PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
3.1. Kết quả thiết lập hệ thống đo gián tiếp sử dụng kỹ thuật ảnh 2D
3.1.1. Kết quả thực nghiệm chụp ảnh 2D
- Sau khi thực nghiệm chụp ảnh với điều kiện ánh sáng tự nhiên vào từng thời điểm trong ngày, hình 3.1a,b – 3.5a,b thể hiện kết quả ảnh chụp và biểu đồ phân bố giá trị mức xám, tác giả chỉ chọn mỗi thời điểm chụp là một kết quả minh họa.
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.1a. Ảnh chụp thời gian 8÷9 giờ với
cường độ sáng 200 lux Hình 3.1b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.2a. Ảnh chụp thời gian 10÷11 giờ với cường độ sáng 300 lux
Hình 3.2b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.3a. Ảnh chụp thời gian 12÷13 giờ với cường độ sáng 350 lux
Hình 3.3b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.4a. Ảnh chụp thời gian 14÷15 giờ với cường độ sáng 380 lux
Hình 3.4b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.5a. Ảnh chụp thời gian 16÷17giờ với
cường độ sáng 240 lux Hình 3.5b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám Theo yêu cầu về cường độ ánh sáng tại văn phòng làm việc của tiêu chuẩn TCVN 7114-1:2008, kết quả cho thấy chụp ảnh thời gian 10÷11 giờ, 12÷13 giờ, 14÷15 giờ: độ sáng đo được từ 300÷380lux đạt yêu cầu cường độ sáng cho chụp ảnh (hình 3.2a, 3.3a, 3.4a).
Theo tiêu chí đánh giá cường độ sáng của các điểm ảnh dựa trên biểu đồ phân bố giá trị mức xám, ảnh chụp lúc 8÷9 giờ và 16÷17 giờ: cường độ mức xám đạt giá trị trong khoảng 0÷100 mức xám (hình 3.1b, 3.5b): ảnh tối không đạt yêu cầu xử lý ảnh (hình 3.1a, 3.5a). Ảnh chụp từ 10 giờ đến 15 giờ, cường độ mức xám trong khoảng 95÷200 mức xám (hình 3.2b, 3.3b, 3.4b): ảnh đạt yêu cầu xử lý ảnh.
Đối với chụp ảnh trong điều kiện sử dụng ánh sáng tự nhiên, để ảnh đạt chất lượng cho xử lý ảnh, bố trí thời gian chụp ảnh từ 10 giờ - 15 giờ với cường độ sáng trong phòng chụp đạt từ 300 lux trở lên.
- Kết quả thực nghiệm chụp ảnh sử dụng nguồn sáng nhân tạo là đèn huỳnh quang và đèn sợi tóc, ảnh chụp và biểu đồ phân bố giá trị mức xám thể hiện ở hình 3.6a,b và 3.7a,b
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.6a. Ảnh chụp với đèn huỳnh quang Hình 3.6b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.7a. Ảnh chụp với đèn sợi tóc Hình 3.7b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Ảnh chụp với ánh sáng đèn huỳnh quang (hình 3.6a), cường độ mức xám các điểm ảnh trên biểu đồ phân bố giá trị mức xám (hình 3.6b) trong khoảng 100÷200 mức xám, màu sắc ảnh đảm bảo độ sáng, đạt yêu cầu xử lý ảnh. Ảnh chụp với ánh sáng đèn sợi tóc (Hình 3.7a) màu sắc ảnh hơi ngả sang đỏ, cường độ mức xám của các điểm ảnh trên biểu đồ phân bố giá trị mức xám (hình 3.7b) với tỉ lệ màu đỏ cao trong khoảng 95÷255 mức xám, ảnh không đạt yêu cầu xử lý ảnh.
Đối với chụp ảnh trong điều kiện sử dụng nguồn sáng nhân tạo, chọn đèn huỳnh quang là nguồn sáng để vừa đảm bảo độ sáng, màu sắc của ảnh, vừa có thể bố trí điều kiện thu nhận ảnh tại các văn phòng trường học, công ty của hệ thống đo gián tiếp 2D.
- Kết quả thực nghiệm chụp ảnh sử dụng ánh sáng đèn huỳnh quang được bố trí ở các vị trí khác nhau thể hiện ở hình 3.8a,b - 3.11a,b
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.8a. Ảnh được chiếu sáng cạnh bên mẫu đo
Hình 3.8b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.9a. Ảnh được chiếu sáng trực diện với mẫu đo
Hình 3.9b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.10a. Ảnh được chiếu sáng mặt sau mẫu đo
Hình 3.10b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300 Cường độ mức xám
Số lượng điểm ảnh
Cường độ mức xám
Hình 3.11a. Ảnh được chiếu sáng từ đỉnh Hình 3.11b. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám
Bố trí đèn cùng chiều camera 2 (chiếu sáng cạnh bên mẫu đo), ảnh sẽ bị chói sáng phía bên có đèn, bên không có đèn sẽ bị tối (hình 3.8a), do vị trí mẫu đứng sát góc tường nên ánh sáng phần ảnh phía sát tường sẽ bị khuất ). Giá trị mức xám các điểm ảnh phân bố nhiều về phía bên phải trục x, ảnh chói sáng không đạt yêu cầu xử lý ảnh (hình 3.8b).
Bố trí đèn chiếu cùng chiều camera 1 (chiếu sáng trực diện mẫu đo), ảnh sáng rõ (hình 3.9a), giá trị mức xám các điểm ảnh trong khoảng 100÷200 (hình 3.9b), chất lượng ảnh đạt yêu cầu cho các bước xử lý tiếp theo.
Bố trí đèn ngược chiều camera 1 (chiếu sáng mặt sau mẫu đo), ảnh tối (hình 3.10a), giá trị mức xám các điểm ảnh phân bố nhiều về phía trái trục x (hình 3.10b), chất lượng ảnh không đạt yêu cầu xử lý ảnh.
Bố trí đèn chiếu từ đỉnh (trên trần), ảnh sáng (hình 3.11a), giá trị mức xám các điểm ảnh trong khoảng 100÷200 (hình 3.11b), tuy nhiên những vùng như hốc mắt sẽ bị tối nhưng vùng hốc mắt sẽ không làm ảnh hưởng đến chất lượng đường biên cơ thể, chất lượng ảnh đạt yêu cầu xử lý ảnh.
Ánh sáng tổng hợp: trong trường hợp phòng chụp có nguồn ánh sáng tự nhiên và ánh sáng đèn huỳnh quang, đảm bảo độ sáng 300lux trở lên vẫn đảm bảo yêu cầu chụp ảnh.
3.1.1.2. Camera
- Kết quả thực nghiệm chọn độ phân giải camera thể hiện ở bảng 3.1 và hình 3.12a,b,c,d, hình 3.13a,b.
Bảng 3.1. Số điểm ảnh đối với từng độ phân giải
Độ phân giải Số điểm ảnh Số điểm ảnh/cm chiều dài so với thước đo nhân trắc ảo trên phông nền
2 Mp 1600 x 1200 10 điểm ảnh/cm
4 Mp 2324 x 1720 20 điểm ảnh/cm
6 Mp 2750 x 2140 30 điểm ảnh/cm
8 Mp 3264 x 2448 40 điểm ảnh/cm
Hình 3.12a. Ảnh chụp với chế độ 2 Mp Hình 3.12b. Ảnh chụp với chế độ 4 Mp
Hình 3.12c. Ảnh chụp với chế độ 6 Mp Hình 3.12d. Ảnh chụp với chế độ 8 Mp
Hình 3.13a. Ảnh đường biên ở chế độ chụp 2 Mp Hình 3.13b. Ảnh đường biên ở chế độ chụp 8 Mp Theo kết quả quy đổi ở bảng 3.1 ứng với từng độ phân giải, số điểm ảnh quy đổi ở độ phân giải 2Mp là tương ứng với vạch chia nhỏ nhất của thước đo nhân trắc là 1 điểm ảnh tương ứng 1mm, điều này sẽ thuận tiện khi tính kích thước. Bên cạnh đó, khi tách phông nền, những màu đen trên phông nền do bóng đổ cơ thể sẽ bị lọc bỏ cùng màu phông nền. Như vậy những chi tiết lông, tóc cùng màu bóng đổ cũng sẽ bị thuật toán lọc bỏ. Khi chụp ảnh với độ phân giải cao, những chi tiết lông dưới nách, lông chân của cơ thể nam thấy rất rõ (hình 3.12d) sẽ bị thuật toán lọc bỏ, làm biên ảnh không mịn (hình 3.13b). Vì vậy ở chế độ 2 Mp chi tiết lông tại các vị trí như nách, chân sẽ không thấy rõ (hình 3.12a). Ảnh chụp với độ phân giải 2Mp còn có ưu điểm là giảm được dung lượng lưu trữ và làm tăng tốc độ xử lý của máy tính.Từ kết quả thực nghiệm trên, chọn camera có chế độ phân giải 2Mp cho hệ thống đo gián tiếp 2D.
- Kết quả thực nghiệm ảnh chụp với từng phương án độ cao camera khác nhau được thể hiện ở bảng 3.2
Bảng 3.2. Quy đổi số điểm ảnh / cm ứng với từng cao độ camera Cao
camera
Chiều cao mẫu
OA OB Số pixel /cm quy đổi từ thước dây nhân trắc
OA OB
0,4m 1,6m 0,4m 1,2m 10 điểm ảnh / cm Trong đoạn 0,8m quy đổi 10 điểm ảnh / cm.
Trong đoạn 0,4m quy đổi 10,2 điểm ảnh / cm 0,6m 1,6m 0,6m 1m 10 điểm ảnh / cm Trong đoạn 0,8m quy
đổi 10 điểm ảnh / cm.
Trong đoạn 0,2m quy đổi 10,2 điểm ảnh / cm 0,8m 1,6m 0,8m 0,8m 10 điểm ảnh / cm 10 điểm ảnh / cm
Khi lắp độ cao camera 0,4m; 0,6m, tỉ lệ kích thước cơ thể sẽ không cân đối dẫn đến tỉ lệ quy đổi số điểm ảnh trên đơn vị cm sẽ không giống nhau. Với độ cao camera là 0,8m (bằng 1/2 chiều cao mẫu đo) sẽ đảm bảo cân đối về tỉ lệ kích thước cơ thể và tỉ lệ quy đổi số điểm ảnh trên đơn vị cm sẽ bằng nhau trên cùng một chiều cao mẫu là 10
điểm ảnh/cm. Thực nghiệm chọn chiều cao mẫu là 1,6 m là chiều cao trung bình của nam sinh viên, nhưng trong thực tế sẽ có mẫu đo cao hơn 1,6 m thì tỉ lệ quy đổi khi tính kích thước sẽ là 10,2 điểm ảnh / cm cho phần chiều cao trên 1,6 m.
- Kết quả thực nghiệm ảnh chụp với các khoảng cách lắp đặt camera khác nhau được trình bày ở hình 3.14a, b, c
Hình 3.14a. Khoảng cách lắp camera 2.5 m
Hình 3.14b. Khoảng cách lắp camera 3 m
Hình 3.14c. Khoảng cách lắp camera 3.5 m
Trên hình 3.14a, nếu khoảng cách đặt camera cách tâm mẫu 2,5m thì ảnh không chụp được toàn bộ cơ thể mẫu. Hình 3.14b,c đều chụp được toàn bộ cơ thể mẫu. Tuy nhiên để giảm thiểu độ nhiễu tại các vị trí không cần thiết của phông nền nên ảnh mẫu lưu với kích thước 780 x 1200 pixel tương ứng với ảnh ở hình 3.14b
3.1.1.3. Tư thế mẫu đo
- Kết quả thực nghiệm các tư thế dang tay của mẫu, sai số trung bình của 5 lần đo khoảng cách đoạn nách trước, kích thước vòng nách, vòng ngực của phương pháp gián tiếp 2D và phương pháp trực tiếp thể hiện ở bảng 3.3a,b và hình 3.15
Bảng 3.3a. Kích thước đoạn nách trước và vòng nách theo tư thế đo gián tiếp 2D so với đo trực tiếp
Kích thước đoạn nách trước
theo tư thế (cm) Kích thước vòng nách theo tư thế (cm) Stt
Đo
trực tiếp Đo gián tiếp 2D Đo trực
tiếp Đo gián tiếp 2D 250 450 650 850 250 450 650 850 1 14,1 14,0 13,9 13,5 13,6 38,5 38,5 38,1 37,5 37,0 2 16,0 15,9 15,8 15,5 15,4 39,7 39,6 39,6 39,0 38,5 3 15,0 14,8 14,7 14,1 14,3 39,0 39,0 38,9 38,1 37,5 4 15,5 15,3 15,1 15 14,9 39,2 39,2 39,2 38,4 37,7 5 16,3 16,2 16,1 15,8 15,6 40,5 40,5 40,4 40 39,2 Sai số trung bình
đo gián tiếp so với đo trực tiếp
0,14 0,26 0,60 0,62 0,02 0,14 0,78 1,40
Bảng 3.3b. Kích thước vòng ngực theo tư thế đo gián tiếp 2D so với đo trực tiếp
Kích thước vòng ngực theo tư thế (cm)
Stt mẫu đo Đo trực tiếp Đo gián tiếp
250 450 650 850
1 78,0 78,0 78,2 78,5 79,0
2 78,9 79,0 79,3 79,7 79,8
3 78,5 78,6 78,6 79,0 79,2
4 78,3 78,3 78,6 79,3 79,5
5 79,5 79,6 79,9 80,5 80,7
Sai số trung bình đo gián tiếp so
với đo trực tiếp 0,01 0,28 0,76 1,00
Khi mẫu dang tay 250, 450 kích thước đoạn nách trước, vòng nách, vòng ngực theo tư thế đo gián tiếp 2D tương đối chính xác với kích thước khi đo theo tư thế đo trực tiếp (bảng 3.3a,b), sai số trung bình 5 mẫu đo kích thước đoạn nách trước, vòng nách và vòng ngực nhỏ hơn so với tư thế dang tay 650 và 850. Vì hệ thống không có thiết bị hỗ trợ định vị bàn tay giống như hệ thống đo gián tiếp 3D, không thể chọn cố định được 1 góc dang tay nên chọn tư thế mẫu dang tay từ 250 đến 450 .
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0 1 2 3 4
Kích thước đo
Sai số (cm) Dang tay 25 độ
Dang tay 45 độ Dang tay 65 độ Dang tay 85 độ
Kích thước đo 1. Kích thước đoạn nách trước 2. Kích thước vòng nách
3. Kích thước vòng ngực
Hình 3.15. Sai số kích thước đoạn nách trước, vòng nách và vòng ngực của tư thế đo gián tiếp 2D so với đo trực tiếp
- Kết quả thực nghiệm các tư thế dang chân của mẫu, kích thước từ rốn đến đáy đũng quần khi đứng dang chân theo phương pháp đo gián tiếp 2D và phương pháp đo trực tiếp thể hiện ở bảng 3.4
Bảng 3.4. Kích thước từ rốn đến đáy đũng quần đối với từng tư thế dang chân
Mũi chân cách 30 cm, gót chân cách 20 cm, ký hiệu tư thế (1) Mũi chân cách 35cm, gót chân cách 25 cm, ký hiệu tư thế (2) Mũi chân cách 40 cm, gót chân cách 30 cm, ký hiệu tư thế (3)
Stt mẫu
đo
Khoảng cách từ rốn đến đáy đũng quần theo tư thế (cm) Đo trực tiếp Đo gián tiếp
(1) (2) (3)
1 20,80 24,00 21,00 20,80
2 19,30 20,00 19,00 18,70
3 20,70 22,00 21,00 20,70
4 19,60 20,60 20,00 19,60
5 20,80 21,90 21,00 20,50
Trung bình sai số tư thế đo gián tiếp 2D so với tư thế đo trực tiếp
1,46 0,16 0,18
Kết quả từ bảng 3.4 cho thấy sai số trung bình giữa hai phương pháp đo ở các tư thế: tư thế (1) có giá trị sai số lớn nhất là 1,4cm và tư thế (2) sai số nhỏ nhất là 0,16cm.
Vậy chọn tư thế dang chân theo tư thế (2) với khoảng cách mũi chân 35cm, gót chân 25cm.