Tài liệu Nghiên cứu phát hiện giới tính qua hình ảnh ứng dụng cho công tác quản lý học sinh nội trú của trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh quảng ninh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VŨ VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN GIỚI TÍNH QUA HÌNH ẢNH ỨNG DỤNG CHO CÔNG TÁC QUẢN LÝ HỌC SINH NỘI TRÚ CỦA TRƯỜNG PHỔ THÔNG DÂN TỘC NỘI TRÚ TỈNH QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên, 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VŨ VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN GIỚI TÍNH QUA HÌNH ẢNH ỨNG DỤNG CHO CÔNG TÁC QUẢN LÝ HỌC SINH NỘI TRÚ CỦA TRƯỜNG PHỔ THÔNG DÂN TỘC NỘI TRÚ TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8 48 0101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS TS. Đỗ Năng Toàn Thái Nguyên, 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Vũ Văn Dương Sinh ngày: 10/01/1985 Học viên lớp cao học CK17B - Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại: Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Ninh. Xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu phát hiện giới tính qua hình ảnh Ứng dụng cho công tác quản lý học sinh nội trú của Trường Phổ Thông DTNT tỉnh Quảng Ninh.” do PGS TS. Đỗ Năng Toàn hướng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Tác giả xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận văn đúng như nội dung trong đề cương và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng khoa học và trước pháp luật. Thái Nguyên, ngày 16 tháng 9 năm 2020 Tác giả luận văn Vũ Văn Dương ii LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, được sự động viên, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo hướng dẫn PGS TS. Đỗ Năng Toàn, luận văn với Đề tài “Nghiên cứu phát hiện giới tính qua hình ảnh - Ứng dụng cho công tác quản lý học sinh nội trú của Trường Phổ Thông DTNT tỉnh Quảng Ninh”. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS TS. Đỗ Năng Toàn đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Phòng đào tạo Sau đại học Trường Đại học CNTT và Truyền thông đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn. Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Ninh nơi tôi công tác đã tạo điều kiện tối đa cho tôi thực hiện khóa học này. Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện và hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, ngày 16 tháng 9 năm 2020 Tác giả luận văn Vũ Văn Dương iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ v DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................. vi PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1 Chương 1:......................................................................................................... 4 KHÁI QUÁT VỀ QUẢN LÝ HỌC SINH NỘI TRÚ VÀ BÀI TOÁN PHÁT HIỆN GIỚI TÍNH HỌC SINH ...................................................................... 4 1.1 Khái quát về quản lý học sinh nội trú; .................................................... 4 1.1.1 Khái niệm về quản lý giáo dục ..............................................................4 1.1.2 Những đặc trưng của quản lý giáo dục .................................................6 1.1.3 Quản lý nhà trường. ................................................................................7 1.1.4 Biện pháp quản lý học sinh nội trú. ......................................................8 1.2 Bài toán phát hiện giới tính học sinh;.................................................... 11 1.2.1 Giới tính..................................................................................................11 1.2.2 Phát hiện giới tính học sinh: ................................................................11 Chương 2:....................................................................................................... 13 NHẬN DẠNG MẶT NGƯỜI VÀ PHÁT HIỆN GIỚI TÍNH TỪ HÌNH ẢNH MẶT NGƯỜI ....................................................................................... 13 2.1 Cơ sở lý thuyết của bài toán nhận dạng mặt người; .............................. 13 2.1.1 Bài toán nhận dạng mặt người .............................................................13 2.1.2 Hệ thống nhận dạng mặt tự động ........................................................14 iv 2.1.3 Những thách thức trong nhận dạng mặt người ..................................15 2.1.4 Các cách tiếp cận cho bài toán nhận dạng mặt người. ......................16 2.2 Phát hiện giới tính từ ảnh mặt người ..................................................... 17 2.1.1 Chuẩn hóa ánh sáng với bộ lọc Retinal filter.....................................20 2.2.2 Đặc trưng HOG trong phát hiện mặt người. ......................................23 2.2.3 Trích chọn đặc trưng LPQ....................................................................30 2.2.4 Bộ phân lớp k-NN .................................................................................33 2.3 Kỹ thuật phát hiện giới tính tự động sử dụng mạng CNN .................... 35 2.3.1 Thuật toán CNN - Convolutional Neural Network ...........................35 2.3.2 Cấu trúc của mạng CNN ......................................................................35 2.3.3 Các lớp trong mạng CNN.....................................................................36 Chương 3:....................................................................................................... 42 CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM ............................................................ 42 3.1 Phân tích yêu cầu bài toán ..................................................................... 42 3.2 Phân tích lựa chọn công cụ.................................................................... 43 3.2.1 Ngôn ngữ Python ..................................................................................43 3.2.2 Thư viện Tensorflow ............................................................................44 3.2.3 Thư viện Skearn ....................................................................................45 3.3 Quá trình phát triển và xây dựng chương trình ..................................... 46 3.3.1 Chương trình huấn luyện ......................................................................46 3.3.2 Chương trình phát hiện giới tính .........................................................47 3.3.3 Kết quả sau khi chạy dữ liệu thử nghiệm. ..........................................48 PHẦN KẾT LUẬN ........................................................................................ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 53 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 54 1. Chương trình huấn luyện ......................................................................... 54 2. Chương trình phát hiện giới tính ............................................................. 60 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ Tiếng Anh viết tắt CGA Color Graphic Adaptor CNN Convolutional Neural Network HOG Histogram of Oriented Gradient LBP Local Binary Pattern LDA Linear Discriminant Analysis LQP Local Phase Quantization PCA Principal Components Analysis vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mô hình tổng quan bài toán Face recognition ................................. 14 Hình 2.2 Sơ đồ tổng quan của một hệ thống nhận dạng giới tính .................. 18 Hình 2.3 Các bước trong hệ thống phát hiện mặt tự động LPQ ..................... 19 Hình 2.4 Các bước trong bộ lọc Retinal filter................................................. 20 Hình 2.5 Kết quả của việc tiền xử lý với bộ lọc Retina filter. ........................ 22 Hình 2.7 Một số ảnh LPQ thu được từ toán tử LPQ ....................................... 32 Hình 2.8 Các bước của tính vector LPQ trong một ảnh mặt người. ............... 33 Hình 2.9 Minh họa bộ phân lớp kNN ............................................................. 34 Hình 2.10 Minh họa cấu trúc của mạng CNN ................................................ 35 Hình 2.11 Minh họa filter trong tầng convolutonal ........................................ 37 Hình 2.12 Minh họa thông số Padding ........................................................... 37 Hình 2.13 Minh họa phát hiện đặc trưng feature detector .............................. 38 Hình 2.14 Hàm ReLU ..................................................................................... 39 Hình 2.15 Max Pooling ................................................................................... 39 Hình 2.16 Average Pooling ............................................................................. 40 Hình 2.17 Hình minh họa lớp Fully connected ............................................... 40 Hình 2.18 Hình minh kết quả sau tầng Fully connected ................................. 41 Hình 3.1 Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh ........................ 42 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn các giá trị loss, train .............................................. 46 Hình 3.3 Bảng số liệu kết quả thử nghiệm...................................................... 48 Hình 3.4 Hình ảnh kết quả chạy thử nghiệm trong thực tế ............................. 49 Hình 3.5 Hình ảnh kết quả chạy thử nghiệm trong thực tế ............................ 50 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Hình 3.1: Bảng số liệu kết quả thử nghiệm .........................................................50 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính khoa học và cấp thiết của đề tài Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, phần cứng máy tính và các thiết bị liên quan đã có sự tiến bộ vượt bậc về tốc độ tính toán, dung lượng chứa, khả năng xử lý, công nghệ xử lý, nhận dạng ảnh số đã trở nên thông dụng với hầu hết các lĩnh vực trong xã hội. Việc phân tích và trích xuất các thông tin có thể có từ các ảnh đã được các nhà khoa học nghiên cứu từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước. Điều này là do có rất nhiều các thông tin có ích có thể khai thác từ một bức ảnh khuôn mặt, ví dụ như danh tính, giới tính, cảm xúc, cử chỉ tương tác, dân tộc, tình trạng sức khỏe,… Trong số các thông tin có thể suy ra từ ảnh, giới tính là một thuộc tính quan trọng vì nó có khá nhiều ứng dụng trong thực tế, ví dụ như trong quảng cáo có định hướng, trong thống kê dân số, công tác quản lý dân cư, quản lý học sinh tại các khu nội trú của các trường học… Công tác quản lý con người luôn là một trong những công việc phức tạp trong công tác quản lý. Đối với Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh, công tác quản lý học sinh nội trú luôn đòi hỏi rất nhiều thời gian công sức. Đối tượng học sinh nhà trường sinh hoạt và học tập 100% nội trú tại trường, khu nội trú của nhà trường được chia làm hai khu riêng biệt được phân cách bằng rào ngăn cách. Nhà trường xây dựng nội quy riêng cho các khu vực nam nữ khác nhau, học sinh nam thì không được sang khu vực học sinh nữ và ngược lại. Để quản lý học sinh tại các khu vực này ngoài việc xây dựng nội qui, qui định phổ biến tới học sinh thì cần nguồn nhân lực kiểm tra việc thực hiện các nội qui này, việc kiểm tra phải diễn ra thường xuyên, liên tục là một khó khăn rất lớn cho công tác quản lý. 2 Hệ thống phát hiện giới tính qua hình ảnh sẽ liên tục tập nhật hình ảnh học sinh tại các khu vực, sử dụng các thuật toán để phân biệt được giới tính thông báo cho người quản lý nếu phát hiện có học sinh nam bên khu vực. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đề tài tập trung tìm hiểu về: - Tìm hiểu về công tác quản lý học sinh tại khu nội trú; - Các kỹ thuật phát hiện giới tính thông qua hình ảnh; - Cài đặt thuật toán, thử nghiệm tại Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh. 3. Phương pháp luận nghiên cứu. - Nghiên cứu, thu thập các tài liệu đã xuất bản, các bài báo trên các tạp chí khoa học và các tài liệu trên mạng Internet có liên quan đến vấn đề đang nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước. Từ đó chọn lọc và sắp xếp lại theo ý tưởng của mình - Tìm hiểu, vận dụng và kế thừa một số thuật toán về phân biệt giới tính. - Nghiên cứu thư viện mã nguồn mở OpenCV, Tensoflow, Keras…, khai thác, xây dựng một ứng dụng demo phát hiện giới tính từ hình ảnh tại Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh. 3 4. Nội dung và bố cục của luận văn Chương 1. Khái quát về quản lý học sinh nội trú và bài toán phát hiện giới tính học sinh. Chương này tập trung trình bày những tìm hiểu về công tác quản lý học sinh tại khu nội trú của trường phổ thông, tìm hiểu về bài toán phát hiện giới tính của học sinh và cơ sở lý thuyết xử lý ảnh. Chương 2: Nhận dạng hình ảnh và phát hiện giới tính từ hình ảnh mặt người. Chương này tập trung tìm hiểu về cơ sở lý thuyết của bài toán nhận dạng mặt người; tìm hiểu về kỹ thuật nhận dạng giới tính tự động sử dụng LPQ và kỹ thuật nhận dạng giới tính tự động sử dụng thuật toán CNN. Chương 3. Chương trình thử nghiệm Từ các kết quả phân tích lý thuyết ở các chương trước, chương này sẽ lựa chọn kỹ thuật nhận dạng giới tính tự động sử dụng thuật toán CNN, thử nghiệm kết quả tại Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh. 4 Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ QUẢN LÝ HỌC SINH NỘI TRÚ VÀ BÀI TOÁN PHÁT HIỆN GIỚI TÍNH HỌC SINH 1.1 Khái quát về quản lý học sinh nội trú; 1.1.1 Khái niệm về quản lý giáo dục Quản lý là một hoạt động xuất hiện từ rất lâu trong xã hội loài người và hoạt động ngày càng phát triển trong xã hội. Trong quá trình lãnh đạo, đấu tranh với thiên nhiên để sinh tồn và phát triển con người cần phải hợp sức nhau để tự bảo vệ và kiếm kế sinh sống. Những hoạt động tổ chức, chỉ đạo, điều khiển, các hoạt động của con người nhằm thực hiện những mục tiêu chung là những dấu hiệu đầu tiên của quản lý. Như vậy, hoạt động quản lý xuất hiện từ rất sớm và trải qua tiến trình phát triển từ xã hội lạc hậu đến xã hội văn minh, thì hoạt động quản lý cũng ngày càng phát triển, hoàn thiện và trở thành một hoạt động phổ biến. Mặc dù có nhiều các hiểu khác nhau, cách diễn đạt khác nhau về quản lý, song một cách tổng quát nhất có thể khái quát: Quản lý là cách thức tác động (sự tác động có tổ chức, có mục đích…) của chủ thể quản lý lên chủ thể bị quản lý bằng các chế định xã hội, bằng tổ chức nguồn nhân lực, tài lực và vật lực, phẩm chất uy tín của cơ quan quản lý hoặc người quản lý nhằm sử dụng có hiệu quả nhất các tiềm năng, các cơ hội của tổ chức để đạt được mục đích trong điều kiện môi trường luôn biến động. Quản lý giáo dục là hoạt động điều hành, phối hợp các lực lượng giáo dục nhằm đẩy mạnh công tác giáo dục và đào tạo thế hệ trẻ theo yêu cầu phát triển xã hội. Trong hệ thống giáo dục, con người giữ vai trò trung tâm của mọi hoạt 5 động. Con người vừa là chủ thể vừa là khách thể quản lý. Mọi hoạt động giáo dục và quản lý giáo dục đều hướng vào việc đào tạo và phát triển nhân cách thế hệ trẻ, bởi vậy con người là nhân tố quan trọng nhất trong quản lý giáo dục. Quản lý giáo dục là một hiện tượng xã hội, đồng thời là một dạng lao động đặc biệt, mà những nét đặc trưng của nó là tính tích cực, sáng tạo, năng lực vận dụng những tri thức đã để đạt mục đích đặt ra có kết quả là sử cải biến hiện thực. Do đó chủ thể quản lý phải biết sử dụng không chỉ những chuẩn mực pháp quyền, mà còn sử dụng cả những chuẩn mực đạo đức, xã hội, tâm lý,... nhằm đảm bảo sự thống nhất và những mối quan hệ trong quá trình quản lý. Là hệ thống tác động có mục đích, có kế hoạch, hợp qui luật của chủ thể quản lý nhà trường làm cho nhà trường vận hành theo đường lối, quan điểm giáo dục của đảng, thực hiện được các tính chất của nhà trường, mà tiêu điểm hội tụ là quá trình dạy học - giáo dục, đưa nhà trường tới mục tiêu dự kiến, tiến lên trạng thái mới về chất, góp phần thực hiện mục tiêu chung của giáo dục: nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. - Mục đích của quản lý giáo dục: Thứ nhất, bảo đảm thực hiện tốt các kế hoạch phát triển và hoàn chỉnh hệ thống giáo dục; Thứ hai, bảo đảm thực hiện tốt mục tiêu đào tạo của nhà trường/ cơ sở giáo dục theo quan điểm, đường lối giáo dục của Đảng, thực hiện đầy đủ kế hoạch đào tạo, chương trình, nội dung và phương pháp giáo dục trên cơ sở phát huy vai trò định hướng, dẫn dắt, cố vấn của người dạy, tính tích cực chủ động sáng tạo của người học; Thứ ba, bảo đảm việc huy động các nguồn lực để phát triển giáo dục; 6 Thứ tư, tạo nên và đảm bảo sự cân đối giữa nhiệm vụ giáo dục và các điều kiện vật chất cho việc thực hiện. 1.1.2 Những đặc trưng của quản lý giáo dục Sản phẩm giáo dục là nhân cách, là sản phẩm có tính đặc thù nên quản lý giáo dục không phải là dập khuôn, máy móc trong việc tạo ra sản phẩm, cũng như không được tạo ra phế phẩm. Quản lý giáo dục được gắn liền với quyền lực nhà nước trong việc điều hành, điều chỉnh các hoạt động giáo dục, thông qua việc xây dựng, ban hành và chấp hành các văn bản như luật, điều lệ và các qui định, qui chế chuyên môn sư phạm Quản lý giáo dục chú ý đến sự khác biệt giữa đặc điểm sư phạm với lao động xã hội nói chung. Quản lý giáo dục đòi hỏi những yêu cầu cao về tính toàn diện, tính thống nhất, tính liên tục, tính kế thừa, tính phát triển. Giáo dục là sự nghiệp quần chúng, quản lý giáo dục phải quán triệt quan điểm vì quần chúng. Quản lý giáo dục là dạng lao động xã hội đặc biệt trong lĩnh vực GD nhằm gây ảnh hưởng, điều khiển hệ thống giáo dục và các thành tố của nó, định hướng và phối hợp lao động của những người tham gia công tác giáo dục để đạt được mục tiêu giáo dục và mục tiêu phát triển giáo dục dựa trên thể chế giáo dục và các nguồn lực giáo dục. Theo đó bản chất của quản lý trường học là gây ảnh hưởng, định hướng và phát triển tổ chức trường theo mục tiêu và giá trị đã định, dựa trên việc xác 7 định tầm nhìn, sứ mạng, nhiệm vụ chiến lực, huy động và sử dụng các nguồn lực, tạo dựng tên tuổi, uy tín và quản lý văn hóa nhà trường. Tùy theo việc xác định đối tượng quản lý mà quản lý giáo dục có nhiều cấp độ khác nhau cả về tầm vĩ mô và tầm vi mô. Ở tầm vĩ mô, người ta thường nói đến quản lý hệ thống giáo dục quốc dân ở tầm quốc gia, trong phạm vi một cơ sở giáo dục, người ta thường nói đến quản lý nhà trường hay gọi là quản lý trường học. 1.1.3 Quản lý nhà trường. Nhà trường là thiết chế xã hội, là một tổ chức chuyên biệt trong xã hội thực hiện chức năng tái tạo nguồn nhân lực phụ vụ cho sự duy trì và phát triển của xã hội bằng các con đường giáo dục cơ bản. Quản lý nhà trường thực chất là quản lý giáo dục trên tất cả các mặt liên quan đến hoạt động giáo dục trong phạm vi Nhà trường. Đó là một hệ thống những hoạt động có mục đích, có kế hoạch hợp quy luật của chủ thể quản lý giáo dục để đạt tới mục tiêu giáo dục đặt ra trong từng giai đoạn phát triển của đất nước. Trường Dân tộc Nội trú tỉnh Quảng Ninh tổ chức hoạt động theo thông tư 01/2016/BGDĐT ngày 15/1/2016 của Bộ GDĐT[4]: a. Mục tiêu, vai trò, tính chất của trường phổ thông dân tộc nội trú. Trường PTDTNT được Nhà nước thành lập cho con em dân tộc thiểu số, con em gia đình các dân tộc định cư lâu dài tại vùng có điều kiện kinh tế - xã hội đặc biệt khó khăn nhằm góp phần tạo nguồn đào tạo cán bộ và nguồn nhân lực có chất lượng cho vùng này[4]. Trường PTDTNT có vai trò quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội và củng cố an ninh, quốc phòng ở miền núi, vùng dân tộc thiểu số. 8 b. Nhiệm vụ của trường phổ thông dân tộc nội trú Trường PTDTNT thực hiện các nhiệm vụ của trường trung học quy định tại Điều lệ trường trung học hiện hành và các nhiệm vụ sau[4]: - Tuyển sinh đúng đối tượng và chỉ tiêu được giao hằng năm. - Giáo dục học sinh về chủ trương, chính sách dân tộc của Đảng và Nhà nước; bản sắc văn hóa và truyền thống tốt đẹp của các dân tộc Việt Nam; ý thức tham gia phục vụ phát triển kinh tế - xã hội ở vùng khó khăn sau khi tốt nghiệp. - Giáo dục kỹ năng sống và kỹ năng hoạt động xã hội phù hợp với học sinh PTDTNT. - Giáo dục lao động, hướng nghiệp và dạy nghề truyền thống phù hợp với năng lực của học sinh và yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của địa phương. - Tổ chức công tác nội trú cho học sinh, bảo đảm 100% học sinh của nhà trường được ăn, ở nội trú. - Theo dõi, thống kê số lượng học sinh đã tốt nghiệp hằng năm của nhà trường tiếp tục học ở cấp học, trình độ cao hơn hoặc trở về địa phương tham gia công tác, lao động sản xuất nhằm đề ra các giải pháp nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục. - Trường PTDTNT là loại hình trường chuyên biệt mang tính chất phổ thông, dân tộc và nội trú. 1.1.4 Biện pháp quản lý học sinh nội trú. Qua khảo sát thực tế, Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh năm học 2018 - 2019 có 305 học sinh trong đó có 2/3 số học sinh là nữ và 100% học sinh học tập vào sinh hoạt tại khu nội trú của nhà trường. Nhà trường có có 36 phòng ở nội trú (trong đó 12 phòng dành cho các học sinh nam và 24 phòng dành cho các học sinh nữ), 11 phòng học và 6 phòng học bộ môn, với cơ sở vật 9 chất như vậy nhà trường đã bố trí cố định phòng học theo lớp. Khu nhà ký túc xá được bố trí thành hai khu nam, nữ riêng, để quản lý học sinh học tập tại giảng đường theo lịch nhà trường sử dụng đội ngũ giáo viên, nhân viên quản lý ghi chép lại số liệu học sinh để thống kê tổng hợp. Qua tìm hiểu và nghiên cứu về học sinh Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh, các em học sinh có một số đặc điểm sau: - Học sinh nhà trường 100% là học sinh người dân tộc thiểu số được tuyển sinh từ các vùng sâu, vùng xa, vùng biên giới, hải đảo, vùng có điều kiện kinh tế đặc biệt khó khăn. Các em học sinh được tuyển vào đa số có các chỉ số về thể chất như chiều cao, cân nặng hạn chế hơn với các bạn cùng lứa tuổi ở khu vực thành phố, ngoài các thiếu hụt về chỉ số thể chất thì các em cũng thiếu nhiều kỹ năng sống, thường nhút nhát, kỹ năng sinh hoạt tập thể, kỹ năng tự lập trong sinh hoạt hàng ngày còn yếu, kiến thức các bộ môn được trang bị còn “hổng”, nhiều em chưa có động cơ học tập, các thầy cô luôn cần theo sát để hướng dẫn các em từng kỹ năng sống nhỏ đến phương pháp, cách thức học tập có hiệu quả. Một đặc điểm cũng hết sức quan trọng đó là các em học sinh của nhà trường có xuất thân từ nhiều dân tộc khác nhau, có nền văn hóa khác nhau nên việc cùng chung sống trong một môi trường cũng là những điểm khó khăn. Bên cạnh những khó khăn hạn chế, các học sinh tại Trường phổ thông dân tộc nội trú tỉnh Quảng Ninh cũng có những ưu điểm nổi bật. Phần lớn các em học sinh rất chăm ngoan, cần cù, chịu khó. Chính vì những đặc điểm rất riêng biệt, nhà trường luôn phải xây dựng một kế hoạch giáo dục và quản lý học sinh sao cho phù hợp với đối tượng. Một trong những nhiệm vụ quan trọng để nhà trường thực hiện tốt mục tiêu đào tạo của nhà trường đó là công tác quản lý các khu ký túc xá. Để quản lý học sinh tại các khu nội trú, nhà trường sử dụng một số biện pháp sau: 10 - Về cơ sở vật chất: Nhà trường đã xây dựng các khu phòng ở khép kín, mỗi phòng có từ 8 tới 10 học sinh, phân chia các khu phòng dành cho nam giới và nữ giới. - Các khu vực hành lang, cầu thang dẫn vào các khu vực nội trú dành cho nam và cho nữ đều được nhà trường trang bị hệ thống camera giám sát 24/24 truyền hình ảnh về phòng quản lý nội trú và phòng bảo vệ. - Về văn bản: Nhà trường xây dựng quy định về thực hiện nội qui dành cho khu vực nội trú, trong đó hướng dẫn học sinh thực hiện nội quy nề nếp, cũng như gắn với các quy chế thi đua, khen thưởng, kỷ luật. - Về con người: Nhà trường thành lập Ban quản lý nội trú gồm thành viên là một Phó hiệu trưởng phụ trách công tác nội trú, các giáo viên chủ nhiệm, tổ trưởng các tổ giáo vụ, tổ quản trị đời sống. Ban quản lý nội trú có nhiệm vụ xây dựng nội qui quản lý học sinh nội trú, điều hành - Thành lập ban quản sinh, Ban quản sinh có nhiệm vụ quản lý học sinh sinh hoạt tại ký túc xá. - Phối hợp với Đoàn thanh niên tổ chức các đội thanh niên xung kích hàng ngày phối hợp với các bộ phận đi kiểm tra, đôn đốc, nhắc nhở các bạn học sinh thực hiện đúng nội quy nhà trường đề ra. - Hàng ngày Ban quản lý nội trú phối hợp với Ban quản sinh các bộ phận quản lý nhà trường theo dõi, đôn đốc học sinh ở tại các khu nội trú thực hiện đúng nội qui, qui định của nhà trường. Nhà trường cũng đã thực hiện rất nhiều giải pháp và hiệu quả đem lại khá tốt, tuy nhiên việc thực hiện giám sát học sinh ở trong các khu kí túc xá theo khu vực nam, nữ là hoàn toàn làm thủ công, mất rất nhiều công sức nhưng hiệu quả thấp. Để giảm bớt công sức của các bộ phận tham gia quản lý một giải pháp về hệ thống nhận diện và phân biệt giới tính tự động sẽ giúp nâng cao chất 11 lượng công tác quản lý nội trú của nhà trường, từng bước tự động, nâng cao chất lượng trong công tác quản lý của nhà trường. 1.2 Bài toán phát hiện giới tính học sinh; 1.2.1 Giới tính Giới tính là khái niệm chỉ sự khác biệt giữa nam và nữ về phương diện sinh học, có sẵn từ khi sinh ra, đồng nhất và không biến đổi (trừ trường hợp có sự can thiệp của y học) và đồng nhất, nghĩa là giữa nam và nữ ở khắp mọi nơi trên thế giới đều có những sự khác biệt như nhau về mặt sinh học, không thể thay đổi được giữa nam và nữ do những yếu tố sinh học quyết định. 1.2.2 Phát hiện giới tính học sinh: Giới tính nam và giới tính nữ có nhiều điểm tương đồng về mặt thể chất nhưng cũng có những điểm khác nhau, dưới đây xin được liệt kê một số đặc điểm khác nhau giữa giới tính nam và giới tính nữ: Đặc điểm Khuôn mặt Nam giới - Trán cao hơn - Gương mặt có phần thanh - Lông mày rậm hơn thoát. - Cằm, gò má bạnh, và góc - Môi mọng hơn cạnh hơn Râu Mầu da Tóc Giọng nói Nữ giới - Cặp lông mày nhỏ - Có để/mọc râu trên khuôn - Không có râu mặt - Da thường sậm hơn so với - Mầu da thường trắng hơn so nữ với nam giới. - Thường để tóc ngắn - Thường để tóc dài hơn - Giọng nói trầm - Giọng nói thanh