6. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN
1.3.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quét
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.
- Yếu tố về thiết bị: Yếu tố về thiết bị ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của phép đo. Vì hệ thống thiết bị được tích hợp từ bộ phận chiếu ảnh, bộ phận chụp ảnh và bộ phận xử lý thông tin thông qua các phần mềm điều khiển, kết nối. Bởi vậy khi xây dựng hệ thống thiết bị xong cần phải hiệu chuẩn trước khi đi vào thực hiện quá trình quét đối tượng đo.
Khoảng cách từ cụm đầu đo đến đối tượng quét: Một số công trình nghiên cứu
cũng đưa ra khuyến cáo về khoảng cách từ cụm đầu đo đến đối tượng đo. Công
trình nghiên cứu về phương pháp chụp ảnh 2D [27, 41] yêu cầu khi chụp ảnh mẫu
đo về vị trí lắp đặt Camera có độ cao là 0,8m, khoảng cách đến tâm mẫu chụp là
3m, đảm bảo kích thước đo có tỉ lệ cân đối thể hiện trên hình 1.25 8, 29[2 ]. Một số
công trình nghiên cứu về quét 3D đưa ra khoảng cách từ cảm biến đến bàn quay
trong khoảng 66cm (26 inch) đến 1m trên hình 1.25 [62, 63]. Tác giả Zhigeng Pan
cũng đã thiết lập hệ thống quét sử dụng 3 Kinect, 2 giá đỡ và 1 bàn qu . Bố trí 2ay
giá đỡ đối xứng nhau qua bàn quay, khoảng cách từ tâm bàn quay đến giá đỡ là 1m và 1 giá đỡ gắn 2 Kinect có chiều cao tương ứng là 0,5m và 1,7m; Giá đỡ còn lại gắn Kinect tại vị trí cao 1,1m. Hệ thống bàn quay 360° với thời gian quét khoảng 30s, kết quả thực nghiệm đo của công trình nghiên cứu cũng chỉ ra nếu hệ cảm biến đầu đo đặt quá xa thu được chất lượng hình ảnh thấp, độ phân giải kém, ảnh chụp không đạt yêu cầu 4 [6 ].
29
Hình 1. 25 Vị trí lắp đặt camera, chiều cao của camera (nguồn: 7[2 ])
Hình 1. 26 Kích thước từ cảm biến đến bàn quay (nguồn: [63]) - Yếu tố về môi trường: Môi trường quét bao gồm như ánh sáng, phông nền: + Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng của ánh sáng môi trường xung quanh: Cường độ chiếu sáng là đại lượng đặc trưng được chiếu sáng trên bề mặt đánh giá cường độ ánh sáng cảm nhận được. Đơn vị đo là Lux (lx). Đây cũng là một yếu tố
ảnh hưởng quan t ọng tới chất lượng hình ảnh quét. Năm 2007, công trình nghiên r
cứu của nhóm tác giả Sophie Voisin, Sebti Foufou, Frédéric Truchetet, David Page,
và Mongi Abidi [65] đã đưa ra kết luận: Ánh sáng xung quanh có ảnh hưởng mạnh đến độ chính xác của dải sóng từ ánh sáng cấu trúc. Năm 2013, nhóm tác giả Mohit Gupta, Qi Yin, Shree K.Nayar [66] đã nghiên cứu với đối tượng quét tĩnh ngoài trời
sử dụng 3 phương pháp quét Spread-and-Avergare, Scan-only và Concentrate-and-
Scan, kết quả nhận thấy ánh sáng môi trường quá sáng hoặc quá tối đều cho kết quả
chất lượng hình ảnh quét kém, đồng thời chỉ ra phương pháp Concentrate-and-Scan
cho kết quả tốt nhất tại cùng một thời điểm quét. Năm 2015, tác giả Nguyễn Thị
Ngọc Quyên [2 ] đưa ra điều kiện ánh sáng môi trường quét tối ưu với hệ thống đo 7
không tiếp xúc 2D là ≥ 300lux.
+ Ảnh hưởng của màu sắc phông nền: Phông nền được dùng phía sau hoặc xung quanh tượng quét sau khi lên hình. Với các thiết bị quét 3D sử dụng ánh sáng, màu sắc của phông nền có ảnh hưởng quan trọng tới chất lượng hình ảnh quét. Năm
2000, nhóm tác giả Brunsman MA, Daanen HM 7] [6 nghiên cứu kỹ thuật mới có thể
tự động tái thiết các mô hình 3D sử dụng phông nền màu xanh. Năm 2012, nhóm
tác giả R.E. Sims, R. Marshall, D.E. Gyi, S.J. Summerskill, K. Cas [68] nghiên cứu
về máy quét cơ thể người 3D TC2 sử dụng ánh sáng trắng đã đưa ra kết luận màu phông nền tối ưu là màu đen. Năm 2013, công trình nghiên cứu về máy quét 3D dưới nước chỉ ra lựa chọn các bề mặt quét màu tối (nâu, xám và đen) có chất lượng
tốt hơn bề mặt quét màu sáng 9][6 . Năm 2015, nhóm tác giả Dinu Dragan, Srdan
Mihic, Zoran Anisic, Ivan Lukovic nghiên cứu phép khử nền sau khi thu được hình
30
- Bề mặt đối tượng quét: Đối tượng quét là cơ thể người nên kết cấu trang phục, màu sắc trang phục, tư thế quét cũng ảnh hưởng rất lớn.
+ Tư thế mẫu đo: Hầu như tư thế được đưa ra ở một số công trình nghiên cứu về
phương pháp quét 3D là tư thế đứng dang tay, dang chân [27, 68, 69, 70], tư thế quét
cũng được quy định theo tiêu chuẩn ISO 20685:2010 5] [4 nhưtrên hình 1.27 :
Tư thế A Tư thế B Tư thế C
Hình 1. 27 Tư thế đứng trong ISO 20685 (nguồn: 5[4 ])
Trong hình 1.27 ở Tư thế người quét đứng thẳng, đầu thẳng, hai chân khép lại, A tay buông dọc sát người, bàn tay thả lỏng tự nhiên, bàn chân đứng chạm gót hình chữ V. Tư thế này dễ dàng trích xuất các điểm mỏm vai, điểm hông và các kích thước chiều dài. Tuy nhiên tư thế này không thể quét được các vùng bị khuất ở , nách, cánh tay, dưới đũng, khe bẹn.
Tư thế đứng B không cần thiết đối với việc trích xuất các kích cơ thể phục vụ cho
may mặc vì các kích thước được xác định chủ yếu khi cánh tay ở vị trí thẳng, không gấp khúc.
Tư thế đứng C người đứng thẳng, 2 tay 2 chân dang sang bên với một khoảng
cách cố định. Tư thế này phù hợp với các nghiên cứu quét 3D cơ thể người, nhưng có sự khác biệt nhỏ về phần khuỷu tay, bàn tay, và độ rộng dang tay dang chân như trên hình 1.27 (c). Tư thế đứng này xác định dễ dàng các kích thước vùng ngoài như mỏm vai, hông chiều dài và có thể xác định rõ điểm hõm nách, điểm sườn mông,
điểm đũng, mắt cá chân. Ngoài ra tư thế này cũng thuận lợi cho việc xác định các ,
kích thước vòng. Các kích thước chiều cao đứng hoàn toàn có thể trích xuất bằng phần mềm trong máy tính.
Từ việc phân tích các tư thế trên chọn tư thế C để làm tư thế chuẩn cho hệ thống
quét 3D là phù hợp hơn cả vì tư thế này có khoảng cách bàn chân là rộng nhất giúp
đứng trên bàn quay vững hơn và có thể trích xuất ra các kích thước theo yêu cầu.
+ Trang phục đối tượng đo: Một số nghiên cứu đã xác định ảnh hưởng của hình
dáng, kết cấu trang phục đến độ chính xác khi quét [69 70, ], trong các dự án khảo
sát nhân trắc học ở các nước châu Âu đều có chung nhận xét: Hình dáng và kết cấu trang phục ảnh hưởng đến việc xác định các mốc nhân trắc và các kích thước cơ thể. Trang phục có thể che đi hoàn toàn các mốc đo quan trọng trên cơ thể gây ra sai số lớn trong quá trình trích xuất các mốc đo và thông số kích thước cơ thể, một số chi
31
tiết trang trí trên quần áo có thể gây nhầm lẫn như mốc đánh dấu, các kết cấu phức tạp sẽ gây khó khăn cho việc thay đồ trang phục quét làm tốn thời gian và chi phí. Bên cạnh đó, hình dạng và kết cấu trang phục có ảnh hưởng rất lớn đến tâm lý và nhịp thở của đối tượng quét, trang phục quá chật gây nên khó thở, trang phục quá
hở hang gây nên tâm lý không tự tin, không thoải mái trong quá trình quét. Hầu hết
các nghiên cứu về quét 3D cơ thể người đều yêu cầu đối tượng phải thở nhẹ nhàng, yên lặng, nếu thở mạnh sẽ gây sai số lớn cho phép đo 9 70, 71]. [6 ,
Một vấn đề cũng được các tác giả quan tâm và đề cập tới là sự ảnh hưởng của tóc tới quá trình quét, đặc biệt là mái tóc dài, gây vướng của phụ nữ. Bên cạnh đó,
nghiên cứu của Sims, R. E., Marshall [68] chỉ ra rằng, khi quét phần tóc bị mất dữ
liệu đáng kể nên không thể lấy được hết kích thước từ điểm đỉnh đầu được thể hiện trên hình 1.28, vì vậy cần đưa ra giải pháp để che đi phần tóc.
Hình 1. 28 Đám mây 3D thu được phần đầu bị mất do tóc (nguồn: 8[6 ])
Nhận xét chung: Các yếu tố như khoảng cách đo, cường độ ánh sáng môi trường và phông nền, trang phục và tư thế của đối tượng đo đều gây hưởng đến chất
lượng ảnh quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra xác
định cường độ ánh sáng và lựa chọn phông nền đối với từng thiết bị quét. Hiện nay, buồng đo là thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất. Đối với mỗi buồng đo tiêu chuẩn, phông nền bố trí trong buồng đo là yếu tố chú ý và quan tâm. Trong quét 3D sử dụng được lựa chọn bề mặt tối, chất lượng quét sẽ tốt hơn bề mặt sáng (nâu, xám đậm hoặc đen). Ngoài ra điều chỉnh cường độ chiếu sáng theo bề mặt mục tiêu quét
sẽ lựa chọn được kết quả tốt nhất khi sử dụng thiết bị. Với hệ thống máy quét TC2
sử dụng ánh sáng cấu trúc thiết kế buồng đo dùng ánh sáng nhân tạo, nhiều cụm cảm biến và phông nền đen. Màu xanh lam của phông nền cũng được một số công trình nghiên cứu lựa chọn và cho kết quả dữ liệu tốt. Tuy nhiên, đã có một vài
phương pháp khắc phục được các tình trạng trên. Bằng cách chọn lọc các kết quả
nghiên cứu trước đây, có thể đưa ra được phương pháp hợp lý nhất giảm thiểu các ảnh hưởng của điều kiện môi trường xung quanh đến chất lượng ảnh quét 3D cơ thể người. Bên cạnh đó trang phục quét nên có kết cấu rời, đơn giản, dễ mặc và có dáng bó sát sẽ nhiều ưu điểm hơn kết cấu liền.
32