Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết này giới thiệu một phương pháp tiếp cận mới trong việc xử lý dữ liệu quét cơ thể người trên máy quét 3D Body scanner tại điều kiện Việt Nam.
ISSN 2354-0575 XỬ LÝ DỮ LIỆU QUÉT MẪU CƠ THỂ NGƯỜI PHỤC VỤ THIẾT KẾ QUÂN ÁO CHIỀU Lưu Hồng1, Ngơ Chí Trung2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Ngày tòa soạn nhận báo: 10/10/2017 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 25/11/2017 Ngày báo chấp nhận đăng: 05/12/2017 Tóm tắt: Bài báo giới thiệu phương pháp tiếp cận việc xử lý liệu quét thể người máy quét 3D Body scanner điều kiện Việt Nam Ngoài việc xử lý chất lượng bề mặt mẫu quét trơn, mịn, báo đưa phương pháp xử lý liệu quét trường hợp quét người hai trạng thái: có mặc áo không mặc áo Đây cách để tạo sở liệu xác định khoảng cách bề mặt thể người quần áo thiết kế chiều Xử lý liệu quét 3D thể người vấn đề quan trọng thiết kế quần áo chiều Từ khóa: liệu thể, bề mặt thể, thiết kế chiều Đặt vấn đề Cơng nghệ mơ hình hóa mơ ảo chiều nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực, có ngành dệt may Trong bối cảnh cách mạng công nghiệp lần thứ (4.0) diễn khắp nơi, có tác động mạnh mẽ đến sản xuất kinh doanh lĩnh vực dệt may giới Việt Nam Việc nghiên cứu, đổi công nghệ sản xuất, phương pháp thiết kế để tăng lực cạnh tranh doanh nghiệp may mặc vấn đề cấp thiết đặt cho ngành cần giải Trong xu phát triển chung, việc áp dụng công nghệ 3D vào thiết kế, chế tạo sản phẩm dệt may xu hướng tất yếu Trong thiết kế chiều, thơng số kích thước thể người xây dựng nhiều phương pháp, để có bảng thơng số đầy đủ, xác nhanh thường sử dụng máy quét thể toàn thân 3D body Scanner Việc xây dựng liệu thể mô hình hóa khơng gian chiều vơ quan trọng, điều kiện tiên để thực tiếp việc thiết kế, phát triển mẫu mã quần áo theo yêu cầu khách hàng Việc nghiên cứu, xử lý liệu quét mẫu thể người phục vụ thiết kế quần áo chiều nội dung báo Nội dung phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu xử lý liệu thể người quét mẫu máy quét 3D Body Scanner phục vụ thiết kế quần áo chiều Khoa học & Công nghệ - Số 16/Tháng 12 - 2017 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp quét bề mặt thể người: Sử dụng máy quét toàn thân 3D Body Scanner để quét thể người theo mẫu chuẩn bị với các trạng thái: không mặc áo mặc áo - Phương pháp mơ hình hóa chiều: Sử dụng phần mềm có sẵn để mơ hình hóa lại đối tượng thể người - Phương pháp xử lý số liệu: Xử lý số liệu nhân trắc, số liệu liên quan đến tọa độ điểm nhân trắc 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.3.1 Quét mẫu a Chuẩn bị mẫu quét Chuẩn bị mẫu trạng thái: - Không mặc áo, mặc quần lót (gen) sáng màu, bó sát thể Quét mẫu nhằm mục đích lấy liệu kích thước hình dạng thể người - Mặc áo T-Shirt cộc tay, không cổ, ôm sát Mặc quần lót (gen) sáng màu, bó sát thể Quét mẫu nhằm mục đích lấy liệu kích thước có mặc áo làm sở thực nghiệm xác định khoảng cách bề mặt thể quần áo * Yêu cầu người đo: Thực theo quy định tư người đo theo yêu cầu thiết bị đo Viện dệt may Tập đoàn Dệt may Việt Nam b Thiết bị quét mẫu * Thiết bị quét: Triển khai đo máy quét toàn thân NX- 16 3D Body Scanner hãng [TC]² phòng máy đo 3D Viện dệt may Journal of Science and Technology 43 ISSN 2354-0575 Hình Buồng quét gồm 16 cảm biến [1] c Quét mẫu: - Nghiên cứu viên khởi động hệ thống, Thực quét mẫu mẫu quét lần Mỗi mẫu đặt tên theo đối tượng số thứ tự theo lần quét - Phần mềm xử lý số liệu kèm hệ thống xử lý liệu quét cho kết dạng đám mây điểm bảng thông số nhân trắc 2.3.2 Xử lý mẫu quét Mẫu quét nhận được từ máy quét toàn bộ thể không tiếp xúc 3D Body Scanner [TC]2 NX-16, dạng đuôi (.wrl) Để có thể sử dụng bề mặt của mẫu quét làm sở để phát triển mẫu quần áo thì cần phải xử lý mẫu quét với mục đích tăng chất lượng liệu quét, giảm thiểu sai số chất lượng máy quét, giảm nhiễu trình qt Đồng thời điều chỉnh vị trí mẫu qt khơng mặc áo mẫu qt có mặc áo đối tượng không gian Đề cho trùng gốc tọa độ không gian chiều Trong lĩnh vực thiết kế 3D hiện có nhiều phần mềm xử lý vấn đề trên, nghiên cứu nhóm tác giả sử dụng phần mềm Rapidform để xử lý vị trí mẫu qt khơng gian, phần mềm Geomagic Studio xử lý chất lượng lưới bề mặt mẫu quét, Geomagic Qualify để so sánh, đánh giá lại kết phần mềm có đầy đủ công cụ thực công việc đáp ứng sai số nhỏ Kết xử lý mẫu quét trình bày nội dung Kết bàn luận 3.1 Sơ đồ trình xử lý mẫu qt Tồn q trình xử lý mẫu quét thực theo sơ đồ sau (Hình 3.1) - Để hạn chế sai số, trình xử lý vị trí thực trước q trình xử lý chất lượng bề mặt lưới mẫu quét - Sử dụng kiểu liệu (.stl) chuyển đổi mơ hình lưới phần mềm 44 Hình 3.1 Lưu đồ trình xử lý mẫu quét 3.2 Xây dựng mơ hình lưới từ liệu đám mây điểm - Q trình xây dựng mơ hình lưới từ mơ hình đám mây điểm gọi trình “Reconstruction” thực công cụ phần mềm Rapidform Các công cụ Rapidform dùng xây dựng lưới từ đám mây điểm ban đầu Công cụ Biểu tượng Nhiệm vụ Triangulate Xây dựng lưới tam giác từ đám mây điểm Merge Hòa trộn đối tượng loại lưới hay đám mây điểm Combine Kết nối đối tượng loại lưới hay đám mây điểm - Dữ liệu đám mây điểm từ trình quét thường bao gồm phận nhỏ, phần kết hợp lại với tạo thành đối tượng mơ hình lưới Khoa học & Công nghệ - Số 16/Tháng 12 - 2017 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 (Mẫu nam) (Mẫu nữ) Hình 3.2 Mơ hình đám mây điểm mơ hình lưới giảm thiểu tối đa sai số cần thiết - Để thực đưa mô hình mẫu qt vị xác cần xác định chuẩn mẫu sau vào chuẩn để tạo hệ tọa độ cục cho mẫu - Đối với mơ hình thể người, thơng tin mặt chuẩn khó xác định so với đối tượng ngành khí, cần có phương pháp xác định chuẩn hợp lý - Có thể sử dụng phương pháp thực nghiệm quét chung đối tượng thể với đối tượng có mặt phẳng chuẩn hai lần quét mẫu, sau vào mặt chuẩn để ghép mẫu Tuy nhiên với phương pháp đối tượng dùng làm chuẩn làm ảnh hưởng tới trình quét mẫu - Trong nghiên cứu này, lựa chọn chuẩn theo mục đích nghiên cứu, mẫu quét dùng để thiết kế áo cần đảm bảo xác khu vực áo mẫu quét, lựa chọn mặt chuẩn mặt phẳng ngang qua điểm đầu ngực điểm xa mông đảm bảo độ xác phần thân phục vụ thiết kế áo - Ngoài cần hạn chế tối đa việc điều chỉnh mẫu quét theo chiều cao để khơng gây ảnh hưởng tới kích thước đo nhân trắc từ máy quét 3.3.1 Xây dựng hệ tọa độ riêng mẫu Sử dụng công cụ Rapidform để dựng hình xác định đường trục thể đảm bảo độ xác phần thân hai mẫu Các công cụ Rapidform dùng xây dựng hệ tọa độ cục mơ hình lưới qt Cơng cụ 3.3 Xử lý vị trí mẫu qt khơng gian Rapidform - Quá trình quét hai đối tượng: thể người thể người có mặc quần áo thực qua lần quét, đối tượng quét đứng tư thế, nhiên tránh khỏi sai số vị trí đứng, dáng thể Do q trình xử lý vị trí mẫu qt để làm Khoa học & Công nghệ - Số 16/Tháng 12 - 2017 Nhiệm vụ Plane Xây dựng mặt phẳng Mesh sketch Khởi tạo môi trường phác thảo 2D mặt phẳng với tham chiếu theo lưới Xây dựng đường cong Spline môi trường phác thảo 2D Xây dựng đoạn thẳng mơi trường phác thảo 2D Hình chiếu đối tượng lên mặt phẳng phác thảo Xây dựng đường tâm không gian 3D Tạo bề mặt theo hướng từ phác thảo 2D Spline Hình 3.3 Hình ảnh mơ hình lưới mẫu qt thể quần áo Biểu tượng Line Convert Entities Vector Extrude Journal of Science and Technology 45 ISSN 2354-0575 Sau xác định đường trục mẫu, Xây dựng hệ tọa độ riêng mẫu với đường trục trục tọa độ, trục tọa độ khác cần đảm bảo không làm thay đổi kích thước theo chiều cao thể mẫu 3.3.2 Dịch chuyển mẫu quét hệ tọa độ chung Sử dụng công cụ Rapidform để xếp mơ hình hệ tọa độ chung di chuyển đồng hệ tọa độ riêng mô hình với hệ tọa độ chung Hình 3.4 Hình ảnh tạo mặt phẳng cắt chuẩn Các công cụ Rapidform dùng xếp mơ hình hệ tọa độ chung Công cụ Biểu tượng Nhiệm vụ Interactive Sắp xếp lưới Alignment tương tác với hệ tọa độ có sẵn Datum Sắp xếp lưới kết Match nối cặp kiện Hình 3.7 Dịch chuyển mơ hình hệ tọa độ chung Hình 3.5 Hình ảnh xác định tâm mặt cắt 3.3.3 So sánh đánh giá kết q trình xử lý vị trí mơ hình qt - Sau mẫu xếp lại, quan sát trực quan đánh giá vị trí mẫu: Mỗi mẫu gán màu sắc, trước xếp màu khơng lẫn vào thể vị trí khơng khớp nhau, sau xếp, màu hịa trộn lẫn thể mẫu xếp lại vị trí phù hợp Hình 3.6 Xác định đường trục mẫu quét 46 Khoa học & Công nghệ - Số 16/Tháng 12 - 2017 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 Hình 3.8 Các mẫu quét thể quần áo trước sau trình xử lý vị trí Đánh giá xác kết trình xử lý vị trí mẫu qt cách so sánh hai mơ hình với phần mềm Geomagic Qualify Hình 3.9 Kết đánh giá chênh lệch lưới thể lưới Áo sau xếp phần mềm Geomagic qualify Các công cụ Geomagic Qualify dùng so sánh, đánh giá kết Công cụ Biểu tượng Nhiệm vụ Best fit Alignment Căn chỉnh tối ưu vị trí đối tượng so sánh 3D Compare Xây dựng đối tượng tổng hợp so sánh 3D Create Report Tạo văn báo cáo kết so sánh Edit Spectrum Thiết lập đo màu sắc - kích thước Section Through Object Tạo mặt cắt so sánh so sánh 2D Create Annotations Tạo thông báo kết so sánh theo vị trí 2D Compare Xây dựng mơi trường so sánh theo mặt cắt 2D - Thông qua sơ đồ màu sắc kết so sánh hai mơ hình thấy vị trí vùng ngực mơng, hai mơ hình xếp sai số nhỏ (Thể màu xanh sơ đồ) Khoa học & Công nghệ - Số 16/Tháng 12 - 2017 Hình 3.10 Giá trị chênh lệch số điểm * Nhận xét: - Nếu sử dụng phương pháp thực nghiệm quét chung mẫu quét với đối tượng chuẩn giúp định vị vị trí tốt hơn, nhiên gây khó khăn cho q trình qt mẫu không xử lý triệt để sai số hình dáng mẫu, đồng thời khơng có nhiều ý nghĩa nghiên cứu - Việc lựa chọn chuẩn phù hợp để xử lý vị trí mẫu giảm đáng kể sai số trình quét theo hai thời điểm gây 3.4 Xử lý chất lượng liệu quét Geomagic studio - Mơ hình lưới xây dựng đám mây điểm thường có chất lượng bề mặt chưa đảm bảo để sử dụng trình thiết theo Nguyên nhân máy quét mẫu, môi trường quét mẫu, phần khuất mâu quét Vì cần xử lý chất lượng bề mặt mơ hình lưới để phù hợp trình thiết theo Journal of Science and Technology 47 ISSN 2354-0575 - Quá trình xử lý chất lượng bề mặt thực phần mềm Geomagic Studio cần thiết lập thông số sử dụng để đảm bảo sai số nhỏ giới hạn cho phép - Quá trình xử lý chất lượng bề mặt mơ hình lưới thường bao gồm giai đoạn: + Giảm nhiễu, loại bỏ liệu quét thừa + Điền đầy vị trí thiếu liệu quét + Làm mịn làm mịn tinh vị trí chất lượng quét + Tối ưu đường bao quanh liệu quét (Mẫu nam) Hình 3.11 Xử lý chất lượng bề mặt lưới công cụ phần mềm Geomagic Studio Các công cụ Geomagic Studio dùng xử lý chất lượng bề mặt lưới mẫu quét Công cụ Biểu tượng Nhiệm vụ Mesh Doctor Tự động sửa chữa lỗi mơ hình lưới Defeature Tăng chất lượng khu vực lưới Sand Làm mịn khu vực chọn bề mặt lưới Fill Điền đầy lỗ trống bề mặt lưới Edit Boundary Chỉnh sửa biên dạng đường bao đối tượng 3D Noise Tự động làm mịn bề mặt lưới theo thông số thiết lập - Đánh giá q trình xử lý chất lượng bề mặt mơ hình lưới - Màu sắc mơ hình lưới trước sau xử lý xen kẽ thể đồng tồn mơ hình lưới sai số kiểm sốt q trình sử dụng cơng cụ 48 (Mẫu nữ) Hình 3.12 Chất lượng bề mặt lưới sau xử lý Geomagic Studio - Mơ hình lưới sau xử lý có chất lượng tốt hơn, tam giác lưới đồng đều, khu vực nhiễu loại bỏ, khu vực thiếu liệu bổ sung Mơ hình phù hợp với trình thiết theo 3.5 Tạo mơ hình đối xứng - Trong ngành thiết kế thời trang, coi thể người đối xứng mơ hình lưới giữ lại nửa bên phải lấy đối xứng tạo mơ hình lưới phù phục vụ trình thiết kế Các cơng cụ Rapidform dùng tạo mơ hình đối xứng Cơng cụ Biểu tượng Nhiệm vụ Mesh Khởi tạo môi trường chỉnh sửa lưới Split Chia lưới thành nhiều phần Mirror Lấy đối xứng lưới qua mặt phẳng Khoa học & Công nghệ - Số 16/Tháng 12 - 2017 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 (Mẫu nam) Kết luận Bài báo trình bày nội dung xử lý liệu quét thể người phục vụ thiết kế quần áo chiều Sau trình xử lý vị trí chất lượng lưới mẫu quét cải thiện ban đầu, thông số nhân trắc không bị ảnh hưởng nhiều, giảm sai số Đối với đối tượng thể, tham chiếu dùng làm chuẩn khó xác định có nhiều sai số ngoại cảnh, cách thức chọn chuẩn đảm bảo độ xác khu vực nghiên cứu hợp lý Khi áp dụng cho đối tượng lĩnh vực khác có mặt chuẩn đem lại độ xác cao Hai q trình xử lý khơng sử dụng nghiên cứu mà áp dụng lĩnh vực khác trình tiền xử lý liệu thiết kế ngược 3D, trình đo đạc, so sánh đối chiếu sản phẩm thực tế với mơ hình thiết kế, q trình bổ sung sửa chữa thành phần thiếu, hỏng sản phẩm (Mẫu nữ) Hình 3.13 Mơ hình lưới đối xứng mẫu quét Tài liệu tham khảo [1] Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy quét [TC]2 NX-16, Viện dệt may, Tập đoàn dệt may Việt Nam, 2010 [2] TCVN 5781:2009 phương pháp đo thể người, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường Việt Nam [3] Nguyễn Thị Nhung, Nguyễn Thị Kim Cúc, Nguyễn Văn Vinh, Phan Thanh Thảo, “Một số kết chế tạo thiết bị đo thơng số kích thước thể người ánh sáng cấu trúc”, Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí - động lực 2016, 10/2016, trang 33-37 [4] Nguyễn Thị Kim Cúc, Nguyễn Văn Vinh, Nguyễn Thị Nhung, “Nghiên cứu phương pháp đo 3D ánh sáng cấu trúc mã Gray đo kích thước thể người để ứng dụng công nghệ Dệt may”, Hội nghị khoa học kỹ thuật đo lường toàn quốc lần thứ VI, 6/2015, trang 388-393 [5] Rapidform User Guide & Tutorial, INUS Technology, Inc [6] Help - Geomagic Qualify 2013, DATA PROCESSING OF THE BODY SCANNING TO DESIGN 3D CLOTHING Abstract: This article introduces a new approach to processing human body data on 3D Body Scanner in Vietnam In addition to the smooth surface handling of the sample, the article also provides a method for processing scan data of a person in two states: dressed and not wearing a shirt This is a way to create a database that identifies the distance between the body surface and the clothing in a three-dimensional design Handling of body data scan is an important issue in the design of 3D clothing Keywords: body data, body surface, dimensional design Khoa học & Công nghệ - Số 16/Tháng 12 - 2017 Journal of Science and Technology 49 ... Technology ISSN 235 4-0575 (Mẫu nam) Kết luận Bài báo trình bày nội dung xử lý liệu quét thể người phục vụ thiết kế quần áo chiều Sau q trình xử lý vị trí chất lượng lưới mẫu quét cải thiện ban... bàn luận 3. 1 Sơ đồ q trình xử lý mẫu qt Tồn trình xử lý mẫu quét thực theo sơ đồ sau (Hình 3. 1) - Để hạn chế sai số, q trình xử lý vị trí thực trước trình xử lý chất lượng bề mặt lưới mẫu quét -... hai mẫu Các công cụ Rapidform dùng xây dựng hệ tọa độ cục mô hình lưới qt Cơng cụ 3. 3 Xử lý vị trí mẫu qt khơng gian Rapidform - Q trình quét hai đối tượng: thể người thể người có mặc quần áo