Nghiên cứu đo kích thước cơ thể người bằng phương pháp đo 3d không tiếp xúc trong ngành may TT

Đây là vấn đề cần thiết, còn khoảng trống trong nghiên cứu nhân trắc học phục vụ ngành may tại Việt Nam nên luận án chọn đề tài: “Nghiên cứu đo kích thước cơ thể người bằng phương pháp đ

A GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, việc nghiên cứu nhân trắc thu thập kích thước cơ thể người ứng dụng xây dựng hệ thống cỡ số quần áo được nghiên cứu và triển khai ở hầu hết các quốc gia có ngành công nghiệp may phát triển

Để thu thập kích thước cơ thể người có hai phương pháp được áp dụng: Phương pháp đo tiếp xúc và phương pháp đo không tiếp xúc

Với phương pháp đo tiếp xúc, tiến hành đo trực tiếp các thông số kích thước cơ thể người bằng bộ dụng cụ Martin Kết quả thu được các giá trị kích thước cơ thể người gồm các nhóm: kích thước chiều cao, các kích thước vòng, các kích thước ngang, các kích thước dầy Phương pháp

đo tiếp xúc có nhiều ưu điểm song vẫn tồn tại một số hạn chế: thời gian thực hiện đo lâu, cần bố trí số lượng lớn các kỹ thuật viên đo, độ chính xác của kết quả đo phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủ quan của người đo v.v Với phương pháp đo không tiếp xúc, tiến hành đo gián tiếp bằng phương pháp chụp ảnh 2D hoặc sử dụng máy quét cơ thể 3D Phương pháp đo gián tiếp 2D có ưu điểm như hệ thống thiết bị đo đơn giản, dễ dàng di chuyển đến các địa điểm đo nhưng sai số kết quả đo rất lớn Phương pháp đo không tiếp xúc 3D là phương pháp đo hiện đại, kết quả thu được không những giá trị các kích thước cơ thể người mà còn thu được hình ảnh 3D mô phỏng chính xác cơ thể người Trong ngành công nghiệp may và thời trang, công nghệ quét 3D có nhiều ứng dụng tiện ích: thu thập bộ dữ liệu số hóa 3D cơ thể người, tự động đo và trích xuất số

đo, mô phỏng và thiết kế thời trang ảo Trong thời gian vài phút đo, các nhà sản xuất có toàn bộ số đo cơ thể của một khách hàng và từ đây, khách hàng có thể đặt hàng trực tuyến các sản phẩm họ mong muốn với nhà cung cấp Trong ngành công nghiệp may hiện nay, sử dụng rất nhiều máy móc tự động như máy in, máy cắt vải, máy thêu, máy may, nếu sử dụng công nghệ quét 3D, chúng ta sẽ có thêm các dữ liệu số hóa 3D và tăng khả năng kết nối với các bộ phận trên, tăng năng lực và hiệu quả quá trình sản xuất Tuy nhiên, các công ty sản xuất máy quét 3D trên thế giới luôn bảo mật thông tin về công nghệ quét vì đây là yếu tố then chốt có thể tạo ra lợi thế cạnh tranh của họ Một số công ty đưa ra cách thức thu thập dữ liệu đo, các mốc đo cơ thể người được sử dụng và thông tin chung về trích xuất dữ liệu đo Tuy nhiên, thông tin độc quyền nằm trong các thuật toán học, đại số để xử lý dữ liệu không được chia sẻ Do vậy gây khó khăn cho việc phát triển, làm chủ công nghệ quét 3D đo kích thước cơ thể người Hiện nay ở Việt Nam, phương pháp đo không tiếp xúc 3D kích thước cơ thể người chưa được sử dụng rộng rãi và hiệu quả

2

Việt Nam là một nước có ngành công nghiệp nhẹ phát triển, ngành công nghiệp may có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Ngành cung cấp các mặt hàng thiết yếu cho xã hội, giải quyết việc làm cho một lực lượng lớn lao động Ngay từ khi ngành công nghiệp may ra đời và phát triển, các nghiên cứu về nhân trắc để xây dựng hệ thống cỡ số quần

áo đã được quan tâm Trong thời đại công nghiệp 4.0, việc áp dụng phương pháp đo không tiếp xúc hiện đại để thu thập dữ liệu 3D cơ thể người là một hướng nghiên cứu mang tính tất yếu khách quan và cần được đầu tư chiều sâu Từ tầm quan trọng của vấn đề, và đặc biệt ở Việt Nam các đề tài nghiên cứu về vấn đề này rất ít Đây là vấn đề cần thiết, còn khoảng trống trong nghiên cứu nhân trắc học phục vụ ngành may tại

Việt Nam nên luận án chọn đề tài: “Nghiên cứu đo kích thước cơ thể người bằng phương pháp đo 3D không tiếp xúc trong ngành may” được

đặt ra để giải quyết một phần cơ bản vấn đề xây dựng phương pháp đo nhân trắc đáp ứng với nhu cầu cấp thiết của ngành công nghiệp may Việt Nam hiện nay

2 Mục tiêu của nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng phương pháp đo kích thước cơ thể người thông qua hệ thống đo không tiếp xúc sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray Thu thập dữ liệu quét 3D cơ thể người, phương pháp xử lý dữ liệu quét 3D cơ thể người, phương pháp trích xuất tự động mốc đo và kích thước

cơ thể người ứng dụng thông số kích thước cơ thể người trong xây dựng

hệ thống cỡ số quần áo, thiết kế quần áo ngành may

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

- Nghiên cứu thiết lập điều kiện quét cho hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

- Nghiên cứu xây dựng phương pháp tự động trích xuất dữ liệu đo gồm các mốc đo và thông số kích thước cơ thể người ứng dụng trong xây dựng

hệ thống cỡ số quần áo trong sản xuất công nghiệp may phục vụ thị trường nội địa

- Ứng dụng xác định nhóm các kích thước chiều cao và chiều dài, kích thước vòng, kích thước rộng và dày của cơ thể nữ sinh viên Đánh giá kết quả đo

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Nghiên cứu, phân

tích theo từng nhóm vấn đề các tài liệu, công trình khoa học có liên quan Đánh giá những vấn đề đã được nghiên cứu, những vấn đề còn tồn tại từ

đó xác định hướng nghiên cứu phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam rút ra nhận xét và đưa ra hướng nghiên cứu của luận án

Phương pháp thực nghiệm: Thiết lập hệ thống đo 3D cơ thể người

theo cơ sở lý thuyết đã phân tích và nghiên cứu; Dùng hệ thống đo 3D đã thiết lập quét cơ thể nữ sinh viên Việt Nam độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi

Phương pháp tính toán, xử lý dữ liệu: Sử dụng một số phần mềm

hiện đại để xử lý dữ liệu quét như xử lý nhiễu, ghép ảnh bằng Meshlab; Đánh giá chất lượng ảnh quét bằng phần mềm ImageJ và biểu đồ Histogram Quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm Design Expert

Phương pháp phân tích, đánh giá so sánh: So sánh kết quả đo

thông số kích thước cơ thể người từ hệ thống đo 3D do luận án thiết lập

so với kết quả đo bằng phương pháp tiếp xúc và phương pháp quét 3D trên thiết bị thương mại, từ đó đánh giá, kiểm nghiệm độ chính xác của phương pháp đo nghiên cứu Đánh giá độ chính xác của phương pháp xác định mốc đo và kích thước đo từ dữ liệu đám mây điểm so với phương pháp xác định mốc đo, kích thước đo tiếp xúc

5 Ý nghĩa khoa học của luận án

- Xác lập được cơ sở khoa học của phương pháp đo kích thước cơ thể người sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray đảm bảo độ chính xác, tin cậy, khoa học, khách quan của kết quả đo và an toàn đối với cơ thể người

- Là cơ sở khoa học để nghiên cứu chế tạo thiết bị thương mại quét 3D

cơ thể người ứng dụng trong xây dựng hệ thống cỡ số quần áo góp phần nâng cao giá trị sử dụng, hiệu quả kinh tế và năng lực sản xuất sản phẩm may mặc đáp ứng như cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Việt Nam

- Nội dung nghiên cứu của luận án là sự phối hợp liên ngành khoa học: Công nghệ May - Công nghệ chế tạo Cơ khí chính xác - Toán ứng dụng

- Công nghệ thông tin Luận án là một đóng góp có giá trị trong việc phát triển, gia tăng tri thức khoa học trong lĩnh vực thiết kế trang phục ở Việt Nam

6 Giá trị thực tiễn của luận án

- Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật quang học thiết lập hệ thống đo 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray, thu thập dữ liệu đám mây điểm ảnh 3D

cơ thể người có độ chính xác cao Kỹ thuật xử lý dữ liệu sau quét chuyển đổi từ dữ liệu đám mây điểm ảnh chuyển sang dạng lưới tam giác để xây dựng mô hình bề mặt 3D cơ thể người Luận án thu thập dữ liệu bề mặt 3D cơ thể người làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho bài toán trích xuất mốc

đo và kích thước cơ thể người trong ngành may

- Thiết lập hệ cơ khí cho thiết bị đo, hệ thống điện điều khiển quá trình

đo, phương pháp hiệu chuẩn hệ thống đo và xác định các điều kiện thực nghiệm đo tối ưu của hệ thống đo 3D gồm các yếu tố: Hình dáng, kết cấu, màu sắc trang phục quét; Cường độ ánh sáng, phông nền và lựa chọn tư thế quét tối ưu cho hệ thống đo đảm bảo chất lượng của dữ liệu đo

4

- Hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người cho phép ứng dụng thu thập

và trích xuất dữ liệu đo cơ thể người một cách thuận tiện, hiệu quả, đảm bảo kết quả đo có độ chính xác, tin cậy và khách quan Hệ thống đo có giá thành hợp lý, thuận tiện sử dụng, có sai số nằm trong phạm vi cho phép về đo kích thước cơ thể người sử dụng trong xây dựng hệ thống cỡ

số quần áo trong sản xuất may công nghiệp phục vụ thị trường tiêu dùng nội địa Việt Nam

7 Những điểm mới của luận án

- Xây dựng cơ sở cho việc thiết kế và chế tạo hệ thống đo 3D kích thước

cơ thể người bằng phương pháp đo không tiếp xúc dạng ánh sáng trắng

có cấu trúc mã Gray Luận án sử dụng ánh sáng trắng có cấu trúc mã Gray với số ảnh mẫu 42 chiếu theo 2 phương vuông góc để giảm độ nhiễu ảnh hưởng của môi trường xung quanh nhằm thu được kết quả đo kích thước

cơ thể người với độ chính xác đến 1 mm đáp ứng được yêu cầu đo lường trong ngành may

- Chế tạo thành công Hệ thống đo quét 3D thực nghiệm, đo được kích thước cơ thể người có chiều cao dao động từ 146cm đến 167cm Phạm vi làm việc của cảm biến đo 500x500 mm với khoảng cách quét 933 mm, đạt được độ phân giải 0,5mm Hệ thống dịch chuyển đo gồm cụm dịch chuyển tịnh tiến đầu đo đến 1800 mm tới tốc độ 10mm/s, cụm bàn quay mẫu đo 360° với tốc độ 3 vòng/phút Thời gian thực hiện quét toàn bộ cơ thể người là 4,3 phút/một người quét Hệ thống đo 3D thực nghiệm được chế tạo luôn hoạt động ổn định và có khả năng thương mại hóa

- Xây dựng được phương pháp hiệu chuẩn, khảo sát hệ thống thiết bị đo gồm máy chiếu và cụm cảm biến nhằm xác định đường đặc tính về cường

độ chiếu, cường độ thu của cụm cảm biến Xác định điều kiện quét của môi trường xung quanh như cường độ ánh sáng, phông nền, khoảng cách quét, trang phục quét, tư thế quét hiệu chỉnh nâng cao chất lượng hình ảnh và độ chính xác của hệ thống thiết bị đo

- Đã xây dựng cơ sở lý thuyết các phương pháp và thuật toán, mã code xác định hệ thống 26 mốc đo theo tiêu chuẩn TCVN-1571-2009, bao gồm

3 nhóm mốc: nhóm 1 gồm 14 mốc, nhóm 2 gồm 5 mốc, nhóm 3 gồm 2 mốc, nhóm 4 gồm 5 mốc Các thuật toán dựa trên cơ sở mối tương quan đặc điểm nhân trắc học cơ thể người, cho phép định vị tự động các mốc

đo nhân trắc học trên dữ liệu 3D cơ thể người, từ đó xác định chính xác các mốc đo lõm, mốc đo lồi và mốc đo nội suy của cơ thể Ứng dụng thành công phương pháp Mean Curvature Skeleton (tính độ cong trung bình) để tính toán phân tích xác định khung cơ thể tách thành bộ phận và phân đoạn ảnh của dữ liệu quét 3D cơ thể người đảm bảo độ chính xác

- Đã xây dựng cơ sở lý thuyết các phương pháp, thuật toán và mã code trích xuất 39 kích thước cơ thể người theo TCVN-1571-2009, các loại kích thước: thẳng, dài, vòng chu vi Sử dụng thuật toán Convex Hull (bao lồi) để tính chu vi kích thước vòng

- Xây dựng chương trình phần mềm điều khiển hệ thống đo lường 3D và

đo lường kích thước thước cơ thể người trên ngôn ngữ lập trình C#, thuận tiện, dễ sử dụng và hoạt động ổn định trên hệ thống đo thực nghiệm kích thước cơ thể người đã chế tạo lần đầu tiên ở Việt Nam Dữ liệu quét 3D

là cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng hệ thống cỡ số quần áo

để phục vụ nghiên cứu và sản xuất trong ngành may mặc Việt nam

8 Kết cấu của luận án

Luận án gồm 3 chương:

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Trong quá trình nghiên cứu tổng hợp và phân tích tài liệu, luận án tập trung tìm hiểu các vấn đề sau:

Hệ thống cỡ số quần áo và thông số kích thước cơ bản thiết kế quần áo

Nghiên cứu của ISO/TC 133 tập trung vào việc tiêu chuẩn hóa các thành phần của một hệ thống cỡ số quần áo và đề xuất các hướng dẫn cho việc xây dựng một hệ thống cỡ số hơn là xây dựng một hệ thống cỡ số tiêu chuẩn Quốc tế Kết quả của các cuộc nghiên cứu sau đó cho ra đời các tiêu chuẩn và hệ thống các cỡ số như tiêu chuẩn Anh, tiêu chuẩn châu

âu, ISO, , [4, 5, 6, 7, 8, 9]

Ở Việt nam hệ thống cỡ số quần áo quốc gia đã được cập nhập vào năm 2009, trên thực tế với tốc độ phát triển về thể chất của con người thì phần nào hạn chế về mức độ phù hợp Chính vì vậy mà cũng đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này tuy nhiên hầu như dùng phương pháp đo tiếp xúc trực tiếp bằng tay là chủ yếu, bên cạnh đó chưa được đầu tư đúng mức nên phương pháp ứng dụng và phạm vi ứng dụng còn hẹp, nên không thể đáp ứng hết được hệ thống cỡ số quần áo phạm

vi quốc gia

Hệ thống cỡ số quần áo phục vụ thiết kế quần áo trong may công nghiệp theo một số nghiên cứu cũng như tiêu chuẩn Việt Nam từ 30 kích thước trở lên [18, 19, 20], đây là cơ sở cho nghiên cứu xác định được số lượng kích thước cơ thể người phục vụ thiết kế quần áo cho người Việt nam của luận án

6

Phương pháp đo kích thước cơ thể người

Tùy thuộc vào cơ sở để phân loại phương pháp đo khác nhau, với

phương pháp đo cơ thể người phân loại dựa vào đầu đo và chi tiết đo bao gồm: Phương pháp đo tiếp xúc và phương pháp đo không tiếp xúc [22] Phương pháp đo không tiếp xúc 2D có những ưu điểm về giá thành, sự thuận tiện trong di chuyển, đơn giản trong sử dụng, ít bị ảnh hưởng các yếu tố ánh sáng, môi trường, ít bị nhiễu trong quá trình xử lý ảnh Tuy nhiên kết quả tính kích thước đạt độ chính xác không cao so với phương pháp đo tiếp xúc và phương pháp đo không tiếp xúc 3D nguyên nhân chủ yếu được các tác giả [23, 42, 37, 43, 44] đưa ra là do chụp ảnh 2D sau đó ghép ảnh nội suy để tích kích thước chu vi, vòng dẫn đến sai

số trong quá trình xử lý dữ liệu

Với phương pháp đo 3D, hệ thống thiết bị hiện nay chủ yếu dùng công nghệ quang học quét bằng ánh sáng trắng, có ưu điểm thu thập được

dữ liệu với độ chính xác cao, tốn ít thời gian, đo được hình dạng của những mẫu phức tạp …Tuy nhiên bên cạnh đó cũng có những mặt hạn chế nhất định với thiết bị đo hiện đại, tốn nhiều chi phí, điều kiện chụp ảnh và thiết lập hệ thống xử lý dữ liệu phức tạp [3, 46, 50, 51]

Chính vì vậy việc thiết lập, chế tạo ra một thiết bị có chi phí thấp

mà vẫn đảm bảo được yêu cầu đo là rất cần thiết trong điều kiện hiện nay Bên cạnh đó đề tài sẽ tập trung tìm hiểu về máy quét 3D với công nghệ quét sử ánh sáng trắng cấu trúc

Phương pháp đo sử dụng ánh sáng cấu trúc

Phương pháp đo biên dạng 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc trên cơ

sở nguyên lý tam giác lượng trong quang học Với mô hình nguyên lý là biến thể của phương pháp stereo với việc thay thế một kênh nhìn bằng một thiết bị chiếu

Thiết bị đo biên dạng sử dụng ánh sáng cấu trúc thông thương được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính: bộ phận chiếu ảnh, bộ phận thu ảnh và bộ phận xử lý thông tin

Để đảm bảo chất lượng hình ảnh và độ chính xác của phép đo hầu hết các công trình nghiên cứu đưa ra một số điều kiện chuẩn bị quét như sau: Hệ thống hiệu chuẩn, kiểm soát ánh sáng, phông nền, trang phục quét, tư thế đối tượng đo chuẩn và tránh chuyển động trong quá trình quét Một số yêu cầu này áp dụng theo tiêu chuẩn quét 3D, tiêu chuẩn quốc gia, ISO [23, 24, 25, 27, 41, 58, 59, 60, 62, 63, 65, 66] Đây cũng là một trong những nội dung luận án đi nghiên cứu thiết lập điều kiện quét cho hệ thống quét 3D đo kích thước cơ thể người

Phương pháp xử lý dữ liệu quét 3D cơ thể người

Một số công trình đã đưa ra phương pháp xác định mốc đo như: Đường biên cơ thể người [23, 69]; Phân tích hình học [68]; Xác định vị trí của mốc thông qua tọa độ xấp xỉ của chiều cao [69] Vậy việc tìm ra được phương pháp xác định mốc và kiểm tra được phương pháp xác định mốc phù hợp với nhiều đối tượng cơ thể người là rất quan trọng Tuy nhiên các nghiên cứu cũng chỉ đưa ra một số mốc điển hình và chủ yếu đưa ra phương pháp xác định là chính

Có nhiều phương pháp để tính kích thước cơ thể, T Kohlschütter [37] đã đưa ra đối với các kích thước chiều cao tính bằng công thức khoảng cách giữa hai điểm Đối với kích thước vòng, sử dụng công thức chu vi ellip để tính kích thước vòng cổ, vòng cổ tay, vòng bàn tay Dùng công thức phân nửa chu vi ellip và hình chữ nhật để tính kích thước vòng ngực Tuy nhiên những công thức trên cho sai số lớn so với kích thước thật của cơ thể Jun-Ming Lu, Mao-Jiun J Wang (2008) [69] đã đưa ra phương pháp tính kích thước cơ thể bằng các phương pháp xấp xỉ Kích thước đường cong là chiều dài cung của đường viền của cơ thể con người Kích thước vòng có thể được tính bằng phương pháp xấp xỉ đa giác lồi

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu công nghệ quét 3D và hệ thống quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray

- Thông số kích thước cơ thể người để thiết kế quần áo cho nữ giới

- Nghiên cứu đối tượng quét là nữ sinh viên Việt Nam địa bàn Hà Nội và Hưng Yên có chiều cao đứng 146 cm đến 167 cm

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu

- Cụm cảm biến đầu đo, điều khiển đo, cụm cơ khí bàn quay và khung hệ thống đầu đo

- Thông số kích thước cơ thể người thiết kế quần áo, mốc đo cơ thể người

- Nữ thanh niên Việt Nam có kích thước chiều cao đứng từ 146 cm đến

167 cm theo TCVN 5782: 2009, manocanh nữ là mẫu chuẩn để xác định đánh giá độ chính xác của hệ thống đo

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

- Yêu cầu của hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

- Yêu cầu chất lượng ảnh quét 3D cơ thể người

8

- Nguyên lý và kết cấu hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

2.2.2 Nghiên cứu thiết lập điều kiện quét 3D cơ thể người

- Nghiên cứu một số yếu tố về phần cứng của hệ thống ảnh hưởng đến chất lượng ảnh quét

- Nghiên cứu yếu tố về môi trường quét

- Nghiên cứu yếu tố về kết cấu, màu sắc của trang phục quét và tư thế của đối tượng quét

- Xây dựng quy trình quét của hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

2.2.3 Xây dựng phương pháp trích xuất dữ liệu đo kích thước cơ thể người

- Xây dựng phương pháp trích xuất mốc đo cơ thể người từ dữ liệu đám mây điểm

- Xây dựng phương pháp trích xuất kích thước đo cơ thể người từ dữ liệu đám mây điểm

- Nghiên cứu lập phần mềm xác định kích thước đo cơ thể người từ dữ liệu đám mây điểm

- Đánh giá độ chính xác của kết quả đo kích thước cơ thể người từ hệ thống đo 3D

- Nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng đo kích thước cơ thể nữ thanh niên Việt Nam

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết các

vấn đề liên quan đến nội dung nghiên cứu; Sử dụng phương pháp thực nghiệm thiết lập hệ thống đo 3D cơ thể người, dùng hệ thống đo 3D đã

thiết lập quét cơ thể nữ sinh viên Việt Nam độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi

Phương pháp tính toán xử lý dữ liệu, sử dụng hỗ trợ của một số phần

mềm để xử lý dữ liệu quét như xử lý nhiễu, ghép ảnh bằng Meshlab; Đánh giá chất lượng ảnh quét bằng phần mềm ImageJ và và biểu đồ Histogram

Quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm Design Expert; Phương pháp phân tích đánh giá so sánh, so sánh kết quả quét trên hệ thống đo 3D đã

thiết lập với kết quả đo bằng phương pháp tiếp xúc truyền thống trên 100 đối tượng đo , kiểm nghiệm được độ chính xác của phép đo

2.3.1 Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

2.3.1.1 Yêu cầu hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

Yêu cầu khi thiết lập hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người cần chú ý đến an toàn sức khỏe cho con người trong quá trình quét, giảm nhiễu khi quét, chú ý đến thời gian quét, trường quét thu được lớn nhất

có thể, độ chính xác của hệ thống đo 3D thiết lập cần nhỏ hơn 1mm, độ phân giải của thiết bị được chọn là 0,5 mm thỏa mãn yêu cầu độ phân giải nhỏ hơn độ chính xác

2.3.1.2 Yêu cầu chất lượng ảnh quét 3D cơ thể người

Đánh giá độ rõ nét của ảnh chụp được thông qua lược đồ Histogram Độ phân giải thông qua dữ liệu mẫu nào thu được có khoảng cách giữa các điểm ảnh nhỏ và số điểm thu được nhiều nhất thì cho dữ liệu tốt nhất Đồng thời tiến hành đánh giá trực quan đường biên dạng của ảnh quét 3D cơ thể người, đánh giá khả năng hiển thị rõ rét các đường biên dạng cơ thể tại các vị trí hõm nách, vùng đũng, bên trong đùi và khả năng hiện thị các điểm mốc nhân trắc như điểm mỏm vai, điểm hõm nách, điểm hông, điểm đũng

2.3.1.3 Thiết kế nguyên lý và kết cấu hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

Hình 2 2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đo 3D

kích thước cơ thể người

Trên hình 2.2 mô tả sơ đồ nguyên lý của hệ thống đo Với các vùng quét cơ thể người được phân chia theo chiều cao, đầu đo sẽ quét từng mặt

cơ thể sao cho đo toàn bộ diện tích xung quanh Trong một vùng đo thì người đứng yên, đầu đo dịch chuyển từng đoạn a từ trên xuống dưới sau

đó người quay đi một góc và tiếp tục đầu đo dịch chuyển từ dưới lên trên, chu trình được lặp lại cho đến khi quét hết xung quanh cơ thể người

2.3.2 Thiết lập điều kiện quét 3D cơ thể người

Môi trường quét: Dựa trên cơ sở đã nghiên cứu phần tổng quan

luận án sẽ đi thực nghiệm hai màu phông nền xanh và đen để lựa chọn phù hợp; Đồng thời nghiên cứu về khoảng cách tối ưu cụm đầu đo đến đối tượng đo

Ảnh hưởng của mẫu quét: Hình dáng trang phục, kết cấu trang

phục, màu sắc trang phục, tư thế quét của đối tượng đo

Phương pháp đánh giá độ chính xác từ hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người: So sánh kết quả kích thước đo từ hệ thống quét 3D với kết quả đo bằng phương pháp tiếp xúc và trên hệ thống quét 3D thương mại

bề ngang

2.3.3.1 Phương pháp xác định mốc đo cơ thể người từ dữ liệu đám mây điểm

Hình 2 20 Quy trình phương pháp xác định mốc đo từ dữ liệu quét 3D

2.3.3.2 Phương pháp đo kích thước thước cơ thể người từ dữ liệu đám mây 3D

Sử dụng phương pháp đo đoạn thẳng với nhóm kích thước đo thẳng Nhóm kích thước đường cong, cung với phương pháp tiếp xúc sử dụng thước dây bám theo đường trục cơ thể cần đo còn phương pháp 3D đo từ

dữ liệu đám mây điểm dùng phương pháp đo kích thước đường cong, nội suy cung tròn Nhóm kích thước vòng sử dụng phương pháp đo dùng mặt cắt, chu vi của đường bao lồi

2.3.3.3 Xây dựng phần mềm đo 3D kích thước cơ thể người

Yêu cầu của phần mềm: Tự động trích xuất được 26 mốc đo cơ thể người Tự động trích xuất được 39 kích thước cơ thể người Phần mềm đọc được các định dạng dữ liệu đám mây điểm khác nhau

Phương pháp lập trình: Phần mềm được sử dụng ngôn ngữ C# để

lập trình

2.3.3.4 Đánh giá kết quả trích xuất dữ liệu đo cơ thể người

- Số lượng mẫu lấy kiểm tra dựa trên phương pháp Gauss và student [22]

- Đánh giá kết quả trích xuất mốc đo trên phần mềm đã xây dựng: Quét

10 nữ sinh và được đo trên hệ thống đo 3D đã thiết lập ở hai hình thức dán sẵn 26 mốc đo và không dán mốc đo, so sánh kết quả để đánh giá độ

chính xác

- Đánh giá kết quả trích xuất kích thước đo: Thực hiện đo 39 kích thước

đo trên 30 mẫu nữ sinh viên bằng phương pháp đo tiếp xúc bằng bộ thước

đo Martin và phương pháp đo 3D không tiếp xúc Đánh giá kết quả qua một số đặc trưng thống kê của dữ liệu đo

2.3.3.5 Nghiên cứu thực nghiệm đo kích thước cơ thể người từ hệ thống

đo 3D đã thiết lập

Đo hơn 100 đối tượng nữ sinh viên của trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội và trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Thực hiện đo theo trình tự thiết lập quét của hệ thống đo 3D Xử lý thống kê kết quả

đo, phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết quả thiết lập hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

3.1.1 Thiết kế nguyên lý và kết cấu hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

Hình 3 1 Hệ thống đo 3D kích thước cơ thể người

Trên hình 3.1 hệ thống được thiết lập với hệ cảm biến đầu đo gồm camera và máy chiếu di chuyển dọc theo trục đứng của hệ dịch chuyển đầu đo và quay bàn quay được điều khiển bằng máy tính thông qua bộ điều khiển chuyển động Bộ điều khiển chuyển động đo bao gồm 2 động

cơ, các bộ điều khiển động cơ, nguồn điện cung cấp cho hệ thống đo và kết nối điều khiển

3.1.2 Kết quả xác định hệ cảm biến đầu đo cho hệ thống đo 3D

Kết cấu cụm cảm biến gồm camera và máy chiếu được mô tả như hình 3.3:

12

Hình 3 3 Kết cấu cụm cảm biến thiết bị đo 3D cơ thể người

Vậy với mục tiêu đặt ra là quét cơ thể người nữ giới tuổi từ 18 đến

25 tuổi chiều cao dao động từ 146cm đến 167cm và phải quét từ 4 vùng quét trở lên lựa chọn được máy chiếu Optoma X312, camera GigE Vision CMOS Model M Series với ống kính có tiêu cự 8mm và khoảng cách từ máy chiếu đến đối tượng đo là L = 933 mm Tuy nhiên với khoảng cách

L này theo tính toán thực nghiệm ban đầu để thỏa mãn được vùng quét theo yêu cầu của hệ thống đo, để kiểm nghiệm lại đồng thời đánh giá, tối

ưu khoảng cách quét lấy được dữ liệu ảnh 3D tốt nhất được nghiên cứu

và đưa ra ở kết quả ở nội dung thiết lập điều kiện quét

3.1.3 Kết quả xây dựng cụm cơ khí và điều khiển dịch chuyển đo

Bàn quay đối tượng đo và cụm dịch chuyển đầu đo: Từ đó yêu cầu

thiết kế bàn quay với đường kính lớn hơn 34,1 cm, lựa chọn đường kính bàn quay cho thiết kế là 50cm, khoảng cách tay nắm là 80 cm, độ cao của tay nắm có thể điều chỉnh được phụ thuộc vào đặc điểm của đối tượng quét, vận tốc bàn quay được lựa chọn 3 vòng/phút, (hình 3.4):

Hình 3.4 Bàn quay đỡ đối

tượng đo và cụm dịch chuyển

đầu đo

Hình 3 5 Cụm dịch chuyển đầu đo