6. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN
3.1.2 Kết quả xác định hệ cảm biến đầu đo cho hệ thống đo 3D
Cụm cảm biến đầu đo: Theo phần cơ sở nghiên cứu tại mục 2.3.1.2 luận án chọn thiết bị đo biên dạng sử dụng ánh sáng cấu trúc sử dụng 1 máy chiếu và 1 Camera như sau:
Máy chiếu: Máy chiếu Optoma X312 sử dụng công nghệ DLP, cường độ chiếu tối đa là 3000 Lumens, độ phân giải 1024 x 960, đáp ứng đủ yêu cầu đặt ra như giá thành phù hợp, cho chất lượng ảnh mịn, gọn nhẹ, dễ di chuyển và có tuổi thọ cao. Bảng thông số kỹ thuật của máy chiếu Optoma X312 được trình bày trong phụ lục 1
82
Camera: Với yêu cầu phù hợp với điều kiện kinh tế mà vẫn đảm bảo chất
lượng ảnh rõ nét, lựa chọn camera GigE Vision CCD Model STC-SB133BOEHS có
thông số như sau: Đị nh d ng video khung hình trên giây 40fps SXVGA: 1280 x ạ :
966; Kích thước pixel 3.75 (H) x 3.75 (V) μm; Kích thước CCD: 6.26 (H) x 5.01
(V) mm. Bảng thông số kỹ thuật lựa chọn camera GigE Vision CCD Model STC- SB133BOEHS được trình bày trong phụ lục 1.
Ống kính: Với mục tiêu lựa chọn tiêu cự ống kính phù hợp với camera tính
toán theo hệ thống chiếu của máy chiếu và thu ảnh camera hình 2.5.
Từ thông số của camera (phụ lục 1) có kích thước của cảm biến CCD như sau:
Chiều rộng của cảm biến: = 6,26 mm.
Chiều cao của cảm biến: = 5,01 mm
Việc lựa chọn ống kính bắt đầu từ lựa chọn khoảng tiêu cự, mỗi khoảng tiêu
cự khác nhau cho ra hình ảnh và chất ảnh khác nhau. Theo 2.3.1.3 mục đích là ảnh
thu được bao phủ được càng nhiều diện tích của đối tượng đo càng tốt cụ thể là
chiều cao hình ảnh sh tương đương với chiều cao của màn hình chiếu . Với chiều h
cao cơ thể người lên tới 1800 mm, chọn sơ bộ vùng quét ban đầu của đầu đo có
chiều cao = 500 mm. Tính toán lựa khoảng tiêu cự của ống kính để đạh t vùng quét
có chiều cao là 500 mm.
Thông thường thì kích thước vùng chiếu theo phương thẳng đứng nhỏ hơn kích thước theo phương ngang do vậy trong quá trình thực nghiệm tính toán tối ưu
sẽ lấy theo kích thước vùng chiếu nhỏ hơn h.
Kết quả tính khoảng cách ban đầu đặt đầu đo cách đối tượng cần đo: Kết quả L
thay đổi khoảng cách để xác định kích thước của vùng chiếu thực tế theo hình 3.2 L
như sau:
Lần 1 Lần 2
Lần 3 Lần 4
83 Kết quả thực nghiệm như sau:
Bảng 3. 1 Bảng kết quả thực nghiệm thay đổi khoảng cách chiếu
Khoảng cách L (mm) Kính thướw x h (mm) c vùng chi u ế Chiều cao vùng chi u h (mm) ế
715 500 x 375 375
720 520 x 400 400
820 580 x 450 450
860 600 x 460 460
Bảng 3.1 cho thấy với càng lớn thì chiều rộng L w và chiều cao vùng chiếu h
càng lớn, càng nhỏ thì chiều rộng w và chiều cao càng nhỏ. Tuy nhiên L h L càng
lớn thì độ độ phân giải của hệ thống càng giảm và ngược lại, bên canh đó với mong muốn vùng đo là lớn nhất để sao cho thu được hết cơ thể người trong khoảng thời
gian là ngắn nhất. Qua thực nghiệm tính được là góc nửa chiếu theo chiều thẳng α
đứng, là góc nửa chiếu theo chiều ngang theo công thức 2.1 kết quả như sau:θ
α ≈ 15̊ θ ≈ 19,2̊
Tính khoảng cách từ máy chiếu đến đối tượng đo khi biết góc mở của máy L
chiếu và chiều cao của màn chiếu. Theo (2.2) tính được kết quả như sau: L = = = 933 (mm)
Tiêu cự theo công thức 2.4 tính được f = 9,26 mm, với L= 933 mm, ch = 5,01
mm và sh = 500 mm
Do tiêu cự ống kính chọn cần nhỏ hơn tiêu cự tính toán nên chọn ống kính M0914- MP cho định dạng 2/3” có tiêu cự. f = 8 mm. Bảng thông số kĩ thuật của
một số ống kính được trình bày trong phụ lục 1.
Kết cấu cụm cảm biến gồm camera và máy chiếu được mô tả như hình 3.3:
Hình 3. 3Kết cấu cụm cảm biến thiết bị đo 3D cơ thể người
Kết quả ác định khoảng cách giữa camera và máy chiếu: Sau khi đã lựa chọn x
được ống kính, tính toán quan hệ hình học giữa camera và máy chiếu tức là tính toán khoảng cách giữa chúng để đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, kế thừa theo công trình [74] với β = 15o tính được B= L x tg β = 250 (mm)
Vậy khi đặt khoảng cách giữa camera và máy chiếu là 250mm, cách vật đo
933mm sẽ thu được ảnh có chiều cao 500mm và chiều rộng 650mm.
Kết quả: Vậy với mục tiêu đặt ra là quét cơ thể người nữ giới tuổi từ 18 đến
84
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 = 933mm. 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.