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

A GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI Lý chọn đề tài Hiện nay, việc nghiên cứu nhân trắc thu thập kích thước thể người ứng dụng xây dựng hệ thống cỡ số quần áo nghiên cứu triển khai hầu hết quốc gia có ngành cơng nghiệp may phát triển Để thu thập kích thước thể người có hai phương pháp áp dụng: Phương pháp đo tiếp xúc phương pháp đo không tiếp xúc Với phương pháp đo tiếp xúc, tiến hành đo trực tiếp thơng số kích thước thể người dụng cụ Martin Kết thu giá trị kích thước thể người gồm nhóm: kích thước chiều cao, kích thước vịng, kích thước ngang, kích thước dầy Phương pháp đo tiếp xúc có nhiều ưu điểm song tồn số hạn chế: thời gian thực đo lâu, cần bố trí số lượng lớn kỹ thuật viên đo, độ xác kết đo phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủ quan người đo v.v Với phương pháp đo không tiếp xúc, tiến hành đo gián tiếp phương pháp chụp ảnh 2D sử dụng máy quét thể 3D Phương pháp đo gián tiếp 2D có ưu điểm hệ thống thiết bị đo đơn giản, dễ dàng di chuyển đến địa điểm đo sai số kết đo lớn Phương pháp đo không tiếp xúc 3D phương pháp đo đại, kết thu giá trị kích thước thể người mà cịn thu hình ảnh 3D mơ xác thể người Trong ngành công nghiệp may thời trang, cơng nghệ qt 3D có nhiều ứng dụng tiện ích: thu thập liệu số hóa 3D thể người, tự động đo trích xuất số đo, mơ thiết kế thời trang ảo Trong thời gian vài phút đo, nhà sản xuất có tồn số đo thể khách hàng từ đây, khách hàng đặt hàng trực tuyến sản phẩm họ mong muốn với nhà cung cấp Trong ngành công nghiệp may nay, sử dụng nhiều máy móc tự động máy in, máy cắt vải, máy thêu, máy may, sử dụng công nghệ quét 3D, có thêm liệu số hóa 3D tăng khả kết nối với phận trên, tăng lực hiệu trình sản xuất Tuy nhiên, cơng ty sản xuất máy quét 3D giới bảo mật thông tin cơng nghệ qt yếu tố then chốt tạo lợi cạnh tranh họ Một số công ty đưa cách thức thu thập liệu đo, mốc đo thể người sử dụng thơng tin chung trích xuất liệu đo Tuy nhiên, thông tin độc quyền nằm thuật toán học, đại số để xử lý liệu không chia sẻ Do gây khó khăn cho việc phát triển, làm chủ cơng nghệ quét 3D đo kích thước thể người Hiện Việt Nam, phương pháp đo không tiếp xúc 3D kích thước thể người chưa sử dụng rộng rãi hiệu Việt Nam nước có ngành cơng nghiệp nhẹ phát triển, ngành cơng nghiệp may có vai trị quan trọng kinh tế quốc dân Ngành cung cấp mặt hàng thiết yếu cho xã hội, giải việc làm cho lực lượng lớn lao động Ngay từ ngành công nghiệp may đời phát triển, nghiên cứu nhân trắc để xây dựng hệ thống cỡ số quần áo quan tâm Trong thời đại công nghiệp 4.0, việc áp dụng phương pháp đo không tiếp xúc thu thập liệu 3D thể người hướng nghiên cứu mang tính tất yếu khách quan cần đầu tư chiều sâu Từ tầm quan trọng vấn đề, đặc biệt Việt Nam đề tài nghiên cứu vấn đề Đây vấn đề cần thiết, cịn khoảng trống nghiên cứu nhân trắc học phục vụ ngành may Việt Nam nên luận án chọn đề tài: “Nghiên cứu đo kích thước thể người phương pháp đo 3D không tiếp xúc ngành may” đặt để giải phần vấn đề xây dựng phương pháp đo nhân trắc đáp ứng với nhu cầu cấp thiết ngành công nghiệp may Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng phương pháp đo kích thước thể người thông qua hệ thống đo không tiếp xúc sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray Thu thập liệu quét 3D thể người, phương pháp xử lý liệu quét 3D thể người, phương pháp trích xuất tự động mốc đo kích thước thể người ứng dụng thơng số kích thước thể người xây dựng hệ thống cỡ số quần áo, thiết kế quần áo ngành may Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo 3D kích thước thể người - Nghiên cứu thiết lập điều kiện quét cho hệ thống đo 3D kích thước thể người - Nghiên cứu xây dựng phương pháp tự động trích xuất liệu đo gồm mốc đo thơng số kích thước thể người ứng dụng xây dựng hệ thống cỡ số quần áo sản xuất công nghiệp may phục vụ thị trường nội địa - Ứng dụng xác định nhóm kích thước chiều cao chiều dài, kích thước vịng, kích thước rộng dày thể nữ sinh viên Đánh giá kết đo Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: Nghiên cứu, phân tích theo nhóm vấn đề tài liệu, cơng trình khoa học có liên quan Đánh giá vấn đề nghiên cứu, vấn đề cịn tồn từ xác định hướng nghiên cứu phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam rút nhận xét đưa hướng nghiên cứu luận án Phương pháp thực nghiệm: Thiết lập hệ thống đo 3D thể người theo sở lý thuyết phân tích nghiên cứu; Dùng hệ thống đo 3D thiết lập quét thể nữ sinh viên Việt Nam độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi Phương pháp tính tốn, xử lý liệu: Sử dụng số phần mềm xử lý liệu quét xử lý nhiễu, ghép ảnh Meshlab; Đánh giá chất lượng ảnh quét phần mềm ImageJ biểu đồ Histogram Quy hoạch thực nghiệm phần mềm Design Expert Phương pháp phân tích, đánh giá so sánh: So sánh kết đo thông số kích thước thể người từ hệ thống đo 3D luận án thiết lập so với kết đo phương pháp tiếp xúc phương pháp quét 3D thiết bị thương mại, từ đánh giá, kiểm nghiệm độ xác phương pháp đo nghiên cứu Đánh giá độ xác phương pháp xác định mốc đo kích thước đo từ liệu đám mây điểm so với phương pháp xác định mốc đo, kích thước đo tiếp xúc Ý nghĩa khoa học luận án - Xác lập sở khoa học phương pháp đo kích thước thể người sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray đảm bảo độ xác, tin cậy, khoa học, khách quan kết đo an toàn thể người - Là sở khoa học để nghiên cứu chế tạo thiết bị thương mại quét 3D thể người ứng dụng xây dựng hệ thống cỡ số quần áo góp phần nâng cao giá trị sử dụng, hiệu kinh tế lực sản xuất sản phẩm may mặc đáp ứng cầu ngày cao người tiêu dùng Việt Nam - Nội dung nghiên cứu luận án phối hợp liên ngành khoa học: Công nghệ May - Công nghệ chế tạo Cơ khí xác - Tốn ứng dụng - Cơng nghệ thơng tin Luận án đóng góp có giá trị việc phát triển, gia tăng tri thức khoa học lĩnh vực thiết kế trang phục Việt Nam Giá trị thực tiễn 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 liệu đám mây điểm ảnh 3D thể người có độ xác cao Kỹ thuật xử lý liệu sau quét chuyển đổi từ liệu đám mây điểm ảnh chuyển sang dạng lưới tam giác để xây dựng mơ hình bề mặt 3D thể người Luận án thu thập liệu bề mặt 3D thể người làm sở liệu đầu vào cho tốn trích xuất mốc đo kích thước thể người ngành may - Thiết lập hệ khí cho thiết bị đo, hệ thống điện điều khiển trình đo, phương pháp hiệu chuẩn hệ thống đo xác định điều kiện thực nghiệm đo tối ưu hệ thống đo 3D gồm yếu tố: Hình dáng, kết cấu, màu sắc trang phục quét; Cường độ ánh sáng, phông lựa chọn tư quét tối ưu cho hệ thống đo đảm bảo chất lượng liệu đo - Hệ thống đo 3D kích thước thể người cho phép ứng dụng thu thập trích xuất liệu đo thể người cách thuận tiện, hiệu quả, đảm bảo kết đo có độ xác, tin cậy khách quan Hệ thống đo có giá thành hợp lý, thuận tiện sử dụng, có sai số nằm phạm vi cho phép đo kích thước thể người sử dụng xây dựng hệ thống cỡ số quần áo sản xuất may công nghiệp phục vụ thị trường tiêu dùng nội địa Việt Nam Những điểm luận án - Xây dựng sở cho việc thiết kế chế tạo hệ thống đo 3D kích thước thể người phương pháp đo khơng 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 phương vng góc để giảm độ nhiễu ảnh hưởng môi trường xung quanh nhằm thu kết đo kích thước thể người với độ xác đến mm đáp ứng yêu cầu đo lường ngành may - Chế tạo thành công Hệ thống đo quét 3D thực nghiệm, đo kích thước thể người có chiều cao dao động từ 146cm đến 167cm Phạm vi làm việc cảm biến đo 500x500 mm với khoảng cách quét 933 mm, đạt 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 vòng/phút Thời gian thực quét toàn thể người 4,3 phút/một người quét Hệ thống đo 3D thực nghiệm chế tạo ln hoạt động ổn định có khả thương mại hóa - Xây dựng phương pháp hiệu chuẩn, khảo sát hệ thống thiết bị đo gồm máy chiếu cụm cảm biến nhằm xác định đường đặc tính cường độ chiếu, cường độ thu cụm cảm biến Xác định điều kiện quét môi trường xung quanh cường độ ánh sáng, phông nền, khoảng cách quét, trang phục quét, tư quét hiệu chỉnh nâng cao chất lượng hình ảnh độ xác hệ thống thiết bị đo - Đã xây dựng sở lý thuyết phương pháp thuật toán, mã code xác định hệ thống 26 mốc đo theo tiêu chuẩn TCVN-1571-2009, bao gồm nhóm mốc: nhóm gồm 14 mốc, nhóm gồm mốc, nhóm gồm mốc, nhóm gồm mốc Các thuật toán dựa sở mối tương quan đặc điểm nhân trắc học thể người, cho phép định vị tự động mốc đo nhân trắc học liệu 3D thể người, từ xác định xác mốc đo lõm, mốc đo lồi mốc đo nội suy thể Ứng dụng thành công phương pháp Mean Curvature Skeleton (tính độ cong trung bình) để tính tốn phân tích xác định khung thể tách thành phận phân đoạn ảnh liệu quét 3D thể người đảm bảo độ xác - Đã xây dựng sở lý thuyết phương pháp, thuật tốn mã code trích xuất 39 kích thước thể người theo TCVN-1571-2009, loại kích thước: thẳng, dài, vịng chu vi Sử dụng thuật tốn Convex Hull (bao lồi) để tính chu vi kích thước vịng - Xây dựng chương trình phần mềm điều khiển hệ thống đo lường 3D đo lường kích thước thước thể người ngơn ngữ lập trình C#, thuận tiện, dễ sử dụng hoạt động ổn định hệ thống đo thực nghiệm kích thước thể người chế tạo lần Việt Nam Dữ liệu quét 3D sở khoa học thực tiễn cho việc xây dựng hệ thống cỡ số quần áo để phục vụ nghiên cứu sản xuất ngành may mặc Việt nam Kết cấu luận án Luận án gồm chương: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan Chương 2: Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết nghiên cứu bàn luận CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Trong q trình nghiên cứu tổng hợp phân tích tài liệu, luận án tập trung tìm hiểu vấn đề sau: Hệ thống cỡ số quần áo thông số kích thước thiết kế quần áo Nghiên cứu ISO/TC 133 tập trung vào việc tiêu chuẩn hóa thành phần hệ thống cỡ số quần áo đề xuất hướng dẫn cho việc xây dựng hệ thống cỡ số xây dựng hệ thống cỡ số tiêu chuẩn Quốc tế Kết nghiên cứu sau cho đời tiêu chuẩn hệ thống cỡ số 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 cập nhập vào năm 2009, thực tế với tốc độ phát triển thể chất người phần hạn chế mức độ phù hợp Chính mà có nhiều cơng trình nghiên cứu vấn đề nhiên dùng phương pháp đo tiếp xúc trực tiếp tay chủ yếu, bên cạnh chưa đầu tư mức nên phương pháp ứng dụng phạm vi ứng dụng cịn hẹp, nên khơng thể đáp ứng hết hệ thống cỡ số quần áo phạm vi quốc gia Hệ thống cỡ số quần áo phục vụ thiết kế quần áo may công nghiệp theo số nghiên cứu tiêu chuẩn Việt Nam từ 30 kích thước trở lên [18, 19, 20], sở cho nghiên cứu xác định số lượng kích thước thể người phục vụ thiết kế quần áo cho người Việt nam luận án Phương pháp đo kích thước thể người Tùy thuộc vào sở để phân loại phương pháp đo khác nhau, với phương pháp đo thể người phân loại dựa vào đầu đo chi tiết đo bao gồm: Phương pháp đo tiếp xúc phương pháp đo không tiếp xúc [22] Phương pháp đo khơng tiếp xúc 2D có ưu điểm giá thành, thuận tiện di chuyển, đơn giản sử dụng, bị ảnh hưởng yếu tố ánh sáng, mơi trường, bị nhiễu trình xử lý ảnh Tuy nhiên kết tính kích thước đạt độ xác khơng cao so với phương pháp đo tiếp xúc phương pháp đo không tiếp xúc 3D nguyên nhân chủ yếu tác giả [23, 42, 37, 43, 44] đưa chụp ảnh 2D sau ghép ảnh nội suy để tích kích thước chu vi, vịng dẫn đến sai số trình xử lý liệu Với phương pháp đo 3D, hệ thống thiết bị chủ yếu dùng công nghệ quang học quét ánh sáng trắng, có ưu điểm thu thập liệu với độ xác cao, tốn thời gian, đo hình dạng mẫu phức tạp …Tuy nhiên bên cạnh có mặt hạn chế định với thiết bị đo đại, tốn nhiều chi phí, điều kiện chụp ảnh thiết lập hệ thống xử lý liệu phức tạp [3, 46, 50, 51] Chính việc thiết lập, chế tạo thiết bị có chi phí thấp mà đảm bảo yêu cầu đo cần thiết điều kiện Bên cạnh đề tài tập trung tìm hiểu máy qt 3D với cơng nghệ qt 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 sở nguyên lý tam giác lượng quang học Với mô hình nguyên lý biến thể phương pháp stereo với việc thay kênh nhìn thiết bị chiếu Thiết bị đo biên dạng sử dụng ánh sáng cấu trúc thông thương cấu tạo phận chính: phận chiếu ảnh, phận thu ảnh phận xử lý thông tin Để đảm bảo chất lượng hình ảnh độ xác phép đo hầu hết cơng trình nghiên cứu đưa số điều kiện chuẩn bị quét sau: Hệ thống hiệu chuẩn, kiểm sốt ánh sáng, phơng nền, trang phục quét, tư đối tượng đo chuẩn tránh chuyển động trình quét Một số yêu cầu 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 nội dung luận án nghiên cứu thiết lập điều kiện quét cho hệ thống quét 3D đo kích thước thể người Phương pháp xử lý liệu quét 3D thể người Một số công trình đưa phương pháp xác định mốc đo như: Đường biên thể người [23, 69]; Phân tích hình học [68]; Xác định vị trí mốc thơng qua tọa độ xấp xỉ chiều cao [69] Vậy việc tìm phương pháp xác định mốc kiểm tra phương pháp xác định mốc phù hợp với nhiều đối tượng thể người quan trọng Tuy nhiên nghiên cứu đưa số mốc điển hình chủ yếu đưa phương pháp xác định Có nhiều phương pháp để tính kích thước thể, T Kohlschütter [37] đưa kích thước chiều cao tính công thức khoảng cách hai điểm Đối với kích thước vịng, sử dụng cơng thức chu vi ellip để tính kích thước vịng cổ, vịng cổ tay, vịng bàn tay Dùng công thức phân nửa chu vi ellip hình chữ nhật để tính kích thước vịng ngực Tuy nhiên công thức cho sai số lớn so với kích thước thật thể Jun-Ming Lu, Mao-Jiun J Wang (2008) [69] đưa phương pháp tính kích thước thể phương pháp xấp xỉ Kích thước đường cong chiều dài cung đường viền thể người Kích thước vịng tính phương pháp xấp xỉ đa giác lồi CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phạm vi đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu công nghệ quét 3D hệ thống quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray - Thơng số kích thước thể người để thiết kế quần áo cho nữ giới - Nghiên cứu đối tượng quét nữ sinh viên Việt Nam địa bàn Hà Nội 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 khí bàn quay khung hệ thống đầu đo - Thơng số kích thước thể người thiết kế quần áo, mốc đo thể người - Nữ niên Việt Nam có kích thước chiều cao đứng từ 146 cm đến 167 cm theo TCVN 5782: 2009, manocanh nữ mẫu chuẩn để xác định đánh giá độ xác hệ thống đo 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo 3D kích thước thể người - Yêu cầu hệ thống đo 3D kích thước thể người - Yêu cầu chất lượng ảnh quét 3D thể người - Nguyên lý kết cấu hệ thống đo 3D kích thước thể người 2.2.2 Nghiên cứu thiết lập điều kiện quét 3D thể người - Nghiên cứu số yếu tố phần cứng hệ thống ảnh hưởng đến chất lượng ảnh quét - Nghiên cứu yếu tố môi trường quét - Nghiên cứu yếu tố kết cấu, màu sắc trang phục quét tư đối tượng quét - Xây dựng quy trình quét hệ thống đo 3D kích thước thể người 2.2.3 Xây dựng phương pháp trích xuất liệu đo kích thước thể người - Xây dựng phương pháp trích xuất mốc đo thể người từ liệu đám mây điểm - Xây dựng phương pháp trích xuất kích thước đo thể người từ liệu đám mây điểm - Nghiên cứu lập phần mềm xác định kích thước đo thể người từ liệu đám mây điểm - Đánh giá độ xác kết đo kích thước thể người từ hệ thống đo 3D - Nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng đo kích thước thể nữ niên Việt Nam 2.3 Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết vấn đề liên quan đến nội dung nghiên cứu; Sử dụng phương pháp thực nghiệm thiết lập hệ thống đo 3D thể người, dùng hệ thống đo 3D thiết lập quét thể nữ sinh viên Việt Nam độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi Phương pháp tính tốn xử lý liệu, sử dụng hỗ trợ số phần mềm để xử lý liệu quét xử lý nhiễu, ghép ảnh Meshlab; Đánh giá chất lượng ảnh quét phần mềm ImageJ và biểu đồ Histogram Quy hoạch thực nghiệm phần mềm Design Expert; Phương pháp phân tích đánh giá so sánh, so sánh kết quét hệ thống đo 3D thiết lập với kết đo phương pháp tiếp xúc truyền thống 100 đối tượng đo , kiểm nghiệm độ xác phép đo 2.3.1 Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo 3D kích thước thể người 2.3.1.1 Yêu cầu hệ thống đo 3D kích thước thể người Yêu cầu thiết lập hệ thống đo 3D kích thước thể người cần ý đến an tồn sức khỏe cho người q trình qt, giảm nhiễu quét, ý đến thời gian quét, trường qt thu lớn có thể, độ xác hệ thống đo 3D thiết lập cần nhỏ 1mm, độ phân giải thiết bị chọn 0,5 mm thỏa mãn yêu cầu độ phân giải nhỏ độ xác 2.3.1.2 Yêu cầu chất lượng ảnh quét 3D thể người Đánh giá độ rõ nét ảnh chụp thông qua lược đồ Histogram Độ phân giải thông qua liệu mẫu thu có khoảng cách điểm ảnh nhỏ số điểm thu nhiều cho liệu tốt Đồng thời tiến hành đánh giá trực quan đường biên dạng ảnh quét 3D thể người, đánh giá khả hiển thị rõ rét đường biên dạng thể vị trí hõm nách, vùng đũng, bên đùi khả thị điểm mốc nhân trắc điểm mỏm vai, điểm hõm nách, điểm hông, điểm đũng 2.3.1.3 Thiết kế nguyên lý kết cấu hệ thống đo 3D kích thước thể người Hình 2 Ngun lý hoạt động hệ thống đo 3D kích thước thể người Trên hình 2.2 mơ tả sơ đồ ngun lý hệ thống đo Với vùng quét thể người phân chia theo chiều cao, đầu đo quét mặt thể cho đo toàn diện tích xung quanh Trong vùng đo người đứng yên, đầu đo dịch chuyển đoạn a từ xuống sau người quay góc tiếp tục đầu đo dịch chuyển từ lên trên, chu trình lặp lại quét hết xung quanh thể người 2.3.2 Thiết lập điều kiện quét 3D thể người Môi trường quét: Dựa sở nghiên cứu phần tổng quan luận án thực nghiệm hai màu phông xanh đen để lựa chọn phù hợp; Đồng thời nghiên cứu khoảng cách tối ưu cụm đầu đo đến đối tượng đo Ảnh hưởng mẫu quét: Hình dáng trang phục, kết cấu trang phục, màu sắc trang phục, tư quét đối tượng đo Phương pháp đánh giá độ xác từ hệ thống đo 3D kích thước thể người: So sánh kết kích thước đo từ hệ thống quét 3D với kết đo phương pháp tiếp xúc hệ thống quét 3D thương mại đối tượng, đo thời điểm mẫu manocanh nữ trưởng thành, mẫu người 2.3.3 Xây dựng phương pháp trích xuất liệu đo kích thước thể người Luận án dựa nghiên cứu số cơng trình theo tiêu chuẩn TCVN 5781: 2009 đưa 39 kích thước thể người có dạng sau: Đo kích thước thẳng; Đo kích thước vịng; Đo bề dày, bề ngang 2.3.3.1 Phương pháp xác định mốc đo thể người từ liệu đám mây điểm Hình 20 Quy trình phương pháp xác định mốc đo từ liệu quét 3D 2.3.3.2 Phương pháp đo kích thước thước thể người từ 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 thể cần đo phương pháp 3D đo từ liệu đám mây điểm dùng phương pháp đo kích thước đường cong, nội suy cung trịn Nhóm kích thước vịng sử dụng phương pháp đo dùng mặt cắt, chu vi đường bao lồi 2.3.3.3 Xây dựng phần mềm đo 3D kích thước thể người Yêu cầu phần mềm: Tự động trích xuất 26 mốc đo thể người Tự động trích xuất 39 kích thước thể người Phần mềm đọc định dạng liệu đám mây điểm khác Phương pháp lập trình: Phần mềm sử dụng ngơn ngữ C# để lập trình 2.3.3.4 Đánh giá kết trích xuất liệu đo thể người - Số lượng mẫu lấy kiểm tra dựa phương pháp Gauss student [22] - Đánh giá kết trích xuất mốc đo phần mềm xây dựng: Quét 10 nữ sinh đo hệ thống đo 3D thiết lập hai hình thức dán sẵn 26 mốc đo không dán mốc đo, so sánh kết để đánh giá độ 10 xác - Đánh giá kết trích xuất kích thước đo: Thực đo 39 kích thước đo 30 mẫu nữ sinh viên phương pháp đo tiếp xúc thước đo Martin phương pháp đo 3D không tiếp xúc Đánh giá kết qua số đặc trưng thống kê liệu đo 2.3.3.5 Nghiên cứu thực nghiệm đo kích thước thể người từ hệ thống đo 3D thiết lập Đo 100 đối tượng nữ sinh viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Thực đo theo trình tự thiết lập quét hệ thống đo 3D Xử lý thống kê kết đo, phân tích đánh giá kết thực nghiệm CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết thiết lập hệ thống đo 3D kích thước thể người 3.1.1 Thiết kế nguyên lý kết cấu hệ thống đo 3D kích thước thể người Hình Hệ thống đo 3D kích thước thể người Trên hình 3.1 hệ thống thiết lập với hệ cảm biến đầu đo gồm camera máy chiếu di chuyển dọc theo trục đứng hệ dịch chuyển đầu đo quay bàn quay điều khiển máy tính thơng qua điều khiển chuyển động Bộ điều khiển chuyển động đo bao gồm động cơ, điều khiển động cơ, nguồn điện cung cấp cho hệ thống đo kết nối điều khiển 3.1.2 Kết xác định hệ cảm biến đầu đo cho hệ thống đo 3D Kết cấu cụm cảm biến gồm camera máy chiếu mơ tả hình 3.3: 11 Hình 3 Kết cấu cụm cảm biến thiết bị đo 3D thể người Vậy với mục tiêu đặt quét thể người nữ giới tuổi từ 18 đến 25 tuổi chiều cao dao động từ 146cm đến 167cm phải quét từ vùng quét trở lên lựa chọn máy chiếu Optoma X312, camera GigE Vision CMOS Model M Series với ống kính có tiêu cự 8mm khoảng cách từ máy chiếu đến đối tượng đo L = 933 mm Tuy nhiên với khoảng cách L theo tính tốn thực nghiệm ban đầu để thỏa mãn vùng quét theo yêu cầu hệ thống đo, để kiểm nghiệm lại đồng thời đánh giá, tối ưu khoảng cách quét lấy liệu ảnh 3D tốt nghiên cứu đưa kết nội dung thiết lập điều kiện quét 3.1.3 Kết xây dựng cụm khí điều khiển dịch chuyển đo Bàn quay đối tượng đo cụm dịch chuyển đầu đo: Từ u cầu thiết kế bàn quay với đường kính lớn 34,1 cm, lựa chọn đường kính bàn quay cho thiết kế 50cm, khoảng cách tay nắm 80 cm, độ cao tay nắm điều chỉnh phụ thuộc vào đặc điểm đối tượng quét, vận tốc bàn quay lựa chọn vòng/phút, (hình 3.4): Hình 3.4 Bàn quay đỡ đối tượng đo cụm dịch chuyển đầu đo 12 Hình Cụm dịch chuyển đầu đo Hệ thống điện điều khiển khiển trình đo: Hình Sơ đồ mạch điện máy đo quét 3D tủ mạch điều khiển thiết bị Phần mềm điều khiển: Phần mềm điều khiển viết ngơn ngữ lập trình C#, hình 3.9 Hình Giao diện phần mềm điều khiển Kết xây dựng quy trình quét hệ thống đo 3D kích thước thể người: Bước 1: Khởi động hệ thống quét 3D Bước 2: Thực chuyển động tịnh tiến đầu đo từ vị trí đến vị trí dừng lại, di chuyển hết vị trí vị trí dừng lại để quét Bước 3: Thực quay bàn quay góc 60o Đầu đo chuyển động từ lên quét vùng thể góc quét Bước 4: Tương tự bước 2, đầu đo đo quét vùng từ xuống góc quét Bước 5: Quét từ lên góc quét tương tự bước Bước 6: Quét từ xuống góc quét Bước 7: Quét từ lên góc quét 13 Hình 15 Các vị trí qt 3D hệ thống đo 3.1.4 Kết xác định phận thu nhận xử lý thông tin - Kết xây dựng mẫu ảnh chiếu: Các ảnh mẫu được sử dụng để chiếu lên đối tượng đo thể hình 3.16 Hình 16 Mẫu chiếu mã hóa Gray - Kết hiệu chuẩn đầu đo xử lý đám mây điểm 3D: (a) (b) Hình 3.21 (a) Hiệu chuẩn đầu đo ô bàn cờ (b) liệu đám mây điểm 3D hồn chỉnh Mơ hình hệ thống đo 3D bao gồm: máy chiếu sử dụng công nghệ DLP, camera thu ảnh bố trí thành cụm đầu đo có khả dịch chuyển tịnh tiến lên xuống theo phương Y nhờ truyền đai Hệ thống quét thể với khoảng thời gian 4,3 phút/ người quét, kích thước thể người sử dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc mã Gray chế tạo bước đầu đáp ứng việc dựng lại hình ảnh 3D thể người 14 3.2 Kết thiết lập điều kiện quét 3D thể người 3.2.1 Kết xác định ảnh hưởng yếu tố môi trường 3.2.1.1 Xác định màu sắc phông cho hệ thống quét Kết lựa chọn phơng màu đen, hình 3.29 Hình 3.29 Ảnh quét ngực phía trái biểu đồ giá trị mức xám đen Với màu xanh, khoảng giá trị tối (