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!

    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    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
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету