghiên cứu nên có thêm các phần bổ trợ như đề xuất
áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế, các nghiên cứu cần được tiến hành trong
tương lai, những hạn chế của nghiên cứu, … . Các phần bổ trợ này dùng để nhấn
mạnh phần nghiên cứu chính, thể hiện tính khả thi và khả năng áp dụng kết quả
đạt được để củng cố, làm tốt hơn thực tế hiện tại và tương lai.
Các khó khăn gặp phải và cách khắc phục
Thông thường, mọi nghiên cứu đều có khó khăn trong quá trình thực hiện do
nhiều nguyên nhân và người nghiên cứu phải nỗ lực giải quyết chúng để có được
thành công cuối cùng. Sau đây là một số khó khăn điển hình trong nghiên cứu
khoa học:
Mối quan hệ với thầy giáo hướng dẫn
Các giảngviên hướng dẫn thì mỗi người một tính, người thì khắt khe, người thì
dễ dàng, người thì chẳng để tâm đến sinh viên,… Nói chung họ là những người cá
tính và nhiều khi gây khó chịu cho sinh viên trong cuộc sống hàng ngày cũng như
trong nghiên cứu.
Thông thường các giáo viên thì cũng là con người và có các tính cách khác
nhau, nhưng nói chung là họ luôn thương sinh viên, chỉ có cách dạy bảo là khác
nhau thôi. Khi vượt qua được rào cản trong các yêu cầu và tính cách của giảng
viên hướng dẫn cũng chính là lúc ta đã học được trường phái nghiên cứu của họ.
Khó khăn trong thu thập dữ liệu thực tế
Các dữ liệu thực tế trong quá khứ và hiện tại thường rất khó xin được, đặc biệt
là các số liệu nhạy cảm, có liên quan tới các cơ quan khác. Để vượt qua khó khăn
này, việc đầu tiên là phải nghĩ đến điều này ngay trong giai đoạn thiết kế cách thu
thập dữ liệu để tránh các dữ liệu không thể có được. Nghĩa là nghiên cứu chỉ tập
trung đến các dữ liệu có sẵn hoặc có thể thu thập được. Ngoài ra, nguồn dữ liệu có
sẵn không chỉ một nơi mà thường có ở nhiều nơi khác nhau. Vì vậy người nghiên
cứu cần đa dạng cách thu thập dữ liệu, tập trung vào nhiều nguồn khác nhau.
Không xác định được hướng nghiên cứu
Nhiều người nghiên cứu phải loay hoay tìm hướng nghiên cứu trong thời gian
dài hoặc phải đổi đề tài và hướng nghiên cứu sau một thời gian. Điều này làm ảnh
hưởng đến toàn bộ quá trình nghiên cứu do thời gian và nguồn lực cho phép bị
giảm đi.
Thông thường trước khi bắt tay vào nghiên cứu cần phải đọc thật nhiều các
nghiên cứu có sẵn về chủ đề liên quan để có được hiểu biết tổng quan về lĩnh vực
đấy. Phần phương pháp nghiên cứu phải được chú ý đúng mức để chỉ ra các bước
tuần tự thực hiện của đề tài với mục đích đạt được mục tiêu đề ra ban đầu. Việc
tham khảo, tranh luận với giảng viên hướng dẫn, đồng nghiệp nghiên cứu, bạn bè,
… cũng rất quan trọng để củng cố, chỉnh sửa hướng nghiên cứu cho phù hợp.
Đăng báo không được chấp nhận hoặc phải đợi lâu
Gặp rất nhiều khó khăn trong việc đăng báo để đủ tiêu chuẩn tốt nghiệp. Thông
thường yêu cầu là bài báo quốc tế cũng tương đối khó cho nhiều người vì nhiều lý
do. Bài báo của hội thảo thì dễ hơn và nhiều người dễ dàng có được.
Thường các yêu cầu đầu tiên là phải đúng chủ đề của tạp chí đấy. Trước khi
gửi bài đi đăng thì cần phải kiểm tra xem bài báo có đúng chủ đề yêu cầu không,
đã có ai đăng nghiên cứu tương tự chưa, v.v… Một lời khuyên là nên gửi bài đến
tạp chí càng sớm càng tốt vì quá trình xem xét thường mất ít nhất là 6 tháng đến 1
năm. Ngoài ra nên viết bài theo các hướng khác nhau và gửi cho nhiều tạp chí vì
tiêu chí lựa chọn của các tạp chí thường khác nhau nên nếu may mắn thì sẽ được
một tạp chí chấp nhận cho đăng.
Khả năng tiếng Anh kém
Người Việt nói chung khả năng tiếng Anh kém hơn các nước khác nên cũng
gây ra nhiều khó khăn trong nghiên cứu và viết báo vì hầu hết tài liệu tham khảo
hoặc các hội thảo, tạp chí đều yêu cầu tiếng Anh cả.
Nên tìm kiếm những người nói tiếng Anh gốc để giúp chỉnh sửa bài viết. Một
cách nữa là lựa chọn những đoạn viết trong các sách báo đã đăng để đưa vào bài
viết của mình, nhưng sử dụng cho hợp lý với hoàn cảnh và chủ đề nghiên cứu.
Một lời khuyên nữa là câu văn cần đơn giản vì trong nghiên cứu khoa học một
đoạn viết chỉ có mục đích truyền đi ý nghĩa nghiên cứu. Không nên để một câu
văn là tập hợp của vài câu văn, nghĩa là chỉ nên có 1 chủ ngữ - vị ngữ và không
nên dài quá 3 dòng viết.
Bị áp lực, quá lo lắng, mất ngủ trong giai đoạn đầu nghiên cứu
Nhiều người nghiên cứu thường bị áp lực trong nghiên cứu và ảnh hưởng tới
cuộc sống hàng ngày như mất ngủ, lo lắng ra mặt, trầm cảm,… Những điều này
nếu xảy ra trong thời gian dài và lặp lại nhiều lần dễ gây ra các bệnh về thần kinh
hoặc tâm lý.
Hầu hết ai cũng bị áp lực lớntrong giai đoạn đầu nghiên cứu. Vì vậy dù có lo
lắng thêm nữa thì việc nghiên cứu cũng không thể tiến triển thêm được. Do đó khi
có biểu hiện của áp lực nghĩa là nghiên cứu đang đi vào hướng bế tắc. Lúc này nên
dừng nghiên cứu trong một thời gian ngắn để nghỉ ngơi, chơi thể thao, dành thời
gian cho gia đình và bạn bè,… để có thể tạm thời quên đi các khó khăn hiện tại.
Khi đã vượt qua giai đoạn áp lực này thì dành thời gian kiểm tra tổng thể nghiên
cứu để xác định lại hướng đi cho đúng hơn và có thể xin ý kiến của giảng viên
hướng dẫn.
Những điều nên không nên trong nghiên cứu khoa học
Khi tiến hành nghiên cứu khoa học, việc định hướng ban đầu và chỉnh sửa
hướng đi là rất quan trọng cho thành công cuối cùng. Có nhiều điều nên làm
nhưng cũng có nhiều điều không nên làm.
Sau đây là một số lưu ý quan trọng về việc cần làm gì và không cần làm gì:
Trung thực trong nghiên cứu
Nghiên cứu khoa học phải phản ánh trung thực và đầy đủ các kết quả, phát
hiện, dẫu rằng chúng có thể không giống với các dự định ban đầu. Việc che đậy
những thiếu sót, sai lầm hay sửa đổi dữ liệu, kết quả phải tuyệt đối không bao giờ
được cho phép. Trích dẫn, số liệu lấy từ các nghiên cứu khác cần phải chỉ rõ
nguồn gốc để thể hiện chúng là tài liệu tham khảo, không phải kết quả của nghiên
cứu này và cũng là cách tôn trọng những nghiên cứu trước.
Ứng xử có đạo đức trong nghiên cứu
Có những điều nếu người nghiên cứu làm hoàn toàn không phạm luật nhưng
không có tính đạo đức nghề nghiệp, vì vậy nên tránh nếu có thể. Phạm phải điều
cấm này có thể vô tội trước pháp luật, nhưng sẽ bị lên án, coi thường bởi đồng
nghiệp, bạn bè và bị day dứt lương tâm. Điều này sẽ làm ảnh hưởng tới uy tín của
người nghiên cứu, thái độ nghi ngờ và thiếu hợp tác của mọi người, dẫn đến việc
gặp phải nhiều khó khăn, ảnh hưởng tới chất lượng của các nghiên cứu sau này.
Chọn đề tài nghiên cứu hợp lý
Nên tiến hành các nghiên cứu có tính thực tiễn cao, có thể áp dụng vào thực tế
để tạo ra lợi ích cho bản thân và xã hội. Không nên tiến hành những nghiên cứu vô
bổ, tốn kém nhưng lợi ích thấp, mục đích để đánh bóng tên tuổi chứ không có ý
nghĩa khoa học và kinh tế,… Thông thường sức nghiên cứu đến mức nào thì nên
tiến hành nghiên cứu ở mức đấy mà thôi, theo kiểu “tuổi nhỏ làm việc nhỏ”, đừng
tiến hành những dự án quá tham vọng vượt quá khả năng, thời gian và nguồn tài
chính cho phép. Một số ví dụ điển hình trong việc chon hướng nghiên cứu sai như:
chọn đề tài mà kết quả chỉ có thể áp dụng sau 20-50 năm nữa do hạn chế về kinh
tế, xã hội và kỹ thuật. Có nghiên cứu lại đề xuất các ý tưởng mới với các yêu cầu
thực hiện tốn kém hơn nhiều lần so với giải pháp đã có hiện tại. Nhiều nghiên cứu
sinh lại thực hiện đề tài quá tham vọng, dẫn đến việc không hoàn thành đúng hạn
và phải gia hạn, tốn kém thời gian và tiền bạc.
Thời gian nghiên cứu
Hiện vẫn còn chưa rõ ràng về việc tiêu tốn thời gian thế nào là hợp lý trong
nghiên cứu khoa học. Nhiều người dành quá nhiều thời gian cho nghiên cứu do
vậy phải giảm thời gian nghỉ ngơi. Ngược lại, có nhiều người dành rất ít thời gian
cho nghiên cứu. Vì vậy các nghiên cứu cần phải được tiến hành liên tục và không
có nhiều gián đoạn dài để tránh tốn thời gian cho việc tái khởi động và xem xét lại
các phần đã làm. Dẫu rằng chưa có nghiên cứu chính thức nào trong nghiên cứu,
nhưng có thể coi như giống thời gian làm việc của người lao động và đã được
kiểm chứng qua nhiều thời đại. Thời gian nghiên cứu thì khoảng 8-10 t iếng 1 ngày
và 5 ngày 1 tuần là hợp lý.
Ngoài ra, người nghiên cứu còn cần thời gian cho ngủ 8 tiếng, các sinh hoạt cá
nhân và giải trí 8 tiếng.
Tránh hao phí thời gian vô ích
Quãng đời nghiên cứu rất ngắn nên tránh hao phí thời gian nghiên cứu (8 tiếng
1 ngày) vào những việc vô ích. Nhiều người tốn quá nhiều thời gian trên phòng
nghiên cứu cho các việc vô bổ như chat, xem phim, ngủ, nghe nhạc, tán chuyện,
… dẫu rằng những việc đó có thể làm vào 16 tiếng còn lại trong ngày. Một số
người khác lại hay bị gián đoạn nghiên cứu do phải ra ngoài để làm thêm, hoạt
động xã hội, du lịch,… Những thời gian vô ích đấy cần phải tránh trong thời gian
8 tiếng nghiên cứu. Cần nhớ rằng bạn là người nghiên cứu nên mục đích đầu tiên
và quan trọng nhất là nghiên cứu, các hoạt động khác chỉ là phụ mà thôi. Ngoài ra,
người nghiên cứu đã có 16 tiếng 1 ngày và 2 ngày cuối tuần để giải quyết các hoạt
động yêu cầu của bản thân và xã hội.
Công bố kết quả nghiên cứu
Các kết quả nghiên cứu cần được công bố nhiều nhất và sớm nhất có thể. Đây
chính là cách thông báo cho ra công chúng những gì đề tài nghiên cứu đã thực
hiện để nhận được các phê bình, nhận xét phục vụ cho việc hoàn thiện nghiên cứu
hơn nữa. Việc công bố rộng rãi là cách chứng minh sự trung thực, không cóp
nhặttừ nghiên cứu khác hoặc cũng là cách đóng góp trở lại cho khoa học, giúp
những người đi sau có tài liệu tham khảo và trả ơn những người đi trước mà đề tài
đã tham khảo đến. Đôi khi cũng có một số nghiên cứu không công bố hoặc luôn cố
gắng giữ bí mật kết quả do nhiều lý do. Tuy nhiên khi nghiên cứu qua đi thì kết
quả của nghiên cứu đấy đã không được áp dụng do không ai biết đến và gây lãng
phí về mặt khoa học.
Giảng viên hướng dẫn
Như đã nói ở trên thì các giảng viên mỗi người một tính cách do vậy mối quan
hệ với giảng viên không phải lúc nào cũng tốt đẹp cả. Một điều nên tránh là gây ra
xung đột với giảng viên hướng dẫn vì dẫu có kết quả thế nào thì nghiên cứu sinh
sẽ vẫn là người chịu thiệt thòi nhất. Một khi bạn đã chấp nhận giảng viên là người
hướng dẫn thì bạn bắt buộc chịu sự hướng dẫn của họ, dù đúng hay sai. Thông
thường khoảng thời gian nghiên cứu không dài, trung bình khoảng 3 năm, nên sự
chịu đựng là chấp nhận được. Điều quan trọng là bạn có thể nhận ra được những
điều chưa đúng để khi trở thành người nghiên cứu độc lập bạn tránh được.
Bảo vệ kết quả nghiên cứu
Khi nghiên cứu chưa hoàn thành và chưa được công bố, người nghiên cứu nên
có những biện pháp cần thiết để bảo vệ những thông tin nhạy cảm hoặc những kết
quả có thể bị sử dụng bởi người khác. Điều này là cần thiết để tránh những điều
đáng tiếc sau này có thể dẫn đến tranh chấp không cần thiết. Ngoài ra, việc lưu giữ
số liệu cần được làm theo định kỳ và cất giữ ở ít nhất 2 nơi để tránh việc mất dữ
liệu trong máy tính hoặc các bản in ra. Việc xuất bản, ấn hành hay đăng báo cũng
là cách tốt để đỡ mất công trong việc bảo vệ dữ liệu hoặc các kết quả nghiên cứu.
Dịch tài liệu nước ngoài
Nhiều người nghiên cứu chỉ đơn thuần dịch tài liệu nước ngoài, sửa đổi chút ít
và coi như đấy là nghiên cứu của chính họ. Vậy câu hỏi đặt ra là đấy có phải các
nghiên cứu khoa học không hay chỉ là những sự cóp nhặt, ăn cắp của người khác?
Những hành vi đó không phải là các nghiên cứu khoa học vì những người đó
không hề có nghiên cứu, không có mục tiêu rõ ràng và cũng không giải quyết
được khó khăn của thực tế. Những bài dịch đấy chỉ có tác dụng phổ biếnkiến thức
và hướng vào những độc giả kém hiểu biết hơn.
ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC CHO HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT
NGƯỜI
HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI
Khái niệm hệ thống nhận dạng mặt người
Hệ thống nhận dạng mặt người là một hệ thống nhận đầu vào là một ảnh hay
một video (chuỗi các ảnh), qua quá trình xử lý, hệ thống xác định được người nào
trong ảnh (nếu có) là người mà hệ thống đã biết hoặc người lạ.
Nhận dạng mặt người ngày càng được sử dụng rộng rãi. Nếu cách đây khoản
một thập kỷ chỉ thấy các kỹ thuật dò tìm khuôn mặt sử dụng trong các thiết bị giải
trí thì ngày nay nhiều hệ thống nhận dạng mặt người ra đời giữ vai trò quan trọng
như: hệ thống chấm công bằng khuôn mặt (hệ thống FaceID), các hệ thống an ninh
tự động cảnh báo khi có người lạ xâm nhập vào khu vực cấm (hệ thống SmartHD
của Panasonic), hệ thống nhận dạng tội phạm (các thiết bị thu hình lấp đặt ở nơi
công cộng truyền hình ảnh về trung tâm xử lý, hệ thống sẽ đưa ra thông báo khi
phát hiện đối tượng là tội phạm cần truy tìm) (ví dụ như hệ thống nhận dạng tội
phạm sử dụng ở Lodon, Chicago, hệ thống nhận diện tội phạm sử dụng tại
Oly mpic Bắc), và gần đây là nhận dạng khuôn mặt trong các hệ thống nhà thông
minh hứa hẹn nhiều tiềm năng trong tương lai gần …
Hệ thống nhận dạng mặt người cơ bản gồm có các thành phần:
- Thiết bị thu hình: Thu thập hình ảnh đưa về trung tâm xử lý.
- Một cơ sở dữ liệu gồm hình ảnh và các thông số đặc trưng của ảnh người
mà hệ thồng cần nhận dạng.
- Cơ sở lý thuyết và các thuật toán xử lý nhận dạng. Thành phần này quyết
định tốc độ và độ chính xác của hệ thống nhận dạng mặt người.
- Thiết bị hiển thị kết quả nhận dạng.
Cơ sở lý thuyết bài toàn nhận dạng mặt người
Nhìn chung một hệ thống nhận dạng mặt người đều trải qua các bước.
- Phát hiện khuôn mặt (Face detection)
- Phân đoạn khuôn mặt (Face alignment)
- Rút trích đặc trưng (Feature extraction)
- So khớp, phân lớp (Face classification)
Để một hệ thống nhận dạng mặt người hiệu quả ngoài các giai đoạn nêu trên
còn có giai đoạn tiền xử lý ảnh đầu vào. Như vậy sơ đồ một hệ thống nhận dạng
mặt người như sau:
Giai đoạn tiền xử lý:
Ảnh chụp có thể ở các điều kiện khác nhau, dẫn đến độ sáng, độ tương
phản, màu hiển thị cũng khác nhau. Quá trình tiền xử lý nhằm nâng cao
chất lượng ảnh, chuẩn hóa dữ liệu, kích thước ảnh, chuyển ảnh các ảnh về
cùng một mức độ sáng, tương phản và cùng hệ màu. Việc chuẩn hóa cũng
khiến độ lệch giữa 2 điểm ảnh được giảm xuống làm quá trình rút đặc trưng
thêm chính xác. Tiền xử lý chủ yếu sử dụng các kỹ thuật xử lý ảnh (cân
bằng sáng, tách ngưỡng, bó cụm, histogram …)
Giai đoạn phát hiện khuôn mặt
Ảnh không chỉ có mặt người mà còn chứa hình nền. Phát hiện khuôn
mặt là xác định xem trong ảnh có khuôn mặt hay không, nếu có thì khuôn
mặt nằm ở đâu trong ảnh, nghĩa là phải tách khuôn mặt ra khỏi ảnh nền. Có
nhiều phương pháp cho bài toán phát hiện mặt người:
- Phương pháp phát hiện mặt người dựa trên màu da: mặc dù những
người khác nhau thì màu da khác nhau nhưng rất nhiều nghiên cứu
chỉ ra rằng sự khác nhau này phần lớn là do sự khác nhau về cường
độ ánh sáng giữa chúng hơn là về thành phần màu da, từ đó ta có
thể xác định màu da của con người nằm ở một dãy màu cố định.
Kết hợp việc tra trong bảng màu của từng điểm ảnh kết hợp với kỹ
thuật phân vùng và các kết quả nghiên cứu về độ tương quan giữa
chiều rộng và chiều cao khuôn mặt người sẽ xác định được có mặt
người trang ảnh hay không.
- Phát hiện mặt người dựa trên các đặc trưng Haar-like: tạo tập huấn
luyện dựa vào các đặc trưng haar like sau đó dựa vào tập huấn
luyện này để phát hiện khuôn mặt. Để làm như được vậy, ảnh đầu
vào trước hết phải được xám hóa, s au đó cho một hoặc nhiều hình
chữ nhật chứa đặc trưng haar-like chạy khắp bức ảnh, những chỗ
khác biệt sẽ được lưu trữ lại. Tập hợp hàng nghìn điểm khác biệt
của hàng trăm khuôn mặt khác nhau sẽ cho ta một tập dữ liệu dùng
cho việc phát hiện mặt người
Phân đoạn khuôn mặt (chuẩn hóa khuôn mặt)
Khuôn mặt xuất hiện trong ảnh với nhiều hình dáng, điệu bộ khác nhau,
có thể nghiêng, có thể bị che khuất một phần dẫn đến việc chuẩn hóa khuôn
mặt là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả của việc nhận dạng. Nếu việc
chuẩn hóa không đạt kết quả tốt thì việc rút trích đặt trưng sẽ không được
như mong muốn dẫn đến độ chính xác của giai đoạn so khớp giảm xuống,
từ đó, kéo theo độ chính xác của hệ thống nhận dạng bị thấp. Ngược lại,
nếu việc chuẩn hóa đạt được kết quả tốt thì việc trích chọn đặc trưng đạt
hiệu quả cao hơn, kết quả của giai đoạn so khớp cũng sẽ tăng lên và độ
chính xác của hệ thống nhận dạng tăng lên. Các phươn pháp chuẩn hóa mặt
người:
- Mô hình dáng điệu tích cực: Dáng điệu là một tập hợp các điểm
được đánh dấu trên hình ảnh bởi các chuyên gia để biểu diễn dáng
điệu của một đối tượng. Chuẩn hóa mỗi h ình ảnh là thực hiện các
phép biến đổi sao cho tổng khoảng cách của các ảnh đến ảnh trung
bình là nhỏ nhất.
Rút trích đặc trưng
Hệ thống nhận dạng mặt người thường hải xử lý trên một cơ sở dữ liệu
ảnh lớn về số lượng và kích thước. Quá trình rút trích đặc trưng nhằm giảm
số chiều của không gian dữ liệu bằng cách loại bỏ bớt những thành phần
(chiều) dư thừa trong dữ liệu sao cho lượng thông tin sau khi rút trích vẫn
đảm bảo các đặc trưng của dữ liệu ban đầu, rút trích đặc trưng tốt làm giảm
chi phí và tăng độ chính xác cho quá trình so khớp phía sau. Cách phương
pháp sử dụng để rút trích đặc trưng:
- Phương pháp PCA (Principal Co mponents Analysis): Phương pháp
PCA giúp cho việc phân lớp hay xác định đối tượng bằng cách làm lộ rõ
những điểm tương đồng và khác biệt trong dữ liệu của các đối tượng.
Thông qua quá trình phân tích tập dữ liệu của các đối tượng, phương
pháp PCA cố gắng thể hiện các đối tượng từ một không gian dữ liệu lớn
sang một không gian dữ liệu nhỏ hơn có thể kiểm soát được sao cho sự
mất mát thông tin dữ liệu của đối tượng là nhỏ nhất. Từ kết quả thu
được, các tác vụ tiếp theo như phân lớp, nhận diện sẽ được thực hiện
với chi phí thấp hơn và không gian cần để lưu trữ các đối tượng cũng sẽ
giảm bớt.
- Phương pháp LDA (Linear Discriminant Analysis): Mục tiêu của
phương pháp LDA là cố gắng thu nhỏ khoảng cách của các phần tử
trong lớp so với tâm của lớp đó đồng thời tăng khoảng cách giữa các lớp
với nhau
So khớp, phân lớp:
Là giai đoạn cuối cùng trong bài toán nhận dạng mặt người. Từ ảnh đầu
vào, hệ thống thực hiện quá trình trình bày bên trên, đưa ra dữ liệu đặc
trưng của ảnh, so sánh đặc trưng này với đặc trưng của toàn bộ ảnh trong cơ
sở dữ liệu nhận dạng. Dựa vào khoản cách so sánh hệ thống xác định người
nào trong ảnh (nếu có) là người mà hệ thống đã biết hoặc người lạ. Thường
dữ liệu đặc trưng được thể hiện bằng một vector nên có thể dùng khoảng
cách Eclic giữa hai vector để phân lớp, ngoài ra người ta cũng có thể dùng