Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Разработка нейронной сети для решения задачи идентификации биометрических признаков человека

Работа №119533

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

информатика

Объем работы50
Год сдачи2019
Стоимость4300 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
110
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ 8
1.1 Ведение в теорию распознавания образов 8
1.2 Методы машинного обучения, распознавания образов и компьютерного
зрения 11
1.3 Архитектура искусственной нейронной сети 15
1.4 Обоснование выбора типа нейронной сети 18
1.5 Обучение нейронных сетей 22
1.6 Современные гибридные архитектуры глубокого обучения 24
1.7 Сравнение библиотек глубоко обучения 25
1.8 Алгоритм эмоциональной системы кодирования лицевых движений для
распознания эмоций человека 26
2 АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 30
2.1 Архитектура библиотеки EmguCV 30
2.2 Архитектура свёрточной нейронной сети 31
3 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММЫ 36
3.1 Разработка нейронной сети программными средствами 36
3.2 Обучение и проверка обученности нейронной сети 37
3.3 Апробация работы реализованной нейронной сети 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 43
ПРИЛОЖЕНИЕ А Таблица кодов двигательных единиц и двигательных дескрипторов 45


В современных система по распознаванию биометрических признаков человека есть ряд не решенных задач. Одна из таких проблем — это их точность распознавания.
Требуется построить нейронную сеть с точностью распознавания более 80%.
Структуру построенной нейронной сети необходимо оптимизировать: для заданного объекта и регулятора найти оптимальное число слоев нейронов в каждом слое и оптимальную функцию активации.
Нейронная сеть должна во время своей работы обеспечивать требуемое качество распознание объектов.
Для распознавания образов по фотографии в данный момент используют системы использующие технологии искусственного интеллекта (англ. Artificial Intelligence) иногда сокращают до ИИ (англ. Сокращение AI). Алгоритмы имитирующие искусственный интеллект способны запоминать и обучатся так же как это делают живые организмы.
Такие алгоритмы используются в разных сферах деятельности, а не только в задачах по распознаванию образов по фотографиям к примеру, в науке алгоритму нашлось место в нахождении новых материалов. Точность таких систем по последним данным достигает 80% в сравнении у ученых точность нахождения новых материалов составляет около 30%. Система обучалась на данных которые предоставили ученые и смогла не только не хуже работать, а почти утроила точность нахождения по сравнению с человеком. Место для ИИ нашлось и в сфере бизнеса так по данным аналитического агентства Gartner внедрение искусственного интеллекта помогло улучшить качество обслуживания клиентов и заработало компаниям внедривших ИИ к себе в сумме на 700 миллиардов долларов США. Не отстают и системы развлечений где алгоритмы искусственного интеллекта подбирают фильмы музыку или компьютерные игры по вкусу определенного пользователя основываясь на его прошлых запросах.
Способность распознание образов по фотографиям получила широкое распространение в таких сферах как медицина ИИ используется для распознания легочных болезней по снимку конечно в данный момент окончательное решение все еще стоит за врачом, но они существенно помогли снизить нагрузку на врачей, в машина строение ИИ встраиваются в системы автопилотирования машин на дорогах общего пользования, в сфере безопасности ИИ помогают идентифицировать человека, пытающегося получить доступ.
Актуальность выбранной тематики заключается в распознавание человека, и попытка определить его эмоционального состояния с целью обеспечение безопасности граждан.
Современные нейронные сети, к сожалению, не способны распознавать образы со 100% точностью. Если и появляются такие сети, то они скорей всего работают с идеальным исходным изображением. Здесь есть ряд подводных камней:
• Объект распознания виден не полностью, он может быть под углом;
• Изображение содержит шумы, которые сбивают сеть.
В рамках данной выпускной бакалаврской работе стояла задача разработки системы по распознаванию образа человека и предложить методы которые могут помочь в решении повышения эффективности работы системы.
Объектом исследования бакалаврской работы является программное обеспечение по распознаванию биометрических признаков человека. Предмет исследования бакалаврской работы является распознавание человека.
Целью данной работы является создание нейронной сети по распознаванию биометрических признаков человека.
Для достижения поставленной цели нужно требуется решить следующие задачи:
1. Рассмотреть существующие алгоритмы по обучении алгоритма по распознаванию образов в сфере компьютерного зрения, провести анализ уже существующих решений на рынке.
2. Подробно расписать метод, который будет решать поставленную задачу.
3. Реализовать выбранный метод на языке программирования высокого уровня.
4. Проанализировать эффективность работы приложения. Предложить пути решения возможных проблем.
5. Сравнить результаты системы по распознанию образов с теми, что уже представлены на рынке.
Система по распознаванию человека по биометрическим признакам может работать для обеспечения безопасности отдельных объектов или для поиска преступников на улице.
Классические алгоритмы построения программ не помогут при создании программ по определению биометрических признаков человека. Так как потребовалось бы хранить огромное количество информации, и оно бы не гарантировало работу приложения. Здесь на помощь приходят нейронные сети и их способность абстрагировать данные и выдавать результат, максимально подходящий нам. Остается лишь проблема с точностью определения.
Данная работа содержит: введение, три основные главы и заключение.
Во введении описывается актуальность выбранной темы, формулируются цель и задачи исследования, указываются объект и предмет исследования. Первая глава посвящена исследованию теоретических вопросов, этапам исторического развития нейронных сетей. Во второй главе дается описание архитектуры необходимого инструментария. В заключении подведены итоги и сделаны выводы исследования

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была выполнена задача по реализации программного обеспечения распознавания образов человека. Было произведено обучение и распознаны лица человека. В рамках бакалаврской работы так же было продемонстрировано распознание человека с web-камеры устройства.
Система была протестирована и обнаружено что при хорошем освещение программе не составляет особо большого труда определить лицо человека, но в случае недостатка света программа теряет лицо. Также было выяснено что лицо обнаруживается если система видит два глаза нос и губы если человек повернут в профиль система не может определить на изображении такое лицо.
Была написана программа в основе которой лежит сверточная нейронная сеть, работающая с черно- белыми изображениями. Программа также имела методы по переводу изображения из цветного в черно-белое. Такой подход позволил обрабатывать в три раза меньше данных, так как в случае цветного изображения нужно было бы работать с каждым цветом отдельно. Сеть была успешно пред обучена на выборке изображений количество которых превышало 9000 экземпляров. Для подбора нужных значений весов. Результатом обучения стала точность распознавания в 90%. При изучении вопроса точности сверточных нейронных сетях мною были обнаружены цифры от 90 до 95% точности. Точность программы в 90% считаю достаточно приемлемым результатом. Также для повышения точности можно создавать 3D модель векторного представления лица и поворачивать угол наклона фотографии с целью выравнивание угла наклона головы если таков присутствует.
Время обработки одного изображения в среднем составляет 1,2-1,3 секунды. При поиске информации по сверточным нейронным сетям. Была обнаружена информация об обработке одного изображения раз в секунду. Для повышения этого результата можно опробовать ввести слой дропаут в нейронную сеть.
Для повышения качества распознавания человека можно дополнительно реализовать систему по распознаванию голоса. По причине того, что звук также, как и изображение можно собирать дистанционно. Основой системы по распознаванию голоса также может служить сверточная нейронная сеть. Такую систему предлагается реализовать на основе проверки амплитуды звука.
В системе которой присутствуют две разные проверки по идентификации должны помочь повысить точность с превышением значения в 90%.
В ходе работы над бакалаврской работой были обнаружены проблемы с точностью распознавания объектов и предложены способы их решения.
Поставленные задачи в рамках выпускной квалификационной работы считаю выполненными успешно.



1. Ворона В.А., Костенко В.О. Биометрические технологии
идентификации в системах контроля и управления доступом // Computational nanotechnology. 2016. №3. URL: https://cyberleninka.rU/article/n/biometricheskie- tehnologii-identifikatsii-v-sistemah-kontrolya-i-upravleniya-dostupom (дата
обращения: 20.02.2019).
2. Габриелян Б. А. Нейросетевой метод выделения и распознавания
лиц // Известия ЮФУ. Технические науки. 2006. №9-1. URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/neyrosetevoy-metod-vydeleniya-i-raspoznavaniya- lits(дата обращения: 20.02.2019).
3. Dixon J. Mastering .NET Machine Learning. USA: Packt Publishing, 2016. ISBN 978-1785888403.
4. BradskiG,KaehlerA. Learning OpenCV: Computer Vision with the OpenCV Library. Издательство: O’Reilly Media, 2008 г. ISBN: 0596516134
5. C# Guide | Microsoft Docs [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/
6. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. 2 издание.
Издательство: Вильямс, 2016 г. ISBN: 978-5-8459-2069-0
7. Jeffrey Richter CLR via C#: Developer Reference, US.: Published by Microsoft Press, 2012.- 896c. - ISBN-13: 978-0735667457
8. Allen Jones, Adam Freeman Технология программирования и программная инженерия: Developer Reference, US.: Published by Microsoft Press, 2002.- 576с. - ISBN-13: 978-0735617797
9. From Zero to Hero in Json with C# [Электронный ресурс]. Режим
доступа: https://www.c-sharpcorner.com/article/from-zero-to-hero-in-json-with-c-
shar/
10. OpenCV: OpenCV Tutorials [Электронный ресурс]. Режим доступа: https: //docs.opencv.org/master/d9/df8/tutorial_root.html
11. What is the Azure Face API? [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.microsoft.com/id-id/azure/cognitive-services/face/overview
12. Екатерина Лаврищева Технология программирования программная инженерия: учебник для вузов, М.: Издательство Юрайт, 2017.¬432с. - ISBN 978-5-9916-8275-6
13. Биометрия [Электронный ресурс]. Режим доступа:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1 %82%D 1 %80%D0%B8%D 1 %8F
14. Система распознавания лиц Face-Интелект [Электронный ресурс]. Режим доступа: https: //www.itv.ru/products/intellect/faceintellect/
15. Facial Recognition System [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Facial_recognition_system
16. Amazon Rekognition [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://aws.amazon.com/rekognition/
17. Face-Recognition Using OpenCV: A step-by-step guide to build a facial
recognition system [Электронный ресурс]. Режим доступа:
https://hackernoon.com/face-recognition-using-opencv-a-step-by-step-guide-to-build- a-facial-recognition-system-8da97cd89847
18. Face Detection and Recognition in C# using EmguCV 3.0 (OpenCV
Wrapper) - Part 1 « Ahmed's Blog [Электронный ресурс]. Режим доступа:
https://ahmedopeyemi.com/main/face-detection-and-recognition-in-c-using-emgucv- 3-0-opencv-wrapper-part-1/
19. Paul Kimmel LINQ Unleashed: for C# (Volume 1): Developer Reference, US.: Published by Sams Publishing, 2008.- 552с. - ISBN-13: 978¬0672329838
20. Jon Skeet C# in Depth, 3rd Edition Third Edition: Developer Reference, US.: Published by Manning Publications, 2013.- 616с. - ISBN-13: 978-1617291340
21. Биометрия [Электронный ресурс]. Режим доступа:
https://en.wikipedia.org/wiki/Biometrics


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ