ThS37 019 phục hồi thông tin từ dữ liệu quan sát bằng thuật giải di truyền

I H C KHOA H C T

NHIÊN THÀNH PH

KHOA CÔNG NGH
MÔN CÔNG NGH

H

CHÍ MINH

THÔNG TIN
TRI TH C

²²²
Lê Minh – 0012158
Ph m H u Lê Qu c Ph c – 0012169

PH C H I THÔNG TIN T

D

LI U

QUAN SÁT B NG THU T GI I DI
TRUY N
LU N V N C

NHÂN CÔNG NGH

Giáo viên h

ng d n

TS. Nguy n

ình Thúc

THÔNG TIN

Niên khóa 2000-2004

Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

I C M

N

Chúng em xin chân thành cám n Khoa Công Ngh Thông Tin,
tr

ng

i H c Khoa H c T

Nhiên Thành ph H Chí Minh

u ki n cho chúng em th c hi n

tài lu n v n t t nghi p này.

Chúng con xin g i l i bi t n sâu s c
ch m sóc, nuôi d y chúng con thành ng
Chúng em xin chân thành cám
n tình h

ã t o

n ông bà, cha m

ã

i.
n th y Nguy n

ình Thúc

ã

ng d n, ch b o chúng em trong su t th i gian th c hi n

tài.
Chúng em xin chân thành cám n các th y cô trong Khoa Công
Ngh Thông Tin ã t n tình gi ng d y, trang b cho chúng em nh ng
ki n th c quí báu trong b n n m h c v a qua.
c dù chúng em ã c g ng hoàn thành lu n v n trong ph m
vi và kh n ng cho phép nh ng ch c ch n s không tránh kh i nh ng

thi u sót. Chúng em kính mong nh n

c s c m thông và t n tình

ch b o c a th y cô và các b n.
Nhóm sinh viên th c hi n:
Lê Minh - Ph m H u Lê Qu c Ph c

-2Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

I GI I THI U
Máy tính ngày nay ã tr thành m t trong nh ng công c quan
tr ng. Có
c

c

u ó là do máy tính có hai

m m nh ch y u là

x lý và kh n ng l u tr . S phát tri n c a Trí tu Nhân t o

làm cho máy tính càng thông minh h n. K t h p v i nh ng kh n ng
ang ngày càng hoàn thi n c a máy tính, các
Nhân t o có m t

ng d ng c a Trí tu

kh p m i n i và ang d n làm thay

i cu c s ng

a chúng ta.
n thân Trí tu Nhân t o bao g m nhi u l nh v c nghiên c u
nh nh : H chuyên gia, Nh n d ng, X
gi i di truy
ã

t

ã và

, m i l nh v c khi

c áp d ng vào trong th c t

c m t s thành t u nh t
ang là m t công c

lý nh, M ng N ron, Thu t
u

nh. Riêng Thu t gi i di truy n

m nh m

c áp d ng r ng kh p, t

ph c v cho h c t p (s p x p th i khóa bi u, t i

u hóa hàm s

gi i trí (nâng cao tính trí tu

n ng d ng trong

công nghi p
thi t k

cho games ), cho

em l i l i nhu n (nh

),

trong khai thác d u khí, trong

máy móc, trong khai thác h m m , giao thông công c ng,

trong s n xu

) và ngay c trong l nh v c

tài Ph c h i thông tin t
gi i di truy

d

u tra t i ph m.

li u quan sát b ng thu t

nh m tìm hi u v vi c áp d ng Thu t gi i di truy n

trong Trí tu Nhân t o vào l nh v c

u tra t i ph m. M c tiêu là

ph c h i l i thông tin v m t khuôn m t ng

i t nh ng thông tin r i

c.

-3Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

c c chính c a lu n v n nh sau:
§ Ch

ng 1: Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i

di truy n
Ch

ng này gi i thi u v

tài và trình bày tóm t t v

thu t gi i di truy n, thu t gi i chính
§ Ch

ng 2: D ng nh chân dung t

c s d ng trong

tài.

quan sát b ng thu t gi i di

truy n
Ch

ng 2 trình bày v các thu c tính

c s

d ng cho

bài toán, cách mã hóa các thu c tính này và áp d ng các thu c
tính này vào thu t gi i di truy n.
§ Ch

ng 3: H th ng h tr tìm ki m nh chân dung d a trên mô

Ch

ng 3 trình bày v mô hình cài

a vào lý thuy t
§ Ch

t c th cho bài toán

c kh o sát trong các ch

ng trên.

ng 4: K t lu n
Nh ng k t qu

ã

lai, ó là nh ng n i dung

t

c, h

ng phát tri n cho t

c trình bày trong ch

-4Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399

ng này.

ng


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

C L C
CH

NG 1

PH C H I THÔNG TIN T

D

LI U QUAN SÁT B NG THU T GI I

DI TRUY N-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
1.1

PHÁT BI U BÀI TOÁN------------------------------------------------------------------------9

1.2

THU T GI I DI TRUY N ------------------------------------------------------------------ 10

1.2.1 Thu t gi i di truy n t ng quát ----------------------------------------------------------------10
1.2.1.1 Các b

c trong thu t gi i di truy n---------------------------------------------------------------- 12

1.2.1.2 Cách bi u di n --------------------------------------------------------------------------------------- 13
1.2.1.3 Kh i t o qu n th ------------------------------------------------------------------------------------ 14
1.2.1.4 Các phép toán trên thu t gi i di truy n------------------------------------------------------------ 14

1.2.2 Thu t gi i di truy n t
CH

NG 2

ng tác ----------------------------------------------------------------16

NG NH CHÂN DUNG T

QUAN SÁT B NG THU T GI I DI

TRUY N---------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------19
2.1

GI I THI U ------------------------------------------------------------------------------------ 19

2.2

ÁP

DUNG

NG THU T GI I DI TRUY N GI I BÀI TOÁN PH C

MÔ

20

2.2.1

c tr ng và mã hóa

2.2.1.1

I NH CHÂN

c tr ng chân dung -------------------------------------------------20

c tr ng --------------------------------------------------------------------------------------------- 20

2.2.1.2 Mi n xác
2.2.1.3 Mã hoá

nh c a các

c tr ng ------------------------------------------------------------------ 22

c tr ng ------------------------------------------------------------------------------------ 25

2.2.2 Hàm thích nghi ---------------------------------------------------------------------------------27
2.2.3 Thu t gi i di truy n----------------------------------------------------------------------------29

2.2.3.1 Các phép toán ---------------------------------------------------------------------------------------- 29
2.2.3.1.1 Tái sinh ---------------------------------------------------------------------------------------- 29
2.2.3.1.2 Lai ---------------------------------------------------------------------------------------------- 30
2.2.3.1.3

t bi n ---------------------------------------------------------------------------------------- 33

2.2.3.1.4 Ch n l c --------------------------------------------------------------------------------------- 35
2.2.3.2 Thu t gi i --------------------------------------------------------------------------------------------- 36
2.2.3.2.1 Tham s ---------------------------------------------------------------------------------------- 36
2.2.3.2.2 Thu t gi i -------------------------------------------------------------------------------------- 36

2.2.4 Tìm ki m trong c s d li u nh chân dung -----------------------------------------------38
2.2.4.1 Xây d ng CSDL nh chân dung ------------------------------------------------------------------- 39
2.2.4.2 T ch c c s d li u nh chân dung ------------------------------------------------------------- 46
2.2.4.3 Tìm ki m --------------------------------------------------------------------------------------------- 48

CH

NG 3

TH NG H

TR

TÌM KI M NH CHÂN DUNG D A TRÊN MÔ

------------------------------ -------------------------------------------------------------------------------------------52

-5Viết thuê luận văn thạc sĩ

- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

3.1

TH NG --------------------------------------------------------------------------- 52

3.2

CÁC MÔ UN
3.2.1 S

TH NG ------------------------------------------------------------------ 54

màn hình---------------------------------------------------------------------------------54

3.2.2 Mô un Mã hóa nh ----------------------------------------------------------------------------58
3.2.3 Mô un Ph c h i chân dung-------------------------------------------------------------------59
CH
4.1

NG 4

T LU N ----------------------------------------------------------------------------70
NH N XÉT ------------------------------------------------------------------------------------- 70

4.1.1 Nh ng k t qu

t

c-----------------------------------------------------------------------70

4.1.2 Khó kh n và h n ch --------------------------------------------------------------------------71
4.2

NG PHÁT TRI N ----------------------------------------------------------------------- 72

-6Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1-1 L
Hình 2-1 S

c

c a m t thu t gi i di truy n t
t ng quát c a bài toán. Trong

ng tác ---17
ó, mã hóa

nh

chân dung là m t trong hai ti n trình quan tr ng. -----39

Hình 3-1 Hai mô un chính c a h
Hình 3-2 S

th ng ---------------------52

màn hình -----------------------------------54

Hình 3-3 Màn hình chính c a ch
Hình 3-4 Màn hình mã hóa

ng trình. -----------------55

nh ------------------------------56

Hình 3-5 Màn hình Ph c h i chân dung ----------------------57
Hình 3-6 Mô un mã hóa

nh ---------------------------------58

Hình 3-7 Mô un Ph c h i chân dung -------------------------59
Hình 3-8 Ti n trình con Ph c h i --------------------------60
Hình 3-9 Ti n trình con Tìm ki m --------------------------61
Hình 3-10 V i k=1, ch
kho ng cách g n nh t

ng trình tìm

c 2

n khuôn m t phác th o

Hình 3-11 k=2, ch

ng trình tìm

Hình 3-12 k=3 ch

ng trình tìm

c 2

c ch n 68

nh ----------------68

c 5

nh có cùng kho ng

cách g n nh t. Khuôn m t c n ph c h i
là khuôn m t

nh có cùng

ã

c tìm th y

gi a -----------------------------------68

Hình 3-13 k=4, k t qu

tìm ki m là 5

Hình 3-14 k = 5, k t qu

là 5

nh ------------------69

nh -------------------------69

-7Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

DANH M C CÁC CÔNG TH C
Công th c 2-1 T a

các

Công th c 2-2 Kho ng cách t

m c a khuôn m t trung bình A ..28
khuôn m t Fi

n khuôn m t trung

bình A ................................................28
Công th c 2-3

o kho ng cách City-Block ................28

Công th c 2-4 Kho ng cách City-Block gi a Fi và A .........29
Công th c 2-5 Giá tr

thích nghi c a khuôn m t Fi .........29

-8Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

CH

NG 1

PH C H I THÔNG TIN T

D

LI U QUAN SÁT B NG THU T
GI I DI TRUY N
1.1 PHÁT BI U BÀI TOÁN
Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n
nh m nghiên c u cách ph c h i thông tin ch d a vào trí nh ch quan c a
con ng

i. Các thông tin quan sát

c th

gian quan sát có khi r t ng n và ch u nh h
a ng

ng r i r c, không ch c ch n, th i
ng c a nhi u y u t ch quan

i quan sát nh là tâm sinh lý, kh n ng quan sát, kh n ng di n

t,

kh n ng miêu t , …
tài này có th áp d ng vào l nh v c

u tra t i ph m: Nhà ch c

trách mu n d ng l i chân dung t i ph m hay tìm nh chân dung trong t p
nh ng

it

ch ng th

ng nghi v n d a vào l i khai c a các nhân ch ng. Các nhân

ng không nh chính xác khuôn m t, nhi u khi các miêu t c a các

nhân ch ng khác nhau l i trái ng

c nhau, do ch quan. Làm sao

chi ti t r i r c ó ta có th t ng h p l i và

a ra m t chân dung phác th o

chính xác nh t có th ? ó chính là m c ích nghiên c u c a
Thu t gi i di truy n là m t trong nh ng ph
t nh ng v n

mà bài toán

t các

tài này.

ng pháp có th gi i quy t

t ra nh vào các phép toán r t m nh mà thu t

-9Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

gi i s h u nh : ch n l c, lai ghép,

t bi n. Do ó trong lu n v n này chúng

tôi s d ng thu t gi i di truy n nh là m t công c

gi i quy t bài toán này.

1.2 THU T GI I DI TRUY N
1.2.1 Thu t gi i di truy n t ng quát
Thu t gi i di truy n (GA – Genetic Algorithms) do John Holland
xu t vào nh ng n m 1970 c a th k 20. Ý t

ng c a thu t gi i d a trên

thuy t ti n hoá c a Darwin: Nh ng cá th có tính thích nghi cao v i hoàn
nh s ng thì t n t i và ti p t c phát tri n, nh ng cá th có
d nd nb
tr

thích nghi kém

ào th i. Nh v y nh ng th h sau bao gi c ng t t h n th h

c. Xét trên khía c nh m t bài toán trong ó m i cá th

óng vai trò m t

i gi i thì càng v sau ta s càng có nh ng l i gi i t t h n nh ng l i gi i
tr

c ó, và quá trình ti n hóa trên m t qu n th các cá th thì ng v i m t

quá trình tìm ki m l i gi i trong không gian l i gi i.
Thu t gi i di truy n s d ng vay m

n nhi u thu t ng c a sinh h c

nh : nhi m s c th , cá th , qu n th , lai ghép,

t bi n, ch n l c... Cá th

là m t l i gi i c a bài toán, m i cá th trong thu t gi i di truy n

c qui

c

ch có m t nhi m s c th (khác v i các sinh v t trong t nhiên, ví d nh con
ng

i chúng ta có t i 46 nhi m s c th ) nên cá th

ng

c th . Các nhi m s c th là m t chu i tuy n tính các
gen, m i gen bi u di n cho m t
nhi m s c th . M i

c g i là nhi m
n v nh h n là các

c tr ng và có m t v trí nh t

nh trong

c tr ng có th có nhi u giá tr khác nhau. Qu n th là

t t p h p nhi u cá th có s l

ng xác

nh, trong thu t gi i di truy n

qu n th là m t không gian các l i gi i. Còn lai ghép,
là các phép toán th c hi n trên qu n th

t bi n, ch n l c…

t o ra m t qu n th m i.

- 10 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

gi l p môi tr
tr

ng và kh n ng thích nghi c a m i cá th v i môi

ng, m t hàm thích nghi (hàm m c tiêu, hàm l

ng giá)

Hàm này t o ra m t h s thích nghi cho m i cá th , thông th

c

nh ra.

ng thì h s

thích nghi càng cao có ngh a là cá th càng thích nghi t t v i môi tr
th càng thích nghi t t v i môi tr

ng. Cá

ng thì kh n ng s ng sót qua các th h

sau càng t ng. Nh vào hàm thích nghi mà thu t gi i di truy n tuy mang tính
ch t ng u nhiên nh ng là ng u nhiên có
trò “ nh h

nh h

ng, hàm thích nghi óng vai

ng” này [2].

Tuy ch m i

c hình thành cách ây ch a

gi i di truy n ã có

y 25 n m nh ng thu t

c c s toán h c v ng ch c v lý thuy t và

c áp

ng vào r t nhi u l nh v c khác nhau, trong ó t p trung vào 3 nhóm chính
sau [2]:
v Tìm ki m và t i u hóa.

ây c ng là th m nh nh t c a thu t gi i di

truy n. Các ng d ng trong l nh v c này có th k ra nh t i u hàm
, t i u trong hóa h c, t i u hóa c s d li u, “h c thích nghi” v i
c ic a
v Ho ch

i th trong các trò ch i…

nh qui trình, l trình. Ví d nh l p th i khóa bi u,

u khi n

ng lu i èn giao thông, ng d ng trong l u thông hàng hóa…

v Ch n l a nhóm hay thành ph n trong m t t ch c.
d
u

c áp d ng r ng rãi nh v y là vì thu t gi i di truy n có nh ng

m sau [1]:
ü Không chú tr ng
ph

ng pháp c

n gi i pháp chung nh t và chính xác nh
n mà xét

n toàn b các gi i pháp t

nh t.

- 11 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399

ng

các
it t


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

ü Nh các toán t di truy n, l i gi i

c trao

gi m b t kh n ng k t thúc t i m t c c ti u

i qua l i, nh v y giúp
a ph

ng mà không tìm

th y c c ti u toàn c c.
ü Thích h p cho vi c tìm ki m trong không gian l n nh ng l i h n ch
th i gian và chi phí.

1.2.1.1 Các b

c trong thu t gi i di truy n

Khi gi i m t bài toán b ng thu t gi i di truy n ta c n tuân theo các
c chính sau [1]:
c 1: Ch n mô hình cho gi i pháp c a v n

chúng ta c n xác

nh

y

. Trong b

c này

các tham s :

1) Cách bi u di n nhi m s c th .
2) Xây d ng hàm thích nghi.
3) Xác

nh kích th

c qu n th , xác su t lai, xác su t

4) Ch n cách kh i t o qu n th ban

t bi n,...

u.

5) Xây d ng phép toán di truy n : tái sinh, lai ghép,

t bi n, ch n

c,...

c 2: Th c hi n thu t gi i di truy n:

( V i t là bi n

m, ch giá tr th i gian

P(t) : qu n th
§

th i gian t )
t

u

• t=0
• Trong khi mà (

u ki n d ng ch a tho ), l p:

- 12 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

o t=t+1
o Tái sinh P'(t)

P(t-1)

o Lai Q(t) t P(t-1)
t bi n R(t) t P(t-1)

o

o Ch n l c P(t) t

P(t-1) U Q(t) U R(t) U

P’(t)
•
§

tl p

t thúc

u ki n

thu t gi i d ng th

t ho c ã tìm

ng là khi th i gian cho phép ã ch m

c gi i pháp t i u hay t

ng

i khá nh t.

1.2.1.2 Cách bi u di n
Có nhi u ph
nhiên tr

ng pháp

bi u di n m t nhi m s c th - l i gi i, tuy

c khi bi u di n ta c n xem xét

n n i dung, yêu c u, nh ng tri

th c mà bài toán cung c p c ng nh nh ng yêu c u

t ra v t c

, l u tr …

ch n cách bi u di n thích h p nh t.
Thông th

ng có nhi u cách

bi u di n m t nhi m s c th :

§ Bi u di n b ng chu i nh phân 0,1: M i gen c a nhi m s c th
mã hóa nh m t s l
nh

c

m là

ng bit (0,1) nào ó. Cách bi u di n này có

chính xác không cao (các ph n t

các s nguyên), mu n t ng
di n do ó d n

c

c truy nh p là

chính xác ph i t ng s l

ng bit bi u

n làm ch m thu t toán, tính chính xác b m t khi t ng

kích c mi n vì chi u dài nh phân cho tr

c là c

§ Bi u di n b ng s th p phân: M i nhi m s c th
vect s d u ph y

nh [3].
c mã hóa là m t

ng v i cùng chi u dài c a vect l i gi i. Cách

- 13 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399

Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

bi u di n này kh c ph c

c các nh

c

m c a bi u di n nh phân,

chính xác tùy thu c vào kh n ng c a máy (s ch s th p phân sau
u ph y), có kh n ng bi u di n

c các mi n r ng l n… [3]

§ Bi u di n b ng ch cái
§ Bi u di n b ng k t h p ch và s
§

1.2.1.3 Kh i t o qu n th
kh i t o qu n th

n gi n ch c n kh i t o ng u nhiên t ng nhi m

c th m t. Tuy nhiên d a vào tri th c c a bài toán ho c v n d ng lý thuy t
xác su t mà ta có th ch n các cách kh i t o thích h p. N u l a ch n
ph

c

ng cách kh i t o t t, thu t gi i di truy n s h i t r t nhanh.

1.2.1.4 Các phép toán trên thu t gi i di truy n
o Tái sinh: là quá trình t o nên qu n th m i t qu n th c . D a
vào ch s thích nghi c a m i cá th mà cá th này
có

c xem xét

c chuy n sang qu n th m i hay không. Quá trình này có

th mô ph ng nh sau [1]:
§ Tính

thích nghi c a t ng cá th trong qu n th hi n

hành, l p b ng c ng d n cho các giá tr thích nghi (theo s
th t gán cho t ng cá th ). Gi s qu n th có N cá th .
i

thích nghi c a cá th th i là Fi, t ng d n th i là

Fti, t ng
§

thích nghi toàn qu n th là FN.

o m t s ng u nhiên F trong

§ Ch n cá th th k

nt 0

u tiên th a

a th h m i.

- 14 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399

Ftk

n FN.
a vào qu n th


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

o Lai ghép (Crossover): c ng gi ng nh trong t nhiên lai ghép là
quá trình hình thành cá th m i trên c s cá th cha m b ng
cách ghép m t

n gen c a cá th cha m v i nhau. Xác su t

a lai ghép là pc. Có th mô ph ng phép lai nh sau [1]:
§ Ch n ng u nhiên hai (hay nhi u) cá th b t kì trong qu n
th . Gi s các nhi m s c th c a cha-m
§

u có m gen.

o m t s ng u nhiên trong kho ng t 1
là

m lai).

n m-1 (ta g i

m lai chia các chu i cha-m dài m thành

hai nhóm chu i con dài m1 và m2. Hai chu i nhi m s c th
con m i s là m11+m22 và m21+m12.
§

a hai cá th m i này vào qu n th

có th tham gia

quá trình ti n hóa ti p theo.
Ví d : Gi s có 2 nhi m s c th (cá th )
ng ph

c bi u di n

ng pháp nh phân, m i nhi m s c th dài 7 bit
(A): 1001110
trí lai

(B):0100011

c phát sinh ng u nhiên là 3, ta có 2 nhi m

c th sau khi lai:
(A ):1001|011
(B ):0100|110
Phép lai cho phép trao
o

t bi n (Mutation): là hi n t

i thông tin gi a các l i gi i.
ng cá th con mang m t s tính

tr ng không có trong mã di truy n c a cha m .
su t pm r t nh so v i pc. Phép

t bi n có xác

t bi n có th mô ph ng nh sau

[1]:

- 15 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

§ Ch n ng u nhiên m t cá th cha-m b t kì trong qu n th
§

o m t s ng u nhiên k trong kho ng t 1

n m, 1

k

m
§ Thay

i gen th k và tr cá th này v qu n th

có th

tham gia quá trình ti n hóa ti p theo.
Ví d : Gi s nhi m s c th :
110011
t bi n t i v trí ng u nhiên là 2, ta có nhi m
c th m i:
110001
Phép

t bi n cho phép t o ra m t l i gi i m i.

o Ch n l c : Là quá trình lo i b các cá th x u trong qu n th
ch gi l i trong qu n th các cá th t t

t

bi n t o ra các cá th m i. Các cá th

ó sinh s n,

t

c ch n c ng d a trên

giá tr thích nghi c a nó. Phép ch n l c có th

c mô ph ng

nh sau [1]:
§

p x p các cá th trong qu n th theo

thích nghi gi m

n.
§ Lo i b các cá th
nh t.

cu i dãy

ch gi l i N cá th t t

ây ta gi s qu n th có kích th

1.2.2 Thu t gi i di truy n t
Thu t gi i di truy n t

cN

nh.

ng tác

ng tác (IGA – Interative Genetic

Algorithms) là Thu t gi i di truy n mà giá tr thích nghi c a các cá th

- 16 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

c xác

nh d a trên s tu ng tác v i ng

ng tác
chu n l

c xem là m t công c h u ích

toán liên quan

y

, khi n cho

nh [4], ví d nh nh ng bài

n hình nh, âm thanh, gi l p th gi i th c,… ch

ng b ng c m giác, n t
d ng h th ng [6];

c

c

ng, s thích, c m xúc hay s nh y bén c a ng

i

gi i quy t nh ng bài toán này n u s d ng các

ng pháp t i u hóa truy n th ng s g p r t nhi u khó kh n và

xác th

chính

ng không cao, tuy nhiên do d a vào ch quan nên chúng l i r t thích

p v i Thu t gi i di truy n t

D
th

i v i nh ng bài toán mà tiêu

ng giá r t ph c t p và/ho c thông tin không

không th xây d ng m t hàm thích nghi xác

ph

i s d ng. Thu t gi i di truy n

i

ây là l

c

ng tác.

c a Thu t gi i di truy n t

ng tác thông

ng:

Hình 1-1 L

c

c a m t thu t gi i di truy n t
tác

- 17 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399

ng


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

Các b

c c a m t thu t gi i di truy n t

ng tác :

c 1: Kh i t o qu n th (ng u nhiên), th hi n k t qu cho ng

is

ng.
c 2: Ng

i dùng ch n m t s k t qu mà “ m th y” úng.

c 3: Th c hi n ti n hoá v i s th h nh t

a trên nh ng k t qu ng

c ch n th

nh, v i hàm thích nghi

i dùng ch n, trong ó nh ng nhi m s c th

ng có giá tr thích nghi t t nh t.

c 4: Hi n th k t qu sau khi ti n hoá.
c 5: Quay l i

c2

u ng

i dùng ch a ch p nh n k t qu .

- 18 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

CH
D NG

NG 2

NH CHÂN DUNG T

QUAN SÁT B NG THU T GI I
DI TRUY N
2.1 GI I THI U
Trong ch

ng này, chúng tôi nghiên c u bài toán ”Ph c h i nh chân

dung t quan sát . Bài toán

c mô t tóm t t qua k ch b n nh sau:

t v án x y ra, t i ph m tr n thoát

c. Nhà ch c trách có nhu

u phác h a l i chân dung t i ph m t nh ng nhân ch ng có m t t i hi n
tr

ng. Quá trình
(1).

c ti n hành nh sau:
y l i khai c a nhân ch ng (mô t l i chân dung t i

ph m).
(2).

th ng t ng h p l i các l i khai

phác h a chân

dung.
Quá trình

c ti p t c cho t i khi t t c nhân ch ng ã th ng nh t

i nhau m t (ho c m t s ) chân dung t i ph m.
K ch b n trên s

c mô ph ng b ng ch

ng là Thu t gi i di truy n t

ng trình máy tính mà n n

ng tác nh trình bày trong ch

- 19 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399

ng 1.


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

Trong ch

ng trình máy tính, vi c mô t chân dung t i ph m

c

th c hi n trên các khuôn m t phác th o, còn thao tác t ng h p l i khai

c

th c hi n nh vào thu t gi i di truy n. Ho t
Ch

ng c a ch

ng trình nh sau:

ng trình phát sinh các khuôn m t phác th o, ng

i s d ng (nhân

ch ng) tìm trong các khuôn m t này khuôn m t nào gi ng v i
(t i ph m) nh t, nh ng ng

c ch n, ch

thu t gi i di truy n th c hi n ti n hóa
th o h p v i mô t c a ng

Ch

it

ng trình s d ng

cho ra các khuôn m t phác

i s d ng nh t; sau khi ng

c khuôn m t phác th o, ch

a tìm

ng

i s d ng khác nhau có th ch n các khuôn

t khác nhau; t nh ng khuôn m t

chân dung th t nh c a

it

i s d ng ch n

ng trình tìm trong c s d li u nh
ng t

ng ng v i khuôn m t phác th o

c.
ng này s t p trung vào trình bày các thu c tính c a khuôn m t,

cách mã hóa các thu c tính và áp d ng các thu c tính này vào thu t gi i di
truy n s d ng cho bài toán. Chúng tôi c ng qui

phác th o là khuôn m t do ch

c khi nh c

n khuôn m t

ng trình t phát sinh và th hi n d a vào các

thu c tính khuôn m t, còn nh chân dung là nh thông th

ng,

c ch p và

a vào máy tính.

2.2 ÁP D NG THU T GI I DI TRUY N GI I
BÀI TOÁN PH C H I

NH CHÂN DUNG

MÔ T
2.2.1

c tr ng và mã hóa

2.2.1.1

c tr ng chân dung

c tr ng

t khuôn m t

c bi u di n trong máy tính b ng 20 thu c tính :

- 20 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

01. Má – HeadCheek (Kí hi u:HChk)
02.

m – HeadChin (HCh)

03. Hình d ng khuôn m t – HeadShape (HS)

04. Chi u dài lông mày – EyeBrowLength (EBL)
05.
06.

m lông mày – EyeBrowStrength (EBStr)
trí lông mày – EyebrowPosition (EBP)

07. Chi u cao lông mày – EyeBrowHeight (EBH)
08. Hình d ng lông mày – EyeBrowShape (EBS)

09.

trí m t – EyePosition (EP)

10. Kích th

c m t – EyeSize (ES)

11. Kho ng cách gi a 2 m t – EyeDistance (ED)
12.

l

chi u cao m t/chi u r ng m t –

EyeHWRatio (EHWR)

13. Kích th

c

ng t

- PupilSize (PS)

14. Chi u dài m i – NoseLength (NL)
15. Chi u r ng m i – NoseWidth (NW)
16. Hình d ng m i – NoseShape (NS)

17. Chi u r ng mi ng – MouthWidth (MW)
18.

trí mi ng – MouthPosition (MP)

19.

dày môi trên – MouthThicknessOfUpperLip
(MTUL)

- 21 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

20.

dày môi d

i -

MouthThicknessOfLowerLip

(MTLL)

2.2.1.2 Mi n xác

Stt

c
ph n

nh c a các

Min (0)

tr ng

c tr ng
Trung bình
(7)

1. Má

1.

Khuôn
t

2.

m

3. Hình
ng
khuôn
t

2.

Lông

4. Chi u
dài

mày
5.

m

- 22 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399

Max (15)


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

6.

trí

7. Chi u
cao
8. Hình
ng

3.
t

9.

trí

10. Kích
th

c

11. Kho ng
cách
gi a hai
t

- 23 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

12.

l
cao /
ng

13. Kích
th

c

ng t
14. Chi u
dài

4.

i

15. Chi u
ng
16. Hình
ng

5.

Mi ng

17. Chi u
ng

18.

trí

- 24 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399


Ph c h i thông tin t d li u quan sát b ng thu t gi i di truy n

19.

dày
môi
trên

20.

dày
môi
i

2.2.1.3 Mã hoá

c tr ng

Trong bài toán này, ta bi u di n nhi m s c th b ng chu i nh phân 0,1.
i v i m i thu c tính, l y mi n xác

nh trong kho ng [0..15], t c là

y 16 giá tr khác nhau. S d ch n con s 16 vì 16 là m t l y th a c a 2,
thu n l i cho vi c bi u di n, n u ch n 8 thì s giá tr bi u di n

c quá ít,

còn 32 thì l i quá nhi u.
§ Bi u di n 1 gen: Xem m i thu c tính nh m t gen, do có 16 giá tr cho
i thu c tính nên

i v i m i gen

bi u di n ta c n 4 bit.

Ví d : Gi s thu c tính HeadShape mang giá tr 9, nh v y gen bi u di n s
là 1001.
§ Bi u di n chu i nhi m s c th : M t nhi m s c th là m t chu i tuy n
tính các gen, m i gen có v trí xác

nh trong chu i. Do có t t c 20

thu c tính, t c là có 20 gen nên m i nhi m s c th

c bi u di n b ng

chu i nh phân có chi u dài 20(gen) x 4(bit/gen) = 80 bit.
Qui

c cho m i gen m t ví trí c

nh trong nhi m s c th , gi s

HeadCheek(HChk) v trí 1, HeadChin(HCh) v trí 2, HeadShape(HS) v
trí 3, …, MouthThicknessOfLowerLip (MTLL) v trí 20, ta có bi u di n
a m t nhi m s c th nh sau:

- 25 Viết thuê luận văn thạc sĩ
- 0972.162.399