PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Thiết lập hệ thống đo gián tiếp sử dụng kỹ thuật ảnh 2D
2.1.1. Thực nghiệm chụp ảnh 2D
- 2 camera dạng chụp ảnh loại Logitech Web Cam – Hãng Logitech – Năm sản xuất 2009 (Hình 2.2a), độ phân giải 8 Megapixels, chế độ auto focus, có thể kết nối trực tiếp với máy tính.
- 2 giá đỡ camera 3 chân loại Tripob (Hình 2.2b).
- Máy vi tính có cấu hình P4.
- Thiết bị đo độ sáng loại M&MPRO LMLX1010BS với độ chính xác 4% - Hãng M&MPRO của Mỹ - Năm sản xuất 2007.
Hình 2.2a. Camera. Hình 2.2b. Giá đỡ camera.
2.1.1.2. Yêu cầu và tiêu chí đánh giá chất lượng ảnh 2D
Đo gián tiếp từ ảnh 2D là sử dụng hình mẫu đo trong ảnh chụp để thực hiện xử lý ảnh, trích xuất mốc đo và tính kích thước cơ thể. Muốn ảnh đầu vào đạt chất lượng cho các giai đoạn xử lý tiếp theo thì ảnh đầu vào phải đạt các yêu cầu chất lượng như sau:
1- Yêu cầu độ sáng của ảnh: Màu sắc trên ảnh phải đảm bảo độ sáng, không chói, không quá tối hoặc quá sáng, các vị trí bóng cắt xung quanh mẫu phải rõ, không bị nhòe.
Đánh giá yêu cầu độ sáng của ảnh theo các tiêu chí như sau: Cường độ sáng trong phòng chụp ảnh phải đảm bảo độ sáng theo tiêu chuẩn TCVN 71141:2008 [31]. Ứng dụng biểu đồ phân bố giá trị mức xám trong phần mềm photoshop để đánh giá giá trị mức xám của các điểm ảnh. Cường độ sáng của các điểm ảnh không quá tối hoặc quá sáng, giá trị mức xám các điểm ảnh cần đạt mức xám trung bình (midtone).
Shadows Midtone Highlights Hình 2.3. Lược đồ histogram
2- Yêu cầu độ phân giải của ảnh: Ảnh chụp rõ nét nhưng không bị nhiễu bởi các chi tiết lông, tóc cơ thể nam. Thuận tiện xử lý ảnh trên máy tính với tốc độ cao và dung lượng lưu trữ giảm. Thuận tiện trong quy đổi số điểm ảnh với đơn vị của thước đo nhân trắc được dán sẵn trên phông nền cho thuật toán tính kích thước.
Chọn độ phân giải của ảnh: căn cứ số điểm ảnh quy đổi ra đơn vị centimet của thước đo nhân trắc để chọn độ phân giải cho camera.
3- Yêu cầu bóng cắt của mẫu đo trong ảnh: Đường biên quanh mẫu đo phải thể hiện rõ, đặc biệt là tại các vị trí dễ bị khuất như nách, đáy đũng quần và đường biên tại vị trí cổ tay phải thể hiện được chiều rộng và chiều dày cổ tay.
Đánh giá bóng cắt của mẫu dựa vào tư thế dang tay và dang chân của mẫu đo. Đối với tư thế dang tay: căn cứ vào giá trị sai số trung bình kích thước đoạn nách trước, kích thước vòng nách và kích thước vòng ngực của tư thế đo gián tiếp 2D so với tư thế đo trực tiếp để chọn tư thế dang tay phù hợp. Đối với tư thế dang chân: căn cứ vào sai số trung bình khoảng cách từ rốn đến đáy đũng quần của tư thế đo gián tiếp 2D so với tư thế đo trực tiếp để chọn tư thế dang chân phù hợp.
2.1.1.3. Thiết lập điều kiện chụp ảnh 2D
Để ảnh chụp đạt được các yêu cầu chất lượng đã nêu phần 2.1.1.2, cần nghiên cứu thiết lập các điều kiện chụp ảnh về ánh sáng, camera và tư thế mẫu đo như sau:
a. Ánh sáng
Với mục tiêu hệ thống có thể dễ dàng ứng dụng chụp ảnh tại các văn phòng làm việc của trường học, nghiên cứu tiến hành thực nghiệm với điều kiện ánh sáng tự nhiên, ánh sáng nhân tạo với hướng chiếu sáng khác nhau.
- Ánh sáng tự nhiên:
Thực nghiệm chụp ảnh sử dụng nguồn sáng tự nhiên với khoảng thời gian từ 89 giờ; 1011 giờ; 1213 giờ; 1415 giờ; 1617 giờ; Mỗi thời gian thực nghiệm chụp 3 lần với bố trí các điều kiện phòng chụp ảnh gồm camera 1- 2, cửa sổ, cửa ra vào như hình 2.4.
Mỗi thực nghiệm dùng thiết bị đo độ sáng loại M&MPRO LMLX1010BS với độ chính xác 4% để đo cường độ sáng của phòng chụp ảnh.
Phong màn Mẫu chụp
Vị trí camera
Tường
Camera 2
Camera 1
Cửa sổ
Cửa ra vào ể lấy ánh sáng Hướng tây
đ Cửa ra vào
Hình 2.4. Bố trí điều kiện phòng chụp ảnh sử dụng nguồn sáng tự nhiên - Ánh sáng nhân tạo:
Thực nghiệm chụp ảnh với các loại đèn khác nhau:
Ánh sáng nhân tạo sử dụng trong phòng thường là ánh sáng đèn huỳnh quang và đèn sợi tóc. Thực hiện khảo sát loại đèn sử dụng tại các văn phòng làm việc của các trường đại học và cao đẳng nơi sẽ chụp ảnh thu thập dữ liệu nhân trắc với kết quả là 100% đều sử dụng bóng đèn huỳnh quang.
Tác giả cũng tiến hành thực nghiệm chụp ảnh trong điều kiện ánh sáng đèn huỳnh quang và đèn sợi tóc để kiểm chứng chất lượng ảnh thu được từ hai nguồn sáng trên, làm cơ sở đánh giá việc chụp ảnh tại các văn phòng sử dụng đèn huỳnh quang có đạt yêu cầu chất lượng ảnh chụp hay không.
Đối với thực nghiệm chụp ảnh sử dụng đèn huỳnh quang, chọn loại đèn huỳnh quang bóng đôi 1,2m hiệu Điện quang.
Đối với thực nghiệm chụp ảnh sử dụng đèn sợi tóc chọn loại đèn sợi tóc Điện quang. Bố trí hướng chiếu sáng phía trước mẫu chụp.
Thực nghiệm hướng chiếu ánh sáng:
Hướng chiếu sáng đến từ một nguồn sáng sẽ ảnh hưởng đến màu sắc mẫu đo và phông nền nên việc chọn đúng hướng chiếu sáng là một yếu tố quan trọng cho chất lượng ảnh của hệ thống đo gián tiếp 2D.
Thực nghiệm chụp ảnh với ánh sáng đèn huỳnh quang bóng đôi loại 1,2m với cách bố trí đèn như sau: Chiếu sáng cạnh bên mẫu đo (lắp đèn cùng phía camera 2 chụp bên hông mẫu như hình 2.5a), (Vì phông nền được lắp sát góc phải phòng chụp nên chỉ thực nghiệm bố trí đèn chiếu sáng cạnh phía không có phông nền); Chiếu sáng trực diện mẫu đo (lắp đèn cùng phía camera 1 chụp mặt trước mẫu như hình 2.5b); Chiếu sáng mặt sau mẫu đo (Lắp đèn phía sau mẫu đo như hình 2.5c); Chiếu sáng từ đỉnh (lắp đèn trên trần như hình 2.5d). Dùng thiết bị đo độ sáng loại M&MPRO LMLX1010BS với độ chính xác 4% để đo cường độ sáng của phòng chụp ảnh.
Phong màn Mẫu chụp
Vị trí camera Tường Camera 2
Camera 1
Đèn huỳnh quang
Phong màn Mẫu chụp
Vị trí camera Tường Camera 2
Camera 1
Đèn huỳnh quang
Hình 2.5a. Lắp đèn cạnh bên mẫu đo
Hình 2.5b. Lắp đèn trực diện mẫu đo
Phong màn Mẫu chụp
Vị trí camera Tường Camera 2
Camera 1
Đèn huỳnh quang
Phong màn Mẫu chụp
Vị trí camera Tường Camera 2
Camera 1
Đèn huỳnh quang
Hình 2.5c. Lắp đèn phía sau mẫu đo
Hình 2.5d. Lắp đèn trên trần
Ký hiệu hình vẽ: Phong màn
Mẫu chụp
Vị trí camera Tường Camera 2
Camera 1
Đèn huỳnh quang
Phong màn Mẫu chụp
Vị trí camera Tường Camera 2
Camera 1
Đèn huỳnh quang Phong màn
Mẫu chụp
Vị trí camera Tường Camera 2
Camera 1
Đèn huỳnh quang
Cửa ra vào b. Camera
Thiết lập điều kiện camera cho chụp ảnh gồm các thực nghiệm: Độ phân giải camera; Độ cao lắp camera; Khoảng cách lắp camera đến mẫu đo.
- Độ phân giải camera
Chỉnh camera với độ phân giải lần lượt là 2Mp; 4 Mp; 6 Mp; 8 Mp; Dán thước đo nhân trắc trên phông nền như hình 2.6. Mỗi ảnh chụp với từng độ phân giải camera, thực hiện quy đổi số điểm ảnh thành đơn vị đo nhỏ nhất trên thước nhân trắc là centimet (cm).
Hình 2.6. Đặt thước đo nhân trắc trên phông nền khi chụp ảnh - Độ cao camera
Tham khảo chiều cao của nam giới theo TCVN 5782:2009, thực nghiệm chọn mẫu nam có chiều cao trung bình 1,6m với các phương án lắp camera cao lần lượt 0,4m; 0,6m; 0,8m như hình 2.7a,b,c.
Camera 1
1m
0.6m
A B
O’ O
0.6m
Hình 2.7a. Lắp camera cao 0.4m Hình 2.7b. Lắp camera cao 0.6m
Hình 2.7c. Lắp camera cao 0.8m - Khoảng cách camera
Thực nghiệm chụp ảnh với khoảng cách từ tâm camera đến tâm mẫu lần lượt 2,5m; 3m; 3,5m như hình 2.8.
Camera 1 0.4m 0.4m
B
A O
3m O’
1.2m
Camera 1
0.8m 0.8m
B
A O
3m O’
0.8m
0.8m
0.2m Camera 1
3.5m 3m 2.5m
Hình 2.8. Lắp đặt khoảng cách camera từ 2,5m; 3m; 3,5m c. Tư thế mẫu đo
Nghiên cứu thiết lập tư thế mẫu đo gồm các thực nghiệm về tư thế đứng, tư thế dang tay và tư thế dang chân của mẫu đo.
- Tư thế đứng mẫu đo:
Tham khảo tư thế mẫu của phương pháp đo gián tiếp 3D theo quy định trong tiêu chuẩn ISO 20685 (hình 2.9). Trong tư thế đứng của đo gián tiếp 3D, tư thế dang tay, dang chân không thể hiện chính xác đường biên tại vị trí nách và đáy, tư thế bàn tay chưa thể hiện bề rộng và dày của cổ tay. Để thiết lập tư thế đứng phù hợp cho hệ thống đo gián tiếp 2D, cần thực nghiệm nghiên cứu thêm tư thế dang tay và dang chân mẫu đo khác với tư thế của đo gián tiếp 3D.
Hình 2.9. Tư thế đứng quy định trong ISO 20685 đối với đo gián tiếp 3D - Tư thế dang tay mẫu đo:
Thực nghiệm chụp 5 mẫu đo khác nhau, mỗi mẫu đứng dang tay theo tư thế dang tay của phương pháp đo trực tiếp và đo gián tiếp. Với phương pháp đo trực tiếp: mẫu đứng theo tư thế quy định của tiêu chuẩn TCVN 5781:2009; Với tư thế đo gián tiếp 2D: mẫu lần lượt dang tay một góc 250; 450; 650, 850. Lòng bàn tay phải hướng về phía trước (hình 2.10a), lòng bàn tay trái hướng xuống mặt đất (hình 2.10b).
Với từng tư thế dang tay thực hiện đo kiểm tra các kích thước bằng phương pháp đo trực tiếp như sau: Đo khoảng cách đoạn nách trước: dùng thước kẹp Martin đo bằng phương pháp trực tiếp khoảng cách từ điểm mỏm vai xuống điểm nách (đoạn AB ở hình 2.11). Đo vòng nách: dùng thước dây đo vòng quanh nách tại vị trí qua điểm mỏm vai và điểm nách. Đo vòng ngực: dùng thước dây đo vòng quanh ngực tại vị trí qua điểm nách trái và điểm nách phải.
Tính sai số trung bình của 5 lần đo gián tiếp và đo trực tiếp, so sánh kết quả đo gián tiếp với đo trực tiếp, chọn tư thế có kết quả đo chính xác nhất.
Hình 2.10a. Lòng bàn tay phải Hình 2.10b. Lòng bàn tay trái
Hình 2.11. Đo khoảng cách từ đầu vai đến nách trước - Tư thế dang chân của mẫu đo:
Thực nghiệm chụp ảnh với 5 mẫu đo, mỗi mẫu đứng theo tư thế phương pháp đo trực tiếp của tiêu chuẩn TCVN 5781:2009 và tư thế phương pháp đo gián tiếp, khoảng cách dang chân của mẫu được trình bày ở bảng 2.1:
Bảng 2.1. Khoảng cách dang chân các phương án thực nghiệm
Stt Khoảng cách 2 mũi chân trái và phải (cm)
Khoảng cách 2 gót chân trái và phải (cm)
1 30 20
2 35 25
3 40 30
Với từng tư thế dang chân thực hiện đo kiểm tra khoảng cách từ điểm rốn đến điểm đáy đũng quần bằng thước kẹp Martin.
Tính sai số trung bình của 5 lần đo, so sánh kết quả phương pháp đo trực tiếp với gián tiếp, chọn tư thế đo gián tiếp có kết quả sai số nhỏ nhất so với đo trực tiếp.