hệ thống điểm danh sinh viên nhân viên bằng phƣơng pháp nhận diện dấu vân tay trên thiết bị di động kết hợp gps

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN
THAM GIA XÉT GIẢI THƢỞNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
CẤP TRƢỜNG

HỆ THỐNG ĐIỂM DANH SINH VIÊN / NHÂN VIÊN
BẰNG PHƢƠNG PHÁP NHẬN DIỆN DẤU VÂN
TAY TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG KẾT HỢP GPS

Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơng nghệ thơng tin

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014


TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN
THAM GIA XÉT GIẢI THƢỞNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
CẤP TRƢỜNG

HỆ THỐNG ĐIỂM DANH SINH VIÊN / NHÂN VIÊN
BẰNG PHƢƠNG PHÁP NHẬN DIỆN DẤU VÂN
TAY TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG KẾT HỢP GPS
Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơng nghệ thơng tin

Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH LONG

Nam, Nữ: Nam

Dân tộc: Hoa
Lớp, khoa: lớp TH10A3, khoa Công Nghệ Thông Tin
Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4
Ngành học: Khoa học máy tính
Ngƣời hƣớng dẫn: TS. LÊ XUÂN TRƢỜNG

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014


TĨM TẮT
Để phát triển nền kinh tế bền vững thì nhân tố con ngƣời ln đóng vai trị quyết
định. Vì vậy, không chỉ Việt Nam mà tất cả các nƣớc trên thế giới đều xem giáo dục là
quốc sách hàng đầu của quốc gia. Giáo dục quan trọng là vậy, tuy nhiên, bỏ học, trốn tiết
từ lâu đã trở thành một thực trạng khá phổ biến ở sinh viên, do việc đến giảng đƣờng của
sinh viên là không bắt buộc nhƣ các cấp trung học cơ sở và phổ thông. Do đó, để khắc
phục tình trạng trên, hầu hết các trƣờng Đại học đã và đang áp dụng việc điểm danh sinh
viên nhƣ một hình thức thúc đẩy việc đến giảng đƣờng của sinh viên. Tuy nhiên, hầu hết
các trƣờng lại áp dụng những hình thức điểm danh truyền thống với hiệu quả mang lại
khơng cao, từ đó dẫn đến một số bất cập khác nhƣ điểm danh hộ, học hộ…
Bên cạnh đó, với sự phát triển về kinh tế và sự chun nghiệp hố trong quản lý
nhân sự thì hệ thống chấm công là một phần không thể thiếu đƣợc trong mỗi doanh
nghiệp. Hiện nay, hệ thống chấm công bằng thẻ đƣợc sử dụng rất phổ biến tại các doanh
nghiệp, công ty để đảm bảo công nhân viên đi làm đầy đủ, năng cao hiệu quả công việc.
Tuy nhiên, đối với những doanh nghiệp đòi hỏi sự quản lý một cách chặt chẽ việc đến
công ty làm việc của nhân viên thì hệ thống chấm cơng bằng thẻ cũng chƣa đáp ứng đƣợc
hoàn toàn. Vấn đề quẹt thẻ hộ vẫn có thể xảy ra nếu cơ chế quản lý của doanh nghiệp và ý
thức lao động của nhân viên không tốt. Mặt khác, hầu hết các hệ thống chấm công bằng
thẻ chỉ sử dụng cho một địa điểm cố định, cơ sở dữ liệu đƣợc lƣu trữ cục bộ, khơng thích

hợp để chấm cơng cho những nhân viên có đặc tính cơng việc phải làm việc tại nhiều địa
điểm, chi nhánh khác nhau, điều này đòi hỏi một phƣơng pháp quản lý chấm cơng tối ƣu
hơn để có thể quản lý những nhân viên này, đồng thời cũng có thể áp dụng cho tất cả
nhân viên khác.
Ngày nay, các công nghệ sinh trắc học đã và đang phát triển một cách rộng rãi,
chúng đƣợc sử dụng ngày càng nhiều trong các ứng dụng thực tế và phát huy hiệu quả
cao. Công nghệ sinh trắc học dựa vào các đặc điểm sinh học riêng của mỗi cá nhân nhƣ
vân tay, mống mắt, khuôn mặt,… để nhận diện một ngƣời nào đó. Trong đó, vân tay là
đặc trƣng sinh trắc đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống bảo mật bởi tính ổn
định và dễ sử dụng. Nhận dạng vân tay đƣợc xem là một trong những kỹ thuật nhận dạng
hoàn thiện và đáng tin cậy nhất.
Nhằm giải quyết những khó khăn trong việc điểm danh sinh viên – chấm cơng
nhân viên hiện nay, nhóm nghiên cứu đã đề ra giải pháp là xây dựng một hệ thống phần
mềm điểm danh sinh viên dựa trên phƣơng pháp nhận diện vân tay. Hệ thống đƣợc xây
dựng dựa trên chức năng cụ thể là điểm danh sinh viên, đối với việc chấm cơng nhân
viên, ta cũng có thể triển khai hệ thống tƣơng tự. Hệ thống này bao gồm gói phần mềm
trên máy chủ (Server) có chức năng truy xuất cơ sở dữ liệu và thực hiện xử lý điểm danh
sinh viên dựa trên các lớp đã đƣợc xây dựng sẵn để xử lý đối sánh ảnh vân tay; gói phần
mềm trên máy con (Client) gồm ứng dụng trên điện thoại di động của sinh viên, giúp sinh
viên chủ động điểm danh khi đến lớp, và một website quản trị thông tin của cơ sở dữ liệu.
Ứng dụng trên điện thoại di động cũng đƣợc tích hợp các lớp hỗ trợ xử lý ảnh vân
tay, khi thực hiện điểm danh, ứng dụng xác định vị trí hiện tại của sinh viên bằng hệ
thống định vị toàn cầu và gọi server cung cấp thông tin các lớp học tại cơ sở tƣơng ứng


với vị trí đó. Sau khi sinh viên chọn lớp học, server sẽ tiếp tục cung cấp danh sách những
sinh viên có đăng kí học lớp học đó để sinh viên chọn mã sinh viên tƣơng ứng của mình.
Sau khi đã xác định đƣợc sinh viên nào cần điểm danh tại lớp học nào, ứng dụng sẽ yêu
cầu sinh viên cung cấp dấu vân tay để thực hiện điểm danh. Khi dấu vân tay đƣợc cung
cấp, ứng dụng sẽ tự động xử lý trích xuất các đặc trƣng của vân tay và gửi danh sách đặc

trƣng cùng với mã sinh viên cũng nhƣ mã lớp học và ngày giờ thực hiện điểm danh về
cho server. Server sau khi nhận đƣợc những thông tin từ client sẽ thực hiện đối sánh vân
tay dựa trên danh sách các đặc trƣng nhận đƣợc với danh sách đặc trƣng đƣợc lƣu trữ
trong cơ sở dữ liệu. Nếu kết quả là trùng khớp, server sẽ ghi nhận thông tin điểm danh của
sinh viên.
Website quản trị thơng tin dữ liệu cho phép ngƣời truy cập có thể tham khảo danh
sách sinh viên, giảng viên, lớp học cũng nhƣ thơng kê tình hình điểm danh của sinh viên,
đồng thời cũng cung cấp chức năng thêm mới, chỉnh sửa hoặc xóa một sinh viên. Tuy
nhiên, website yêu cầu ngƣời truy cập phải đƣợc cấp những quyền nhất định mới có thể
thực hiện những chức năng tƣơng ứng với quyền đƣợc cấp.
Ứng dụng trên điện thoại di động dành cho ngƣời dùng đƣợc viết trên hệ điều hành
Windows Phone, một hệ điều hành với nhiều ƣu điểm về hiệu năng xử lý. Phần giao diện
đƣợc thiết kế bằng Expression Blend dễ sử dụng, sinh động, thân thiện với ngƣời dùng.
Nhóm tác giả nghiên cứu đề tài đã thành cơng trong việc ứng dụng các thuật toán
xử lý ảnh vân tay vào thực tế, đồng thời nhóm tác giả đã cải tiến thành cơng cơng thức
tính trƣờng định hƣớng làm tăng tốc độ thực thi của chƣơng trình; phát triển kỹ thuật dò
theo ảnh đã làm mảnh của vân tay để loại bỏ những đƣờng vân thừa; phát triển kỹ thuật
phát hiện biên của ảnh vân tay; cải tiến thuật tốn đối sánh dựa trên việc xây dựng
phƣơng trình đƣờng thẳng kết hợp cùng việc xác định góc đƣợc tạo thành bởi đƣờng
thẳng đi qua điểm đặc trƣng Pointcare và Minutiae với trục hoành trong hệ tọa độ Oxy
của ảnh.


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................... 1
DANH MỤC BẢNG........................................................................................................ 4
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... 5
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .............................................. 6
THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN........................................................................................ 9
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 11

1.

TỔNG QUAN ...................................................................................................... 11

2.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: ....................................................................................... 13

3.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................................. 13

4.

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 14

5.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................................................... 14

6.

ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................... 15
a) Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội ................................................................. 15
b) Đóng góp về mặt khoa học ........................................................................... 15

CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................... 17
1.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN TẢNG LẬP TRÌNH WINDOWS PHONE........................ 17
a. Giới thiệu về hệ điều hành Windows Phone ................................................. 17
b. Những yếu tố cơ bản trên Windows Phone................................................... 17

1.2. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THEO MƠ HÌNH 3 LỚP ........................................... 18
1.2.1. Lớp giao tiếp ................................................................................................ 18
1.2.1. Lớp xử lý ..................................................................................................... 19
1.2.2. Lớp dữ liệu .................................................................................................. 19
1.3. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH .......................................................................... 19
1.4. TỔNG QUAN VỀ VÂN TAY .............................................................................. 20
1.4.1 Vân tay là gì? ............................................................................................... 20
1.4.2 Lịch sử nhận dạng vân tay............................................................................ 20
1.4.3 Các phƣơng pháp phân loại vân tay .............................................................. 22
1.4.3.1. Các điểm đặc trƣng trên ảnh vân tay ...................................................... 22
a. Singularity .......................................................................................... 22
b. Minutiae ............................................................................................. 23
1.4.3.2. Trích xuất các điểm đặc trƣng ............................................................... 23
a. Trích xuất các điểm Singularity .......................................................... 23
b. Trích xuất các điểm Minutiae ............................................................. 25
1.5. MƠ HÌNH CLIENT – SERVER ........................................................................... 28
1.6. NGƠN NGỮ TRUY VẤN DỮ LIỆU LINQ. ........................................................ 31


CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHẦN MỀM .......................... 32
2.1. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG ................................................................................... 32
2.2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ THÔNG TIN ................... 33
2.2.1. Mơ hình ý niệm truyền thơng ....................................................................... 33
2.2.1.1. Quy trình tra cứu thơng tin .................................................................... 33
2.2.1.2. Quy trình cập nhật thơng tin ................................................................. 34
2.2.1.3. Quy trình thêm mới sinh viên ................................................................ 35
2.2.1.4. Quy trình thêm mới giảng viên .............................................................. 35
2.2.1.5. Quy trình điểm danh sinh viên ............................................................... 36
2.2.2. Mơ hình vật lý dữ liệu .................................................................................. 37
2.3. XÂY DỰNG CHỨC NĂNG QUẢN TRỊ TRÊN WEBSITE ................................. 41

2.3.1. Chức năng đăng nhập ................................................................................... 41
2.3.2. Chức năng đăng ký ...................................................................................... 41
2.3.3. Chức năng tra cứu thông tin sinh viên .......................................................... 42
2.3.4. Chức năng cập nhật thông tin sinh viên ........................................................ 42
2.3.5. Chức năng thêm mới sinh viên ..................................................................... 43
2.3.6. Chức năng tra cứu thông tin giảng viên ........................................................ 44
2.3.7. Chức năng cập nhật thông tin giảng viên ...................................................... 44
2.3.8. Chức năng thêm mới giảng viên ................................................................... 45
2.3.9. Chức năng tra cứu lịch giảng dạy của giảng viên ......................................... 45
2.3.10. Chức năng tra cứu thời khóa biểu của sinh viên. .......................................... 45
2.3.11. Chức năng tra cứu thông tin điểm danh của sinh viên .................................. 46
2.3.12. Chức năng xem thông tin tài khoản .............................................................. 46
2.3.13. Chức năng cập nhật quyền truy cập tài khoản .............................................. 46
2.4. XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN CÁC THUẬT TOÁN XỬ LÝ, ĐỐI SÁNH ẢNH
VÂN TAY ........................................................................................................... 47
2.4.1. XỬ LÝ ẢNH ĐẦU VÀO............................................................................. 47
2.4.1.1. Chuyển ảnh màu sang ảnh mức xám ...................................................... 47
2.4.1.2. Cân bằng lƣợc đồ xám ........................................................................... 48
2.4.1.3. Phân ngƣỡng Threshold ......................................................................... 50
2.4.1.4. Chuẩn hóa kích thƣớc ảnh ..................................................................... 51
2.4.1.5. Phát hiện biên ........................................................................................ 51
a. Phát hiện biên trực tiếp ....................................................................... 51
b. Phát hiện biên gián tiếp....................................................................... 52
c. Phát hiện biên của ảnh vân tay ............................................................ 53
2.4.1.6. Nhị phân hóa ảnh .................................................................................. 54
2.4.1.7. Xác định Trƣờng định hƣớng ................................................................ 54
2.4.1.8. Tăng cƣờng chất lƣợng ảnh ................................................................... 57
2.4.1.9. Tìm xƣơng ảnh ...................................................................................... 59
2.4.1.10. Trích xuất các đặc trƣng trên ảnh vân tay .............................................. 65
a. Trích xuất các đặc trƣng Minutiae ...................................................... 65

b. Trích xuất các đặc trƣng Pointcare ...................................................... 67
2.4.2. ĐỐI SÁNH VÂN TAY ................................................................................ 68


2.4.2.1. Đối sánh các đặc trƣng Minutiae có độ tƣơng đồng về hƣớng................ 69
2.4.2.2. Vị trí tƣơng đối của các đặc trƣng Minutiae........................................... 70
2.4.2.3. Tìm các cặp đặc trƣng Pointcare có độ tƣơng đồng về hƣớng và khoảng
cách ....................................................................................................... 71
2.4.2.4. Khoảng cách từ các Pointcare đến các Minutiae .................................... 71
2.4.2.5. Góc hợp bởi đƣờng thẳng đi qua Pointcare và Minutiae với trục Ox ...... 72
2.4.2.6. Rút trích các cặp Minutiae trùng nhau giữa 2 ảnh .................................. 74
2.4.2.7. Tổng hợp kết quả................................................................................... 74
2.4.3. XÂY DỰNG CÁC LỚP XỬ LÝ ẢNH ........................................................ 76
2.4.3.1. Lớp xử lý trung tâm – MyImage ............................................................ 76
2.4.3.2. Lớp hỗ trợ xử lý kỹ thuật phát hiện biên ................................................ 77
2.4.3.3. Lớp hỗ trợ xử lý tăng cƣờng chất lƣợng ảnh .......................................... 78
2.4.3.4. Lớp hỗ trợ trích xuất đặc trƣng Minutiae và Pointcare ........................... 79
2.4.3.5. Lớp đối sánh vân tay ............................................................................. 80
2.4.3.6. Lớp phƣơng trình đƣờng thẳng hỗ trợ đối sánh vân tay ......................... 82
2.4.3.7. Lớp các giá trị hằng số .......................................................................... 83
2.5. XÂY DỰNG SERVER - WCF SERVICE ............................................................ 85
2.5.1. Ƣu điểm của WCF ....................................................................................... 86
2.5.2. WCF Service Contract - Interface ................................................................ 86
2.5.3. Lớp Service.................................................................................................. 87
2.5.4. Kết nối cơ sở dữ liệu bằng LinQ .................................................................. 88
2.6. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG CLIENT CHẠY TRÊN SMARTPHONE................... 91
2.6.1. Xây dựng giao diện màn hình chính ............................................................. 91
2.6.2. Xây dựng chức năng điểm danh sinh viên .................................................... 92
2.6.3. Xây dựng chức năng định vị vị trí và hiển thị bản đồ ................................... 94
2.6.4. Xây dựng chức năng Kiểm nghiệm thuật toán .............................................. 96

CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ THỰC HIỆN ....................................................... 99
3.1. WEBSITE DÀNH CHO NGƢỜI QUẢN TRỊ ...................................................... 99
3.2. ỨNG DỤNG DI ĐỘNG DÀNH CHO SINH VIÊN ............................................ 106
3.3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM CỦA HỆ THỐNG ................................................. 127

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN ................................................................................ 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 131


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Kiến trúc mơ hình ba lớp ............................................................................18
Hình 1.2: Giao dịch kinh doanh sử dụng dấu vân tay làm tín .....................................20
Hình 1.3: Tiến sĩ Henry Faulds ..................................................................................21
Hình 1.4: Vân tay đƣợc sử dụng trên chứng minh thƣ. ...............................................22
Hình 1.5: Core và Delta trên vân tay ..........................................................................22
Hình 1.6: Các loại Core vân tay .................................................................................22
Hình 1.7: Cấu trúc của Minutiae ................................................................................23
Hình 1.8: Ảnh vân tay và trƣờng định hƣớng của nó ..................................................23
Hình 1.9: Cách tính chỉ số poincare tại điểm (i,j) với n = 8 ........................................25
Hình 1.10: Sơ đồ thuật tốn trích các điểm Minutiae từ ảnh xám .................................25
Hình 1.11: Phân loại đặc trƣng Minutiae ......................................................................26
Hình 1.12: Thiết diện của đƣờngng vân (is , js).............................................................26
Hình 1.13: Điểm cực đại (ic , jc) gần (is , js) nhất ...........................................................27
Hình 1.14: Dịch chuyển theo đƣờng vân từng đoạn μ ..................................................27
Hình 1.15: Mơ hình Client – Server với một loại Client ...............................................28
Hình 1.16: Mơ hình Client – Server với nhiều loại Client ............................................28
Hình 1.17: Kiến trúc của WCF.....................................................................................30
Hình 1.18: Các kênh trao đổi bản tin trong WCF .........................................................30
Hình 1.19: Mơ hình kiến trúc LINQ .............................................................................31

Hình 2.1: Mơ hình hoạt động hệ thống .......................................................................33
Hình 2.2: Quy trình tra cứu thơng tin .........................................................................34
Hình 2.3: Quy trình cập nhật thơng tin .......................................................................34
Hình 2.4: Quy trình thêm mới sinh viên .....................................................................35
Hình 2.5: Quy trình thêm mới giảng viên ...................................................................35
Hình 2.6: Quy trình điểm danh sinh viên....................................................................36
Hình 2.7: Mơ hình vật lý dữ liệu ................................................................................37
Hình 2.8: Lƣu đồ tổ chức website ..............................................................................41
Hình 2.9: Chức năng đăng nhập .................................................................................41
Hình 2.10: Chức năng đăng kí .....................................................................................42
Hình 2.11: Điều kiện tra cứu thơng tin sinh viên ..........................................................42
Hình 2.12: Hiển thị thơng tin sinh viên ........................................................................42
Hình 2.13: Cập nhật thơng tin sinh viên .......................................................................43
Hình 2.14: Chức năng thêm sinh viên ..........................................................................44
Hình 2.15: Điều kiện tra cứu thơng tin .........................................................................44
Hình 2.16: Cập nhật thơng tin giảng viên .....................................................................45
Hình 2.17: Thêm mới giảng viên .................................................................................45
Hình 2.18: Tra cứu lịch giảng dạy ................................................................................45
Hình 2.19: Tra cứu thời khóa biểu sinh viên ................................................................46
Hình 2.20: Tra cứu thơng tin điểm danh của sinh viên .................................................46
Hình 2.21: Thơng tin tài khoản đăng nhập ...................................................................46
Hình 2.22: Cấp quyền truy cập cho tài khoản ...............................................................47
Hình 2.23: Ảnh vân tay và ảnh mức xám .....................................................................48
Trang 1


Hình 2.24: Lƣợc đồ xám của một ảnh ..........................................................................48
Hình 2.25: Lƣợc đồ xám trƣớc và sau khi cân bằng .....................................................49
Hình 2.26: Ảnh vân tay trƣớc và sau khi cân bằng lƣợc đồ xám ...................................49
Hình 2.27: Ảnh vân tay trƣớc và sau khi chuẩn hóa kích thƣớc ....................................51

Hình 2.28: Ảnh vân tay và biên của nó ........................................................................53
Hình 2.29: Xác định hƣớng của điểm ảnh (x, y) ...........................................................55
Hình 2.30: Xác định Trƣờng định hƣớng của 2 điểm ảnh kế cận ..................................56
Hình 2.31: Hình vân tay trƣớc và sau tăng cƣờng.........................................................59
Hình 2.32: Xác định điểm biên ....................................................................................60
Hình 2.33: Một số trƣờng hợp điểm đang xét cần xóa trắng .........................................60
Hình 2.34: Lƣu đồ q trình tìm xƣơng ảnh .................................................................61
Hình 2.35: Ảnh vân tay trƣớc và sau khi tìm xƣơng .....................................................61
Hình 2.36: Hình ảnh thể hiện một phần cấu trúc xƣơng của vân tay. ............................62
Hình 2.37: Lƣu đồ giải thuật xóa chi tiết thừa của xƣơng .............................................63
Hình 2.38: Ảnh xƣơng của vân tay (chƣa hiệu chỉnh) ..................................................63
Hình 2.39: Ảnh xƣơng của vân tay sau khi đã xóa các chi tiết thừa ..............................63
Hình 2.40: Ảnh xƣơng vân tay trƣớc và sau khi xóa xƣơng thừa bằng kỹ thuật dị theo
đƣờng vân ..................................................................................................65
Hình 2.41: Phân loại đặc trƣng Minutiae của vân tay ...................................................66
Hình 2.42: Loại bỏ Minutiae nằm ngồi biên ...............................................................66
Hình 2.43: Loại bỏ Minutie nhầm lẫn là điểm kết thúc.................................................67
Hình 2.44: Loại bỏ Minutie nhầm lẫn là điểm rẽ nhánh ...............................................67
Hình 2.45: Cách tính chỉ số poincare tại điểm (i , j) với n = 8 ......................................68
Hình 2.46: Hƣớng của các đặc trƣng Minutiae .............................................................69
Hình 2.47a: Vị trí tƣơng đối của đặc trƣng Minutiae ....................................................70
Hình 2.47b: Vị trí tƣơng đối của đặc trƣng Pointcare ...................................................71
Hình 2.48: Khoảng cách từ Pointcare đến các Minutiae ...............................................72
Hình 2.49: Góc giữa đƣờng thẳng đi qua Pointcare và Minutiae với trục Ox ................73
Hình 2.50: Lƣu đồ giải thuật đối sánh vân tay. .............................................................75
Hình 2.51: Lớp xử lý ảnh trung tâm .............................................................................76
Hình 2.52: Lớp hỗ trợ xử lý kỹ thuật phát hiện biên .....................................................77
Hình 2.53: Lớp hỗ trợ xử lý tăng cƣờng chất lƣợng ảnh ...............................................78
Hình 2.54: Lớp hỗ trợ trích xuất đặc trƣng Minutiae và PointCare ...............................79
Hình 2.55: Lớp đối sánh vân tay ..................................................................................80

Hình 2.56: Lớp phƣơng trình đƣờng thẳng hỗ trợ đối sánh vân tay ..............................82
Hình 2.57: Lớp các giá trị hằng số ...............................................................................83
Hình 2.58: Sơ đồ giao tiếp giữa Client và Server .........................................................85
Hình 2.59: WCF Service Contract ...............................................................................87
Hình 2.60: Lớp Service ................................................................................................88
Hình 2.61: Cơ sở dữ liệu trên Server đƣợc kết nối thơng qua LinQ ..............................89
Hình 2.62: Các lớp xử lý đƣợc hình thành từ LinQ ......................................................90
Hình 2.63: Lƣu đồ tổ chức ứng dụng client trên smartphone ........................................91
Hình 2.64: Giao diện chính của chƣơng trình Client ....................................................92
Hình 2.65: ListBox chứa danh sách lớp học .................................................................93
Trang 2


Hình 2.66: ListBox chứa danh sách sinh viên ..............................................................93
Hình 2.67: Lƣu đồ quá trình điểm danh sinh viên. .......................................................94
Hình 2.68: Bản đồ Google map ....................................................................................96
Hình 2.69: Hiển thị địa chỉ ở vị trí hiện tại. ..................................................................96
Hình 2.70: Q trình xử lý ảnh vân tay. .......................................................................97
Hình 2.71: Lƣu đồ kiểm nghiệm kết quả đối sánh 2 vân tay .........................................98
Hình 3.1: Trang đăng nhập.........................................................................................99
Hình 3.2: Trang đăng kí .............................................................................................99
Hình 3.3: Trang thơng tin sinh viên .......................................................................... 100
Hình 3.4: Trang cập nhật thơng tin sinh viên ............................................................ 100
Hình 3.5: Trang thêm mới sinh viên ......................................................................... 101
Hình 3.6: Trang thơng tin giảng viên ....................................................................... 101
Hình 3.7: Trang cập nhật thơng tin giảng viên.......................................................... 102
Hình 3.8: Trang thêm mới giảng viên....................................................................... 102
Hình 3.9: Trang tra cứu lịch giảng dạy ..................................................................... 103
Hình 3.10: Trang tra cứu thời khóa biểu của giảng viên ............................................. 103
Hình 3.11: Trang tra cứu thông tin điểm danh của sinh viên ...................................... 104

Hình 3.12: Trang tạo mới tài khoản ngƣời dùng ......................................................... 104
Hình 3.13: Trang thơng tin các tài khoản ................................................................... 105
Hình 3.14: Trang thay đổi quyền truy cập của tài khoản ............................................ 105
Hình 3.15: Xuất các danh sách ra file Excel ............................................................... 106
Hình 3.16: Giao diện chính của chƣơng trình. ............................................................ 107
Hình 3.17: Vị trí sinh viên khơng ở cơ sở học, khơng hiển thị danh sách lớp ............. 108
Hình 3.18: Vị trí sinh viên đang ở cơ sở học, hiển thị danh sách các lớp học ............. 119
Hình 3.19: Danh sách sinh viên thuộc lớp học đã chọn .............................................. 110
Hình 3.20: Bản đồ hiển thị vị trí hiện tại của sinh viên ............................................... 111
Hình 3.21: Giao diện điểm danh ................................................................................ 112
Hình 3.22: Chọn ảnh từ album ................................................................................... 113
Hình 3.23: Chọn vân tay thành cơng .......................................................................... 114
Hình 3.24: Thơng báo điểm danh thất bại .................................................................. 115
Hình 3.25: Đối sánh vân tay trùng khớp. Điểm danh sinh viên thành cơng................. 116
Hình 3.26: Giao diện trang kiểm nghiệm thuật tốn. .................................................. 117
Hình 3.27: Kiểm nghiệm các thuật tốn xử lý ảnh. ..................................................... 118
Hình 3.28: Chuẩn hóa mức xám. ................................................................................ 119
Hình 3.29: Tăng cƣờng ảnh bằng bộ lọc Gabor .......................................................... 120
Hình 3.30: Nhị phân hóa ảnh ..................................................................................... 121
Hình 3.31: Tìm xƣơng ảnh ......................................................................................... 122
Hình 3.32: Xác định đặc trƣng Pointcare và Minutiae ................................................ 123
Hinh 3.33: Kiểm nghiệm thuật toán đối sánh vân tay ................................................. 124
Hình 3.34: Kết quả đối sánh vân tay .......................................................................... 124
Hình 3.35: Các điểm đặc trƣng vân tay. ..................................................................... 125
Hình 3.36: Các điểm đặc trƣng trùng nhau của 2 ảnh vân tay ..................................... 125
Hình 3.37: Thơng tin đề tài và tác giả ........................................................................ 126

Trang 3

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng Khoa .............................................................................................................. 37
Bảng 2.2: Bảng Lớp ................................................................................................................ 37
Bảng 2.3: Bảng Sinh Viên ....................................................................................................... 38
Bảng 2.4: Bảng Giảng Viên..................................................................................................... 38
Bảng 2.5: Bảng Phòng Học ..................................................................................................... 39
Bảng 2.6: Bảng Mơn Học ........................................................................................................ 39
Bảng 2.7: Bảng Thời Khóa Biểu Sinh Viên ............................................................................. 39
Bảng 2.8: Bảng Lịch Giảng Dạy của Giảng Viên..................................................................... 40
Bảng 2.9: Bảng Điểm Danh Sinh Viên .................................................................................... 40
Bảng 2.10: Ý nghĩa các thuộc tính của lớp xử lý trung tâm ........................................................ 76
Bảng 2.11: Ý nghĩa các phƣơng thức (public) của lớp xử lý trung tâm ...................................... 77
Bảng 2.12: Ý nghĩa các thuộc tính lớp hỗ trợ xử lý kỹ thuật phát hiện biên ............................... 78
Bảng 2.13: Ý nghĩa các phƣơng thức của lớp hỗ trợ xử lý kỹ thuật phát hiện biên ..................... 78
Bảng 2.14: Ý nghĩa các thuộc tính lớp hỗ trợ xử lý tăng cƣờng chất lƣợng ảnh ......................... 78
Bảng 2.15: Ý nghĩa các phƣơng thức lớp hỗ trợ xử lý tăng cƣờng chất lƣợng ảnh ..................... 79
Bảng 2.16: Ý nghĩa các thuộc tính của lớp hỗ trợ trích xuất đặc trƣng Minutiae và PointCare ... 79
Bảng 2.17: Ý nghĩa các phƣơng thức của lớp hỗ trợ trích xuất đặc trƣng Minutiae và PointCare 80
Bảng 2.18: Ý nghĩa các thuộc tính của lớp đối sánh vân tay ...................................................... 81
Bảng 2.19: Ý nghĩa các phƣơng thức (public) của lớp đối sánh vân tay ..................................... 81
Bảng 2.20: Ý nghĩa các thuộc tính của lớp phƣơng trình đƣờng thẳng ....................................... 82
Bảng 2.21: Ý nghĩa các phƣơng thức của lớp phƣơng trình đƣờng thẳng ................................... 83
Bảng 2.22: Ý nghĩa các thuộc tính của lớp các giá trị hằng số ................................................... 84
Bảng 2.23: Ý nghĩa các thuộc tính của WCF Service Contract .................................................. 87
Bảng 2.24: Ý nghĩa các thuộc tính của lớp Service .................................................................... 88
Bảng 3.1: Kết quả chạy thực tế .............................................................................................. 127

Trang 4

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Hệ thống trợ giúp định vị toàn cầu

ASP.NET

Assisted - Global Positioning
System
ASP.NET

CLR

Common Language Runtime

Thành phần kết nối giữa các phần khác
trong .NET Framework

GPRS

General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

IIS

Internet Information service

Dịch vụ dành cho máy chủ chạy trên
nền hệ điều hành Window

LINQ

Language Intergrated Query

Ngơn ngữ tích hợp truy vấn

PDA

Persional Digital Assistant

Máy kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân

SOAP

Simple Object Access
Protocol

Đặc tả việc sử dụng các tài liệu XML
theo dạng các thông điệp

TCP/IP

Transmission Control
Protocol/Internet Protocol

Giao thức kết nối liên mạng

WAS

Windows Activation Services Dịch vụ kích hoạt Windows

WCF

Windows Communication
Foundation

Nền tảng giao tiếp chung trên
Windows.

XAML

Extensible Application
Markup Language

Ngôn ngữ đánh dấu để định nghĩa giao
diện

XML

Extensible Markup Language

Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

XNA

XNA's Not Acronymed

Nền tảng phát triển game của
Microsoft

XSD

XML Schema Definition

Tài liệu XML đƣợc viết dƣới dạng
thức thuần văn bản

.NET

.NET Framework

Nền tảng lập trình tập hợp các thƣ viện
Link:
/>lập trình
có thể đƣợc cài thêm hoặc đã
d.php/320733-xml-Schema-là-gì-đểcó sẵn trong các hệ điều hành
làm-gì#ixzz2xnrvuyHN
Windows

A-GPS

Trang 5

Nền tảng ứng dụng web của Microsoft


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài:
HỆ THỐNG ĐIỂM DANH SINH VIÊN / NHÂN VIÊN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP NHẬN DIỆN DẤU VÂN TAY TRÊN THIẾT BỊ DI
ĐỘNG KẾT HỢP GPS
1) Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH LONG
Lớp: TH10A3 Khoa: Công Nghệ Thông Tin

Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4

2) Sinh viên thực hiện: ĐỒN NGUYỄN ĐĂNG KHOA
Lớp: TH10A3 Khoa: Cơng Nghệ Thơng Tin

Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4

- Ngƣời hƣớng dẫn: TS. LÊ XUÂN TRƢỜNG
2. Mục tiêu đề tài:
 Xây dựng hệ thống phần mềm điểm danh sinh viên dạng client – server giúp nhà
trƣờng quản lý hiệu quả việc điểm danh sinh viên. Hệ thống có thể áp dụng vào việc
chấm công nhân viên, ngƣời lao động tại các doanh nghiệp, công ty.
 Ứng dụng công nghệ nhận diện vân tay vào việc xử lý ảnh và đối sánh vân tay sinh
viên, nhân viên.
 Xây dựng ứng dụng client trên smartphone để điểm danh sinh viên, nhân viên dựa
trên công nghệ nhận diện vân tay, giúp cho việc điểm danh đƣợc chủ động thực hiện
khi snh viên vào lớp học, cũng nhƣ khi nhân viên vào cơ quan, công ty.
 Ứng dụng trên smartphone thực hiện điểm danh sinh viên, nhân viên dựa trên việc
đối sánh giữa vị trí mà sinh viên, nhân viên đang đứng với địa chỉ của phịng học,

cơng ty; giữa vân tay lấy đƣợc từ điện thoại với vân tay mẫu của đã đƣợc lƣu trữ
trong cơ sở dữ liệu.
 Sử dụng công nghệ GPS để xác định vị trí của sinh viên, nhân viên đang đứng với độ
chính xác cao.
 Xây dựng hệ thống server có nhiệm vụ nhận những thơng tin sinh viên, nhân viên
đƣợc gửi từ client bao gồm danh sách các đặc trƣng vân tay đã đƣợc xử lý. Sau đó,
thực hiện đối sánh với vân tay của sinh viên, nhân viên mà đã đƣợc lƣu trữ trong cơ
sở dữ liệu, rồi thông báo kết quả và ghi nhận thao tác điểm danh.
Trang 6


 Xây dựng trang web quản lý cơ sở dữ liệu lƣu trữ thông tin sinh viên, giảng viên, lịch
giảng dạy của giảng viên, thời khóa biểu và thơng tin điểm danh của sinh viên.
 Ứng dụng các thuật toán xử lý ảnh vân tay để lƣu trữ các đặc trƣng vân tay.
 Ứng dụng thuật toán đối sánh vân tay dựa trên các điểm đặc trƣng vân tay để điểm
danh sinh viên, nhân viên.
 Áp dụng và cải tiến cơng thức tính Trƣờng định hƣớng cho ảnh làm giảm bớt thời
gian tính tốn cho máy tính.
 Nghiên cứu các phƣơng pháp phát hiện biên để phát triển kỹ thuật phát hiện biên
dành riêng cho ảnh vân tay.
 Cải tiến phƣơng pháp đối sánh vân tay dựa trên việc tổng hợp những ƣu điểm của các
phƣơng pháp trƣớc đó.

3. Tính mới và sáng tạo:
 Xây dựng hệ thống dạng client-server để điểm danh sinh viên, nhân viên bằng
phƣơng pháp nhận diện dấu vân tay.
 Xây dựng ứng dụng điểm danh sinh viên, nhân viên tích hợp các thuật tốn xử lý ảnh
và đối sánh vân tay chạy trên điện thoại di động.
 Website quản lý thơng tin tích hợp các thuật toán xử lý ảnh để lƣu trữ các đặc trƣng
vân tay của sinh viên, nhân viên vào cơ sở dữ liệu.

 Tối ƣu hóa thuật tốn tính Trƣờng định hƣớng cho ảnh vân tay, giúp làm giảm bớt
các thao tác dƣ thừa cho máy tính và làm tăng tốc độ thực thi.
 Phát triển kỹ thuật dò theo đƣờng vân trên ảnh vân tay đã làm mảnh để loại bỏ các
đƣờng vân dƣ thừa dựa trên ý tƣởng của thuật tốn dị theo đƣờng vân trên ảnh xám.
 Phát triển kỹ thuật đối sánh vân tay dựa trên việc xây dựng phƣơng trình đƣờng thẳng
kết hợp cùng việc xác định góc đƣợc tạo thành bởi đƣờng thẳng đi qua điểm đặc
trƣng Pointcare và Minutiae với trục hoành trong hệ tọa độ Oxy của ảnh.

4. Kết quả nghiên cứu:
 Xây dựng thành công hệ thống client-server cung cấp cho sinh viên, nhân viên chức
năng điểm danh bằng phƣơng pháp nhận diện dấu vân tay.
 Xây dựng thành công Server thực hiện truy xuất dữ liệu và đối sánh vân tay để gửi
kết quả cho ứng dụng phía client.
 Xây dựng thành công Website quản trị thông tin dựa trên nền tảng ASP.NET cung
cấp những chức năng tra cứu và cập nhật thông tin sinh viên, giảng viên, tra cứu lịch
giảng dạy của giảng viên, thời khóa biểu và thơng tin điểm danh của sinh viên.
 Ứng dụng thành công các thuật toán xử lý ảnh và đối sánh vân tay trên nền tảng
ASP.NET và Windows Phone.
 Cải tiến thành công thuật tốn tính Trƣờng định hƣớng của ảnh.
Trang 7


 Phát triển thành cơng kỹ thuật dị theo đƣờng vân trên ảnh đã làm mảnh.
 Phát triển thành công kỹ thuật đối sánh vân tay dựa trên việc xây dựng phƣơng trình
đƣờng thẳng kết hợp với việc xác định góc giữa các đƣờng thẳng trong hệ trục Oxy.
 Nhóm nghiên cứu đã thực nghiệm trên 3000 trƣờng hợp đối sánh giữa các cặp ảnh
vân tay khác nhau để kiểm nghiệm tính đúng đắn của thuật tốn, qua đó xác định
ngƣỡng Hamming distance – ngƣỡng mức độ giống nhau giữa hai vân tay.

5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phịng

và khả năng áp dụng của đề tài:
 Góp phần làm giảm tình trạng bỏ học, trốn tiết thƣờng xuyên của sinh viên.
 Hạn chế tình trạng học hộ, điểm danh hộ của sinh viên ở giảng đƣờng đại học, cũng
nhƣ hạn chế tình trạng điểm danh hộ của nhân viên ở cơ quan, công ty.
 Giảm bớt thời gian, công sức của giảng viên và sinh viên so với phƣơng pháp điểm
danh truyền thống.
 Giúp nhà trƣờng quản lý tình hình đi học của sinh viên dễ dàng hơn, cũng nhƣ giúp
cơ quan, doanh nghiệp quản lý tình hình đi làm của nhân viên hiệu quả hơn.
 Góp phần nâng cao chất lƣợng dạy và học ở nhà trƣờng cũng nhƣ nâng cao chất
lƣợng sinh viên đầu ra. Góp phần nâng cao ý thức, trách nhiệm của nhân viên để có
thể hồn thành tốt cơng việc đƣợc giao, đem lại lợi nhuận cho cơng ty, từ đó phát
triển nền kinh tế đất nƣớc.

Ngày
tháng
năm
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

Nhận xét của ngƣời hƣớng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên
thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):
Ngày
tháng
Ngƣời hƣớng dẫn
(ký, họ và tên)

Xác nhận của đơn vị
(ký tên và đóng dấu)

Trang 8

năm


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
I. SƠ LƢỢC VỀ SINH VIÊN:

Ảnh 4x6

Họ và tên: TRẦN THANH LONG
Sinh ngày:
21
tháng 8
năm
1992
Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh
Lớp: TH10A3
Khóa: 2010-2014
Khoa: Cơng nghệ thơng tin
Địa chỉ liên hệ: 141 Nguyễn Duy Trinh, phƣờng Bình Trƣng Tây, Quận 2
Điện thoại: 01264027425
Email:

II. Q TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm đang học):

* Năm thứ 1:
Ngành học:
Khoa Học Máy Tính
Khoa: Cơng Nghệ Thông Tin
Kết quả xếp loại học tập: Khá
Sơ lƣợc thành tích:
- Học bổng khuyến khích học tập học kỳ 1, 2 năm học 2010-2011.
- Học bổng khuyến học năm học 2010-2011.
* Năm thứ 2:
Ngành học:
Khoa Học Máy Tính
Khoa: Cơng Nghệ Thông Tin
Kết quả xếp loại học tập: Khá
Sơ lƣợc thành tích:
- Học bổng khuyến khích học tập học kỳ 1, 2 năm học 2011-2012.
- Học bổng khuyến học năm học 2011-2012.
- Giải khuyến khích Nghiên cứu khoa học cấp trƣờng năm học 2011-2012.
*Năm thứ 3:
Ngành học:
Khoa Học Máy Tính
Khoa: Cơng Nghệ Thông Tin
Kết quả xếp loại học tập: Khá

Trang 9


Sơ lƣợc thành tích:
- Giải khuyến khích Nghiên cứu khoa học cấp trƣờng năm học 2012-2013.
*Năm thứ 4:
Ngành học:

Khoa Học Máy Tính
Khoa: Cơng Nghệ Thơng Tin
Kết quả xếp loại học tập:
Sơ lƣợc thành tích:

Xác nhận của đơn vị
(ký tên và đóng dấu)

Ngày
tháng
năm
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

Trang 10


MỞ ĐẦU
1. TỔNG QUAN
Để phát triển nền kinh tế bền vững thì nhân tố con ngƣời ln đóng vai trị quyết
định. Vì vậy, khơng chỉ Việt Nam mà tất cả các nƣớc trên thế giới đều xem giáo dục là
quốc sách hàng đầu. Cùng với xu hƣớng trên, Việt Nam ln tạo mọi điều kiện để nâng
cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dƣỡng nhân tài cho đất nƣớc và nâng cao trình độ
chun mơn kỹ thuật cho ngƣời lao động, nhằm đáp ứng tốt hơn cho nhu cầu cơng nghiệp
hóa – hiện đại hóa đất nƣớc.
Giáo dục quan trọng là vậy, tuy nhiên, bỏ học, trốn tiết từ lâu đã trở thành một thực
trạng khá phổ biến ở sinh viên, do việc đến giảng đƣờng của sinh viên là không bắt buộc
nhƣ các cấp trung học cơ sở và phổ thông. Một bộ phận sinh viên chƣa xem trọng việc
đến giảng đƣờng để tiếp thu kiến thức bởi điều này tùy thuộc vào ý thức của mỗi ngƣời.

Thực tế cho thấy, việc không đến giảng đƣờng gây ra rất nhiều lỗ hổng trong kiến thức
của sinh viên, ảnh hƣởng khơng nhỏ đến q trình học tập và kết quả đạt đƣợc, quan trọng
hơn là kiến thức nền tảng cần có cho cơng việc sau này.
Nhận thức đƣợc tính nghiêm trọng của vấn đề trên, một số trƣờng áp dụng hình
thức điểm danh gọi tên sinh viên tại lớp học để phần nào nâng cao ý thức của sinh viên
trong việc có mặt tại giảng đƣờng. Mặc dù vậy, hình thức điểm danh này khơng mang lại
hiệu quả cao do nhiều nguyên nhân: giảng viên chƣa thực hiện triệt để, nhất là ở hệ tại
chức do giảng viên thƣờng châm chƣớc cho các cán bộ công chức đã đi làm; sinh viên
điểm danh hộ cho nhiều ngƣời khác do số lƣợng sinh viên ở giảng đƣờng thƣờng khá
đông, giảng viên khó có thể kiểm sốt hết… Đa phần những sinh viên bỏ học, trốn tiết
đều đƣa ra lý luận vẫn đủ kiến thức vì vẫn qua đƣợc kỳ thi. Tuy nhiên, với cách đánh giá
bằng một bài thi, nghiên cứu và thực tiễn cho thấy những sinh viên ấy đều có khuynh
hƣớng lạc mục tiêu – nghĩa là thay vì mục tiêu chính là tích lũy kiến thức liên tục thì lại
chuyển qua mục tiêu vƣợt qua các kỳ thi. Những bất cập trên đã đƣợc đề cập nhiều trên
báo chí, nhƣng đến hiện tại tình hình bỏ học, trốn tiết của sinh viên vẫn chƣa suy giảm.
Ở một khía cạnh khác trong lĩnh vực sản xuất-lao động, trƣớc đây hầu hết các
doanh nghiệp, công ty chủ yếu chấm cơng theo hình thức thủ cơng, tồn bộ giờ cơng của
nhân viên đều đƣợc theo dõi và ghi chép bằng sổ sách với một đội ngũ nhân viên chấm
cơng. Chính vì vậy sẽ rất khó khăn nếu một cơng ty có một số lƣợng lớn nhân viên, khả
năng lƣu trữ bị hạn chế, khả năng truy vấn thông tin liên quan đến vấn đề chấm công là
không hiệu quả, tốn nhiều công sức, tiền bạc và nhiều điều bất cập khác. Để khắc phục
những hạn chế đó, hiện nay, hệ thống chấm công bằng thẻ đƣợc sử dụng rất phổ biến tại
các doanh nghiệp, công ty để đảm bảo công nhân viên đi làm đầy đủ, năng cao hiệu quả
công việc. Nhƣng đối với một doanh nghiệp đòi hỏi sự quản lý chặt chẽ thì hệ thống chấm
cơng bằng thẻ cũng chƣa đáp ứng đƣợc hoàn toàn. Vấn đề quẹt thẻ hộ vẫn có thể xảy ra
nếu cơ chế quản lý của doanh nghiệp không chặt chẽ và ý thức lao động của nhân viên
không tốt. Mặt khác, hầu hết các hệ thống chấm công bằng thẻ chỉ sử dụng cho một địa
điểm cố định, cơ sở dữ liệu đƣợc lƣu cục bộ, khơng thích hợp chấm cơng cho những nhân
viên có đặc tính cơng việc phải làm việc tại nhiều địa điểm, chi nhánh khác nhau, điều
Trang 11

này địi hỏi một phƣơng pháp quản lý chấm cơng tối ƣu hơn để có thể quản lý những nhân
viên này, đồng thời cũng có thể áp dụng cho tất cả nhân viên khác.
Ngày nay, các công nghệ sinh trắc học đã và đang phát triển một cách rộng rãi.
Một số công nghệ sinh trắc học đang đƣợc sử dụng trong các ứng dụng thực tế và phát
huy hiệu quả cao. Công nghệ sinh trắc học dựa vào các đặc điểm sinh học riêng của mỗi
cá nhân nhƣ vân tay, mống mắt, khuôn mặt,… để nhận diện một ngƣời nào đó. Các đặc
trƣng sinh trắc thƣờng đáp ứng đƣợc nhu cầu bảo mật do tính độc nhất - mỗi ngƣời chỉ
có duy nhất một đặc điểm riêng, và tính bất biến – các đặc trƣng sinh trắc không thay đổi
theo thời gian.
Vân tay là đặc trƣng sinh trắc đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống bảo
mật bởi tính ổn định và sử dụng dễ dàng. Nhận dạng vân tay đƣợc xem là một trong
những kỹ thuật nhận dạng hoàn thiện và đáng tin cậy nhất.
Dấu vân tay từ lâu đã đƣợc các nƣớc trên thế giới xem là một phƣơng tiện hữu hiệu
để quản lý công dân thông qua chứng minh thƣ để xác định một cách nhanh chóng các
đặc điểm của cá nhân, hồ sơ của một công dân đƣợc lƣu trong cơ sở dữ liệu. Hiện nay,
ngƣời ta đã lợi dụng các đặc điểm riêng biệt của vân tây để xây dựng các hệ thống bảo
mật các thông tin riêng tƣ cho ngƣời sử dụng. Phƣơng pháp nhận dạng vân tay đang đƣợc
áp dụng trong lĩnh vực quản lý nhân sự, hỗ trợ đắc lực cho việc quản lý và chấm công tại
các nhà máy, xí nghiệp, cơng ty bằng máy các máy chấm cơng vân tay. Tuy nhiên, hầu
hết các hệ thống chấm công vân tay ở doanh nghiệp, công ty vẫn gặp phải những hạn chế
giống nhƣ hình thức chấm cơng bằng thẻ, do cơ sở dữ liệu đƣợc lƣu trữ cục bộ, khơng
thích hợp cho việc chấm cơng ở một cơng ty mà nhân viên phải thực hiện công việc ở
nhiều nơi khác nhau.
Theo tìm hiểu của nhóm nghiên cứu, hiện nay đã có ba trƣờng đại học triển khai hệ
thống nhận diện vân tay để điểm danh sinh viên gồm: Học viện Chính trị - Hành chính
khu vực 3 (Đà Nẵng), Trƣờng Đại học Tài chính - Ngân hàng Hà Nội và Trƣờng ĐH Võ
Trƣờng Toản (Hậu Giang). Khi bƣớc đến giảng đƣờng, sinh viên chỉ việc quét dấu vân
tay vào các thiết bị đƣợc bố trí sẵn, máy sẽ ghi nhận lại thông tin ngày giờ của sinh viên

đến lớp. Dù vậy, sinh viên ba trƣờng đại học trên đều đi học tập trung tại một hoặc hai cơ
sở, nên việc thiết lập hệ thống máy quét dấu vân tay tƣơng đối khơng q khó. Tuy nhiên,
do hầu hết các trƣờng đại học hiện nay đều đã chuyển sang hình thức đào tạo tín chỉ, sinh
viên có thể đi học tại nhiều cơ sở khác nhau, nếu một trƣờng đại học có nhiều cơ sở học
khác nhau, việc thiết lập hệ thống điểm danh sinh viên bằng máy quét vân tay nhƣ trên
gặp nhiều khó khăn do dữ liệu vân tay sinh viên đƣợc lƣu trữ cục bộ, đòi hỏi phải có một
hệ thống dạng client-server để đảm bảo dữ liệu có thể đƣợc truy xuất từ nhiều địa điểm
khác nhau.
Smartphone là một thiết bị công nghệ đƣợc sử dụng rất phổ biến trong vài năm
qua. Với sự tăng trƣởng nhanh chóng, nó đang dần thay thế cho những chiếc điện thoại
với tính năng thơng thƣờng (feature phone) bởi những tiện ích mà nó mang lại. Cho đến
gần đây, xu hƣớng tích hợp cơng nghệ nhận dạng và bảo mật vân tay vào smartphone bắt
đầu đƣợc chú ý đến từ khi hãng Apple ra mắt Iphone 5S. Dù vậy, công nghệ nhận dạng
vân tay hiện vẫn còn hạn chế về mặt ứng dụng thực tế: bảo mật trên điện thoại, thanh toán
Trang 12


di động… Nhƣng khơng thể phủ nhận rằng đây chính là xu hƣớng phát triển tiếp theo của
smartphone, mà việc các hãng điện thoại nhƣ: Samsung, HTC, Sky… dần tích hợp cơng
nghệ này vào điện thoại chính là minh chứng rõ rệt nhất.
2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Tình trạng trên đặt ra một vấn đề mang tính cấp thiết là cần phải có một hệ thống
phần mềm quản lý việc điểm danh sinh viên hoặc chấm cơng nhân viên có hiệu quả tốt
hơn. Công nghệ nhận diện vân tay đƣợc nhóm nghiên cứu lựa chọn để thực hiện điều này.
Bên cạnh đó, smartphone ngày càng phổ biến với ngƣời dùng là cơ sở để nhóm quyết
định xây dựng ứng dụng trên smartphone. Cơng nghệ định vị tồn cầu GPS cũng đƣợc sử
dụng để xác định vị trí hiện tại của ngƣời dùng, nhằm đảm bảo ngƣời dùng phải có mặt tại
nơi cần điểm danh.
Dựa trên mục tiêu cụ thể là quản lý điểm danh sinh viên, hệ thống điểm danh sinh
viên bằng phƣơng pháp nhận diện vân tay với ứng dụng điểm danh đƣợc thực hiện ngay

trên smartphone đƣợc ra đời với mong muốn ứng dụng công nghệ nhận diện vân tay vào
thực tiễn của cuộc sống, góp phần làm tăng ý thức đi học của sinh viên, giảm bớt tình
trạng trốn học, bỏ tiết; tăng hiệu quả, tiết kiệm thời gian trong việc quản lý điểm danh
sinh viên; nâng cao chất lƣợng nguồn nhân lực của xã hội, từ đó góp phần phát triển đất
nƣớc.
3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
 Xây dựng hệ thống phần mềm điểm danh sinh viên dạng client – server giúp nhà
trƣờng quản lý hiệu quả việc điểm danh sinh viên. Hệ thống có thể áp dụng vào việc
chấm công nhân viên, ngƣời lao động tại các doanh nghiệp, công ty.
 Ứng dụng công nghệ nhận diện vân tay vào việc xử lý ảnh và đối sánh vân tay sinh
viên.
 Xây dựng ứng dụng client trên smartphone điểm danh sinh viên dựa trên công nghệ
nhận diện vân tay, giúp sinh viên chủ động điểm danh khi vào lớp học.
 Ứng dụng trên smartphone thực hiện điểm danh sinh viên dựa trên việc đối sánh giữa
vị trí của sinh viên đang đứng với địa chỉ của phòng học, giữa vân tay lấy đƣợc từ
điện thoại với vân tay mẫu của sinh viên đƣợc lƣu trữ trong cơ sở dữ liệu, giữa môn
học sinh viên chọn với thời khóa biểu của sinh viên.
 Sử dụng cơng nghệ định vị tồn cầu GPS để xác định vị trí của sinh viên đang đứng
với độ chính xác cao.
 Xây dựng hệ thống server có nhiệm vụ nhận những thơng tin sinh viên đƣợc gửi từ
client bao gồm danh sách các đặc trƣng vân tay đã đƣợc xử lý. Sau đó, thực hiện đối
sánh với vân tay của sinh viên đƣợc lƣu trữ trong cơ sở dữ liệu, thông báo kết quả và
ghi nhận việc điểm danh của sinh viên.
 Xây dựng trang web quản lý cơ sở dữ liệu lƣu trữ thông tin sinh viên, giảng viên, lịch
giảng dạy của giảng viên, thời khóa biểu và thơng tin điểm danh của sinh viên.
Trang 13


 Ứng dụng các thuật toán xử lý ảnh vân tay để lƣu trữ các đặc trƣng vân tay sinh viên.
 Ứng dụng thuật toán đối sánh vân tay dựa trên các điểm đặc trƣng vân tay để điểm

danh sinh viên.
 Áp dụng và cải tiến cơng thức tính Trƣờng định hƣớng của ảnh làm giảm bớt thời
gian tính tốn cho máy tính.
 Nghiên cứu các phƣơng pháp phát hiện hiện biên để phát triển một kỹ thuật phát hiện
biên dành riêng cho ảnh vân tay.
 Cải tiến phƣơng pháp đối sánh vân tay dựa trên việc tổng hợp những ƣu điểm của các
phƣơng pháp trƣớc đó.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Tìm hiểu và nghiên cứu cách thực xây dựng ứng dụng trên hệ điều hành Windows
Phone.
 Tìm hiểu phƣơng pháp lập trình sử dụng cơng nghệ GPS để xác định vị trí trên phạm
vi tồn cầu.
 Nghiên cứu phƣơng pháp đƣa bản đồ Google map hiển thị thay cho bản đồ mặc định
Bing map của Windows Phone.
 Tìm hiểu công nghệ WCF để xây dựng server phục vụ cho các thao tác thu nhận
thông tin đặc trƣng vân tay, đối sánh vân tay và truy xuất cơ sở dữ liệu trả về cho
client.
 Tìm hiểu cơng nghệ sinh trắc học trong nhận dạng dấu vân tay, tìm hiểu cấu trúc và
đặc điểm của dấu vân tay, nhằm phục vụ cho việc xử lý ảnh và rút trích đặc trƣng trên
ảnh vân tay.
 Tìm hiểu và nghiên cứu các thuật tốn xử lý ảnh trên vân tay nhƣ: chuẩn hóa mức
xám, tăng cƣờng ảnh, nhị phân hóa, tìm xƣơng ảnh, trích xuất các đặc trƣng Minutiae
và Singularity của vân tay.
 Nghiên cứu phƣơng pháp đối sánh vân tay dựa trên các đặc trƣng của vân tay.
 Phát triển thuật toán xử lý ảnh vân tay dựa trên quá trình tìm xƣơng ảnh, làm mƣợt
đƣờng vân, tăng độ chính xác của q trình đối sánh.
 Phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu và lƣu trữ trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server.
 Tìm hiểu lập trình Web trên nền tảng ASP.NET Framework 4.5.
5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
 Hệ thống phần mềm gồm ba mơ-đun chính: server thực hiện xử lý đối sánh vân tay,

client trên ứng dụng điện thoại di động và web quản lý thông tin điểm danh của sinh
viên.
 Hệ thống phần mềm có phạm vi sử dụng ở các trƣờng đại học, cao đẳng.
Trang 14


 Server có nhiệm vụ truy xuất dữ liệu và gửi thơng tin mơn học về cho client khi có
u cầu. Ứng dụng client thực hiện xử lý ảnh vân tay thu nhận đƣợc từ smartphone,
xác định vị trí hiện tại của sinh viên và gửi thông tin về cho server. Server xử lý việc
điểm danh sinh viên có hợp lệ khơng, nếu có, server ghi nhận thơng tin điểm danh
của sinh viên vào cơ sở dữ liệu và trả về kết quả cho client.
 Trang web cung cấp các chức năng tra cứu thông tin của sinh viên, giảng viên, lịch
giảng dạy của giảng viên, thời khóa biểu và thơng tin điểm danh của sinh viên danh
cho ngƣời có thẩm quyền truy cập. Bên cạnh đó, trang web cũng cung cấp các chức
năng thêm, xóa, sửa các đối tƣợng.
 Tìm hiểu và nghiên cứu cách thức sử dụng cơng nghệ GPS trên hệ điều hành
Windows Phone.
 Tìm hiểu các thuật toán xử lý ảnh trên vân tay và các phƣơng pháp đối sánh vân tay.
6. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
a) Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội
Hệ thống điểm danh sinh viên bằng phƣơng pháp nhận diện dấu vân tay khắc phục
đƣợc những hạn chế của hình thức điểm danh truyền thống. Hệ thống đƣợc ra đời giải
quyết các vấn đề sau:
 Góp phần làm giảm thực trạng bỏ học, trốn tiết của sinh viên.
 Hạn chế tình trạng học hộ, điểm danh hộ ở giảng đƣờng, cũng nhƣ hạn chế tình trạng
điểm danh hộ của nhân viên ở cơ quan, doanh nghiệp.
 Giảm thời gian, công sức của giảng viên và sinh viên so với phƣơng pháp điểm danh
truyền thống.
 Giúp cho nhà trƣờng dễ dàng quản lý tình hình đi học của sinh viên, cũng nhƣ giúp
cơ quan, doanh nghiệp quản lý tình hình đi làm của nhân viên một cách hiệu quả hơn.

 Góp phần làm nâng cao chất lƣợng dạy và học ở nhà trƣờng cùng chất lƣợng sinh
viên đầu ra. Góp phần nâng cao nhận thức, trách nhiệm của nhân viên để có thể hồn
thành tốt cơng việc đƣợc giao, đem lại lợi nhuận cho cơng ty, từ đó phát triển nền
kinh tế đất nƣớc.
b) Đóng góp về mặt khoa học
 Xây dựng thành cơng hệ thơng client – server, trong đó client chạy trên smartphone
của sinh viên để sinh viên chủ động điểm danh
 Xây dựng thành công ứng dụng điểm danh sinh viên trên nền tảng hệ điều hành
Windows Phone.
 Sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS trên hệ điều hành Windows Phone để xác
định vị trí của ngƣời dùng.

Trang 15


 Nghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng các thuật toán xử lý ảnh vân tay vào việc điểm
danh sinh viên, góp phần đƣa cơng nghệ nhận diện dấu vân tay áp dụng vào thực tiễn
của cuộc sống.
 Cải tiến thành cơng cơng thức tính Trƣờng định hƣớng của ảnh giúp giảm bớt các
lệnh dƣ thừa cho máy tính và làm tăng tốc độ thực thi.
 Phát triển thành công kỹ thuật phát hiện biên dành riêng cho ảnh vân tay.
 Phát triển thành cơng kỹ thuật dị theo đƣờng vân trên ảnh vân tay sau khi làm mảnh
để loại bỏ những đƣờng vân dƣ thừa dựa trên ý tƣởng của thuật tốn “Dị theo đƣờng
vân” trên ảnh xám.
 Cải tiến thành công phƣơng pháp đối sánh vân tay dựa trên việc tổng hợp những ƣu
điểm của những phƣơng pháp đi trƣớc.
 Phát triển thành công phƣơng pháp đối sánh vân tay lấy các chỉ số PointCare làm gốc.
 Cải tiến thành công phƣơng pháp đối sánh vân tay thông qua độ lệch góc giữa đƣờng
thẳng nối các đặc trƣng với trục hoành trong hệ tọa độ Oxy dựa trên phƣơng trình
đƣờng thẳng của chúng.

 Nhóm nghiên cứu cũng đã thực nghiệm trên 3000 trƣờng hợp đối sánh giữa các cặp

ảnh vân tay khác nhau để qua đó kiểm nghiệm tính đúng đắn của thuật tốn, đồng
thời xác định ngƣỡng Hamming distance – ngƣỡng mức độ giống nhau giữa hai vân
tay.

Trang 16


CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN TẢNG LẬP TRÌNH WINDOWS PHONE
a. Giới thiệu về hệ điều hành Windows Phone
Windows Phone là hệ điều hành dành cho Smartphone đƣợc sản xuất bởi một
trong những công ty phần mềm hàng đầu thế giới – Microsoft. Windows Phone đƣợc phát
triển từ hệ điều hành Windows Mobile vốn đã đạt đƣợc một số thành cơng trƣớc đó. Tuy
nhiên, nó khơng phải là một sự thay thế cho Windows Mobile, mà là một đứa con cƣng
đƣợc kế thừa tất cả những cái hay, cái đẹp của Windows Mobile nhƣng với một nền tảng
mạnh mẽ hơn cho một loạt các thiết bị và các kịch bản ứng dụng chạy trên nó. Bên cạnh
đó, Windows Phone là một thƣơng hiệu thiết bị di động mới, tích hợp một loạt các tính
năng cần thiết để xây dựng các ứng dụng đáp ứng các nhu cầu của doanh nghiệp và ngƣời
tiêu dùng, cho phép các nhà phát triển dễ dàng tạo ra các ứng dụng tƣơng tác mạnh mẽ,
hấp dẫn, và đƣợc sử dụng lại những kỹ năng cũng nhƣ kiến thức của họ môi trƣờng phát
triển hiện đại. Chẳng hạn nhƣ Silverlight của Microsoft® và XNAMicrosoft®.
Hệ điều hành Windows Phone 7 đƣợc giới chuyên môn đánh giá cao về khả năng
thực thi ổn định và mƣợt. Với Windows Phone, Microsoft có lý do để tin tƣởng rằng hãng
sẽ giành đƣợc một khối lƣợng lớn thị phần trên thị trƣờng smartphone bởi sự tăng trƣởng
mạnh mẽ về thị phần của Windows Phone trong thời gian gần đây. Hệ điều hành mới của
Microsoft đƣợc đánh giá hồn hảo với nhiều tính năng hiện đại. Những ứng dụng phát
triển của Windows Phone sẽ thiên về giải trí, mang những tính năng kết nối mạng xã hội.
Những ứng dụng này do các nhà phát triển bên ngoài phát triển.

b. Những yếu tố cơ bản trên Windows Phone
Tất cả các ứng dụng Windows Phone đƣợc viết trên nền tảng .NET, ngơn ngữ lập
trình đƣợc sử dụng là C#. Bộ cơng cụ lập trình Windows Phone là Microsoft Visual
Studio từ 2010 trở lên, bao gồm XNA Game Studio và một trình giả lập điện thoại.
Microsoft cũng cung cấp khả năng chỉnh sửa giao diện và tạo các hiệu ứng động cho các
ứng dụng Silverlight bằng cách sử dụng Microsoft Expression Blend.[8]
Các nền tảng Silverlight và XNA cho Windows Phone chia sẻ một số thƣ viện sử
dụng chung, nhƣng không thể lập trình một ứng dụng dựa trên cả hai.
Silverlight cung cấp khả năng viết các chƣơng trình có thể phân loại nhƣ các ứng
dụng hoặc tiện ích. Các chƣơng trình này đƣợc xây dựng từ sự kết hợp của XAML và các
đoạn mã. XAML bao gồm các thẻ định nghĩa giao diện, bố trí các điều khiển trên giao
diện của ứng dụng. Các đoạn mã trong XAML cũng có thể thực hiện một số khởi tạo và
xử lý logic, nhƣng thƣờng đƣợc chuyển xuống xử lý các sự kiện từ các điều khiển.
Silverlight cho Windows Phone là một phiên bản phát triển từ Silverlight 3 bao gồm một
số tính năng và cái tiến sử dụng trên điện thoại.
XNA đƣợc sử dụng để viết các trò chơi với hiệu suất cao. Với các trị chơi 2D, ta
có thể định nghĩa các mảng đồ họa, hình nền dựa trên bitmap xuất hiện trong trò chơi 3D,
XNA cung cấp khả năng định nghĩa các mơ hình trong khơng gian 3D. Các hành động
Trang 17


của trị chơi, trong đó bao gồm di chuyển các đối tƣợng đồ họa trên màn hình và thao tác
bởi ngƣời sử dụng, đƣợc đồng bộ bởi các vòng lặp XNA tích hợp trong game.

1.2. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THEO MƠ HÌNH 3 LỚP
Trong phát triển ứng dụng, để dễ quản lý các thành phần của hệ thống, cũng nhƣ
không bị ảnh hƣởng bởi các thay đổi, ngƣời ta hay nhóm các thành phần có cùng chức
năng lại với nhau và phân chia trách nhiệm cho từng nhóm để cơng việc không bị chồng
chéo và ảnh hƣởng lẫn nhau. Trong phát triển phần mềm, ngƣời ta cũng áp dụng cách
phân chia chức năng này, trong đó mơ hình 3 lớp phổ biến nhất. Việc xây dựng ứng dụng

theo mơ hình 3 lớp mang đến lợi ích tái sử dụng lại các thành phần có sẵn và dễ dàng cập
nhật. Một ứng dụng đƣợc xây dựng theo mơ hình trên sẽ bao gồm 3 lớp:
 Lớp giao tiếp.
 Lớp xử lý.
 Lớp dữ liệu.

Hình 1.1 : Kiến trúc mơ hình 3 lớp
1.2.1.

Lớp giao tiếp



Đây là lớp tạo lên giao diện cho ngƣời dùng, là nơi tiếp nhận và kết xuất ra kết
quả của chƣơng trình cho ngƣời dùng.



Có nhiệm vụ xử lý, kiểm tra các dữ liệu nhập.



Tiếp nhận các sự kiện của ngƣời dùng, kiểm tra dữ liệu đƣợc nhập vào, gửi yêu
cầu xử lý xuống tầng kế tiếp.
Trang 18