Разработка алгоритма обнаружения лиц в защитной маске на основе методов компьютерного зрения и искусственного интеллекта

Султонов, Ансорхон Азизхонович Отделение информационных технологий (ОИТ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Цель данной работы – разработка алгоритмов и программных средств обнаружения лиц на видео-последовательности и выявления признаков наличия защитной медицинской маски на лице. Разработанный алгоритм позволяет обнаруживать лица и защитной медицинской маски на лице с помощью методы компьютерного зрения и технологий машинного обучения.

Ведение ……………………………………………………………………………………………………………14
1. Анализ предметной области ……………………………………………………………………………………………….15
1.1. Описание предметной области………………………………………………………………………………………..15
1.2. Машинное обучение ………………………………………………………………………………………………………..16
1.3. Глубокое обучение …………………………………………………………………………………………………………..16
1.4. Переобучение нейронных сетей и методы предотвращения переобучения ……………………18
1.5. Свёрточные нейронные сети …………………………………………………………………………………………..19
1.6. Системы распознавания лиц…………………………………………………………………………………………..23
1.7. Методы обнаружения лиц ……………………………………………………………………………………………….25
1.8. Метод Виолы-Джоса………………………………………………………………………………………………………..28
1.9. Методы предварительной обработки изображений ……………………………………………………….35
1.10. Методы распознавания лиц…………………………………………………………………………………………36
2. Разработка системы распознавания лиц в защитной маске ………………………………………………37
2.1. OpenCV ……………………………………………………………………………………………………………………………37
2.2. Dlib …………………………………………………………………………………………………………………………………..39
2.3. TensorFlow ……………………………………………………………………………………………………………………….40
2.4. NumPy ……………………………………………………………………………………………………………………………..40
2.5. Используемые архитектуры нейронных сетей ……………………………………………………………….41
2.6. Используемые наборы данных ……………………………………………………………………………………….43
2.7. Обработки кадров видеопотока ………………………………………………………………………………………45
3. Результаты тестирования модели ………………………………………………………………………………………49
3.1. Поворот вокруг вертикальной оси………………………………………………………………………………….53
3.2. Поворот вокруг оси Z ……………………………………………………………………………………………………..54
3.3. Критерии принятие решении модели ……………………………………………………………………………..54
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ………………………….56
4.1. Предпроектный анализ …………………………………………………………………………………………………..56
4.2. Технология QuaD…………………………………………………………………………………………………………….57
4.3. SWOT-анализ ………………………………………………………………………………………………………………….59
4.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………………………………………………64
4.5. Планирование управления научно-техническим проектом …………………………………………..67
4.5.1. План проекта ……………………………………………………………………………………………………………….67
4.5.2. Бюджет научного исследования ………………………………………………………………………………….69
4.5.2.1. Специальное оборудование для научных работ ………………………………………………………69
4.5.2.2. Основная заработная плата ……………………………………………………………………………………..70
4.5.2.3. Дополнительная заработная плата научно-производственного персонала …………….72
4.5.2.4. Отчисления на социальные нужды………………………………………………………………………….73
4.5.2.5. Накладные расходы …………………………………………………………………………………………………73
4.5.2.6. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …………………….74
4.6. Риски научно-исследовательского проекта ……………………………………………………………………74
4.7. Выводы по разделу «финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» ……………………………………………………………………………………………………………………75
5. Социальная ответственность ……………………………………………………………………………………………..77
Введение …………………………………………………………………………………………………………………………………….77
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………………………………78
5.2. Производственная безопасность ……………………………………………………………………………………..80
5.2.1. Отклонение показателей микроклимата от нормы…………………………………………………….81
5.2.2. Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………………………………………….83
5.2.3. Производственные шумы ……………………………………………………………………………………………87
5.2.4. Психофизиологические факторы ………………………………………………………………………………..88
5.2.5. Опасность поражения электрическим током ……………………………………………………………..88
5.2.6. Опасность возникновения пожара ………………………………………………………………………………89
5.3. Мероприятия и по снижению воздействия вредных производственных факторов ……….90
5.4. Экологическая безопасность …………………………………………………………………………………………..91
5.5. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………………………………92
5.6. Выводы по разделу «Социальная ответственность» ………………………………………………………94
Заключение ………………………………………………………………………………………………………………………………..95
Список использованных источников ………………………………………………………………………………………..96
Приложение А ………………………………………………………………………………………………………………………….100
Приложение Б. Исходный код процесса обучения и проверки моделей …………………………………118

Магистерская диссертация посвящена разработке методов и алгоритмов,
входящих в программный комплекс, осуществляющий распознавание
человеческих лиц с последующим выявлением признаков присутствия или
отсутствия защитной медицинской маски на лице. Данная работа реализовалась
с использованием методов машинного обучения, компьютерного зрения на
основе архитектуры искусственных нейронных сетей. Применения такой
технологии можно найти в системах контроля доступа в помещениях, контроль
доступа с помощью лиц, подсчет посещаемость групп лиц, проверка
безопасности на вокзалах и т.д. Более конкретная сфера применения данной
технологии — это обнаружение групп лиц, которые не соблюдают карантинных
мер, социальное дистанцирование и не носят защитные медицинские маски,
следовательно, разрешить или запретить им доступ в частных или
общественных местах.
С точки зрения актуальности исследования в рамках социальной
направленности результаты настоящего исследования позволят в значительной
степени упростить и ускорить процесс контроля доступа или допуска в
определенной территории или общественных местах таких как: метро,
аэропорт, университет и т.д.
В данном разделе будут рассмотрены вредные и опасные факторы,
которые оказывают влияние на рабочую деятельность персонала, рассмотрены
воздействия разрабатываемой программы на окружающую среду, исследованы
правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности при
чрезвычайных ситуациях.
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности

В результате данной работы были проведены исследования различных
алгоритмов обнаружения лиц и распознавание объектов. Был проведен анализ
актуальности разрабатываемого проекта, исследованы и изучены различные
эффективные методы и подходы, позволяющие определить правильность
получаемых результатов, а также была спроектирована система распознавания
лиц и обнаружения защитной маски на лице в видеопотоке. Данная система
использует в своей основе методы компьютерного зрения и машинного
обучения. Была рассмотрена проблема обнаружения масок, актуальная для
приложений мониторинга пандемии COVID-19. Изучены недостатки набора
данных для обнаружения масок, а также проведены эксперименты, при
проведении которых были рассмотрены: эффективность существующих
методов детектирования лиц в медицинских масках, реализации методов
распознавания, направленных на обнаружение правильно надетых масок,
качество работы существующих моделей обнаружения масок позволяющих
производить мониторинг в задаче борьбы с COVID-19.

Разработанная система может использоваться при решении различных
задач видео аналитики и имеет практическое применение в системах контроля
доступа и идентификации личности, а также для выявления лиц, нарушающих
санитарно-эпидемиологические требования.

Таким образом, поставленные задачи были полностью решены. Путем
расширения обучающей выборки более качественными изображениями и
увеличением времени обучения сверточной нейронной сети, можно добиться
высокой точности работы алгоритма. В дальнейшем планируется оптимизации
модели, в том числе путем изменения ее архитектуры.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету