Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đo gián tiếp 2D và xây dựng hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên phục vụ ngành May

1
MỞ ĐẦU
Trong công nghệ may, nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thước cơ thể người cần
được cập nhật liên tục để đáp ứng nhu cầu sản xuất sản phẩm may mặc nội địa ở Việt
nam.

Hiện nay hệ thống cỡ số quần áo chưa được nghiên cứu đầy đủ và cập nhật
thường xuyên. Năm 1994 Việt nam đã xây dựng hệ thống cỡ số tiêu chuẩn quần áo
TCVN 5781:1994, TCVN 5782:1994 và hệ thống cỡ số này được cập nhật vào năm
2009. Theo thời gian cùng với sự phát triển của nền kinh tế, kích thước cơ thể người
Việt nam đã thay đổi, số liệu có được từ những lần khảo sát số đo cơ thể người trước
đây chỉ có giá trị tham khảo. Trong những năm gần đây, một số trường đại học, Viện
đã tiến hành nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số quần áo nhằm đáp ứng phần nào yêu
cầu của sản xuất may công nghiệp.

Đo kích thước cơ thể người bằng phương pháp trực tiếp được áp dụng nhiều nhất
từ trước đến nay nhưng phương pháp này mất nhiều thời gian và công sức thực hiện đo.
Phương pháp đo gián tiếp sử dụng công nghệ quét 3D bằng kỹ thuật chiếu tia quang
học với những ưu điểm vượt trội về thời gian và độ chính xác. Những quốc gia trên thế
giới ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 3D như: Nhật Bản (năm 1992), dự án Caesar (năm
1998), Anh (năm 1999), Trung Quốc (năm 1999), dự án NedSan (năm 2000), Mỹ (năm
2002), Châu Phi (năm 2004). Bên cạnh những ưu điểm vượt bậc, hệ thống đo gián tiếp
3D vẫn còn hạn chế bởi giá thành đầu tư cao, khó di chuyển đến các địa điểm tác
nghiệp đo,…. Chính tồn tại trên nên các doanh nghiệp, trường học tại Việt nam chưa có
điều kiện để trang bị, tiếp cận hệ thống.

Phương pháp đo gián tiếp sử dụng kỹ thuật ảnh 2D theo quy trình: chụp ảnh bằng
camera hoặc máy ảnh kỹ thuật số, tiếp theo là xử lý ảnh, trích xuất mốc đo và tính kích
thước cơ thể. Độ chính xác từ kết quả đo của hệ thống đo gián tiếp 2D không đạt bằng

công nghệ đo gián tiếp 3D nhưng những ưu điểm về giá thành, thuận tiện di chuyển, dễ
sử dụng sẽ là một xu hướng cần nghiên cứu để áp dụng tại Việt nam.

Từ tầm quan trọng của vấn đề, từ chỗ số lượng nghiên cứu về vấn đề này chưa
nhiều, đây là vấn đề cần thiết, còn khoảng trống trong nghiên cứu nhân trắc học phục
vụ ngành May tại Việt nam nên luận án chọn đề tài:

“ Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đo gián tiếp 2D và xây dựng hệ thống
kích thước cơ thể nam sinh viên phục vụ ngành May “.

Nghiên cứu này sẽ góp phần nâng cao hiệu ích trong nhân trắc học ngành May, là
cơ sở lưu trữ thông tin nhân trắc học và tạo tiền đề cho các nghiên cứu ứng dụng tiếp
theo.
A. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN

Để phục vụ sản xuất ngành May công nghiệp, hệ thống cỡ số quần áo cho các đối
tượng người Việt nam nói chung và hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên các
trường đại học, cao đẳng Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng cần được nghiên cứu xây
dựng và cập nhật liên tục, trong đó phương pháp đo các thông số kích thước cơ thể
cũng là một vấn đề cần được nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu thu thập dữ liệu nhân
trắc.



2
Phương pháp đo trực tiếp thường được áp dụng trong các nghiên cứu nhân trắc có
nhiều ưu điểm song vẫn tồn tại một số hạn chế: thời gian thực hiện đo lâu, cần bố trí số
lượng lớn các kỹ thuật viên đo, độ chính xác của kết quả đo phụ thuộc nhiều vào yếu tố
chủ quan của người đo,…. Phương pháp đo gián tiếp sử dụng kỹ thuật quét 3D với giá
thành rất cao, hệ thống phần cứng phức tạp nên di chuyển khó khăn.

Phương pháp đo gián tiếp 2D với một số ưu điểm: hệ thống thiết bị đo đơn giản,
tiện ích trong thao tác sử dụng, dễ dàng di chuyển đến các địa điểm đo, giá thành hợp
lý, kết quả đo khách quan không phụ thuộc vào đội ngũ kỹ thuật viên, …do vậy đây là
phương pháp đo nhân trắc phù hợp với điều kiện nghiên cứu ở Việt nam hiện nay.

B. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

1. Nghiên cứu thiết lập hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể người sử dụng kỹ
thuật ảnh 2D bao gồm thiết lập hệ thống thiết bị và xây dựng phần mềm thu thập,
xử lý dữ liệu nhân trắc nhằm nâng cao hiệu quả trong công tác nghiên cứu nhân
trắc học ngành May.

2. Ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 2D đã thiết lập để xây dựng hệ thống kích thước
cơ thể nam sinh viên các trường đại học và cao đẳng Thành phố Hồ Chí Minh,
phục vụ công tác thiết kế và sản xuất quần áo may công nghiệp.

C. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1. Phương pháp đo gián tiếp kích thước cơ thể người sử dụng kỹ thuật ảnh 2D bằng
camera.

2. Mốc đo và kích thước cơ thể nam sinh viên.

3. Hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên các trường đại học và cao đẳng
Tp.HCM.

D. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1. Thiết lập hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể người sử dụng kỹ thuật ảnh 2D

Nghiên cứu thiết lập điều kiện chụp ảnh 2D.

Nghiên cứu phương pháp xử lý ảnh tách hình nền, tách đường biên.
Xây dựng công thức liên kết hai đường biên từ ảnh mặt trước và mặt bên hông.
Nghiên cứu phương pháp trích xuất mốc đo.
Lựa chọn công thức tính kích thước cơ thể người với sai số cho phép trong ngành
May.
Lập trình phần mềm xử lý ảnh và tính kích thước cơ thể nam sinh viên; Thiết kế
giao diện sử dụng của phần mềm đo gián tiếp kích thước cơ thể người.
Đánh giá hệ thống đo gián tiếp 2D.

2. Xây dựng hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên các trường đại học và cao
đẳng Tp.HCM trên cơ sở ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 2D. So sánh đánh giá hệ
thống kích thước cơ thể nam sinh viên đã xây dựng.

E. Ý NGHĨA KHOA HỌC
1. Thiết lập được các điều kiện chụp ảnh đảm bảo dữ liệu ảnh đầu vào đáp ứng
được yêu cầu của hệ thống đo gián tiếp 2D.



3
2. Sử dụng các thiết bị thực nghiệm phù hợp; Áp dụng các thuật toán trích xuất mốc
đo và tính kích thước nhân trắc có độ tin cậy cao; Sử dụng ngôn ngữ lập trình và
thuật toán tin hiện đại đã thiết lập được hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể
sử dụng kỹ thuật ảnh 2D với tiến trình thực hiện: chụp ảnh, xử lý ảnh, trích xuất
mốc đo và tính kích thước cơ thể.

3. Sử dụng các công cụ toán xác suất thống kê để đánh giá, so sánh độ chính xác
của hệ thống đo gián tiếp 2D với phương pháp đo trực tiếp.

4. Ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 2D đã thiết lập trong xây dựng hệ thống kích

thước cơ thể nam sinh viên các trường đại học và cao đẳng Tp.HCM đảm bảo
tính khách quan, tin cậy, góp phần cập nhật hệ thống cỡ số quần áo người Việt
nam theo kịp mức độ phát triển thể chất của con người trong xã hội hiện nay.

5. Kết quả nghiên cứu là tiền đề cho các công trình nghiên cứu tiếp theo về kỹ thuật
nhận dạng và phân loại vóc dáng cơ thể người, thiết kế quần áo 3D,… trong
ngành May tại Việt nam.

F. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN
1. Hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể người sử dụng kỹ thuật ảnh 2D có giá
thành hợp lý, cấu trúc hệ thống đơn giản, xử lý dữ liệu và trích xuất kết quả
nhanh, tiện ích trong thao tác sử dụng, dễ dàng di chuyển đến các địa điểm đo,
kết quả đo khách quan không phụ thuộc vào đội ngũ kỹ thuật viên.

2. Hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể người sử dụng kỹ thuật ảnh 2D tạo được
sự thuận tiện, tâm lý thoải mái đối với đối tượng đo: các quy định về điều kiện
chụp ảnh của hệ thống đo dễ áp dụng, trang phục mẫu đo phù hợp nên nhận được
sự hợp tác từ phía đối tượng được đo.

3. Hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên Tp.HCM đảm bảo độ tin cậy và có tính
cập nhật, phục vụ hiệu quả cho công tác thiết kế quần áo đáp ứng nhu cầu sử
dụng hàng may mặc nội địa Việt nam trong giai đoạn hiện nay.

G. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Thiết kế hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể người sử dụng kỹ thuật ảnh 2D
bằng 2 camera được kết nối trực tiếp với máy tính là hệ thống đo gián tiếp kích
thước cơ thể 2D đầu tiên tại Việt nam để phục vụ công tác thu thập dữ liệu nhân
trắc ngành May.

2. Xây dựng công thức liên kết hai đường biên từ ảnh chụp mặt trước và mặt bên

hông đảm bảo các kích thước vòng từ hai đường biên được trực giao đồng phẳng.

3. Xây dựng được phần mềm đo gián tiếp kích thước cơ thể người từ ảnh và thiết
lập quy trình đo gián tiếp 2D.

4. Hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên được cập nhật mới, có ý nghĩa thiết
thực cho ngành May.

H. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN

Để đạt mục tiêu đề ra là thiết lập phương pháp đo gián tiếp 2D và xây dựng hệ
thống kích thước cơ thể nam sinh viên, luận án được nghiên cứu thực hiện với kết cấu
như sau:


4

- Phần mở đầu: giới thiệu lý do chọn đề tài, tính cấp thiết của luận án, mục đích
nghiên cứu, đối tượng phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, ý nghĩa khoa học, giá
trị thực tiễn, điểm mới của luận án.

- Chương 1. Nghiên cứu tổng quan.

- Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu.

- Chương 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận.

- Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án.

5
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về phương pháp đo
Đo lường là khoa học về các phép đo, bao gồm: phương pháp, thiết bị và công cụ
để đảm bảo phương pháp đo đạt độ chính xác mong muốn [21].

Phân loại phương pháp đo gồm phương pháp đo trực tiếp và đo gián tiếp.

- Phương pháp đo trực tiếp: Là sử dụng thiết bị, dụng cụ đo hay các mẫu đo (các
chuẩn) để đánh giá số lượng của đại lượng cần đo. Kết quả đo chính là trị số của đại

lượng cần đo.
X = a (1.1)

Với X: Đại lượng cần đo
a: Kết quả đo

- Phương pháp đo gián tiếp: Là phương pháp đo mà kết quả đo không phải là trị số
của đại lượng cần đo mà phải dùng các công thức toán học để tính ra đại lượng cần đo.

X = F(a
1
, a
2
, …… a
n
) (1.2)

Với X: Đại lượng cần đo
F(a
1
, a
2
,…a
n
): kết quả đo

Phân loại phương đo cơ thể người được thể hiện ở hình 1.1

Hình 1.1. Phương pháp đo cơ thể người
1.1.1. Phương pháp đo trực tiếp
Phương pháp đo trực tiếp là sử dụng các dụng cụ đo, dụng cụ phụ trợ để giới hạn
các mốc đo, đo tiếp xúc từng kích thước trên cơ thể người và cho kết quả trực tiếp. Để
đo kích thước cơ thể người cần xác định dấu hiệu nhân trắc, dấu hiệu nhân trắc bao
gồm mốc đo, kích thước đo [59].

Phương pháp đo cơ thể người tại Việt nam được quy định theo tiêu chuẩn TCVN
5781:2009 [29]; Trên thế giới theo quy định tiêu chuẩn ISO 7250-1:2008 [67].

Dụng cụ đo trực tiếp bao gồm: Thước đo chiều cao Martin (Hình 1.2a); Thước
dây vải có tráng nhựa dùng để đo các kích thước vòng và kích thước dài (Hình 1.2b).
Phương pháp đo cơ thể
Phương pháp đo trực tiếp
Phương pháp đo gián tiếp
Phương pháp đo 3D
Phương pháp đo 2D


6
Thước kẹp dùng để đo các kích thước chiều dày và chiều rộng (Hình 1.2c); Thước đo
góc, băng dây phụ trợ. Tất cả các loại thước đo trên đều phải có độ chính xác đến
milimet.

Hình 1.2a. Thước đo
chiều cao Martin


Hình 1.2b. Thước dây đo
kích thước vòng


Hình 1.2c. Thước kẹp


Phương pháp đo trực tiếp là phương pháp đo phổ biến nhất bởi dụng cụ đo sử
dụng đơn giản, chi phí thấp, kết quả khá chính xác do xác định mốc đo và đo trực tiếp
trên cơ thể mẫu đo [48]. Phần lớn các nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số quần áo tại
Việt nam đều áp dụng phương pháp đo trực tiếp [4,12, 9,16,23,24,25] và nghiên cứu sử
dụng phương pháp đo gián tiếp 3D hiện đại vẫn áp dụng song song với phương pháp
đo trực tiếp [18]. Để tiến hành đo các kích thước cho việc thiết kế may sản phẩm thì ta
phải đo nhiều kích thước cơ thể trên nhiều người để đảm bảo độ chính xác và tin cậy.
Tuy nhiên phương pháp đo trực tiếp mất nhiều thời gian và nhân công đo nên cần có
một phương pháp đo khác để đáp ứng nhu cầu thu thập dữ liệu nhân trắc xây dựng hệ
thống kích thước cơ thể người nhằm theo kịp tốc độ phát triển thể chất của người Việt
nam.

1.1.2. Phương pháp đo gián tiếp
Phương pháp đo gián tiếp là đo không tiếp xúc với mẫu đo; Sử dụng các thuật toán,
phần mềm tính toán, mô phỏng để tính kích thước cơ thể từ dữ liệu đám mây điểm ảnh

3D hoặc ảnh 2D [48].

Phân loại phương pháp đo gián tiếp gồm phương pháp đo gián tiếp 3D và phương
pháp đo gián tiếp 2D được thể hiện ở hình 1.3.


Hình 1.3. Phân loại phương pháp đo gián tiếp

Phương pháp đo gián tiếp
Phương pháp đo 2D
Phương pháp đo3D
Kỹ thuật
chiếu tia
Kỹ thuật
sóng siêu âm
Kỹ thuật
CNC
Chụp ảnh 2D
từ máy ảnh
Chụp ảnh 2D
từ camera


7
1.1.2.1. Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng kỹ thuật chiếu tia [59]
Trong kỹ thuật chiếu tia, sử dụng các tia laser, ánh sáng trắng, tia hồng ngoại.

Hệ thống thiết bị trong đo gián tiếp 3D gồm: buồng đo (hình 1.4), thiết bị quét
(nguồn phát tia), camera (từ 3 đến 16 camera như hình 1.5), cảm biến quang học và
máy tính có chương trình phần mềm phù hợp được kết nối với thiết bị quét.

Hình 1.4. Buồng đo [69]

Hình 1.5. Vị trí lắp camera

Phương pháp đo kích thước cơ thể sử dụng kỹ thuật quét 3D theo nguyên tắc phép
đo tam giác: khi quét 3D, tia sáng được chiếu lên bề mặt cơ thể và hình ảnh mẫu được
cảm biến camera thu nhận lại từ các góc độ khác nhau. Khoảng cách từ nguồn sáng đến
mẫu đo và khoảng cách từ camera đếm mẫu đo là bằng nhau (hình 1.6), cũng như góc
quét của nguồn sáng và camera (góc , ) là bằng nhau, với sự hỗ trợ của máy tính và
phần mềm điều khiển đo cho ra kết quả của chi tiết đo dưới dạng đám mây điểm (hình
1.7). Thuật toán sẽ mô phỏng hình dáng cơ thể, trích xuất mốc đo và tính kích thước cơ
thể [48].




Hình 1.6. Phép đo tam giác [48]

Hình 1.7. Đám mây điểm từ máy quét 3D [76]

Tư thế và trang phục mẫu đo của phương pháp đo gián tiếp 3D được quy định
theo tiêu chuẩn ISO 20685:2010 [66] (hình 1.8) như sau: Mẫu đứng thẳng, hai tay dang
ra một góc 20
0
, khoảng cách dang chân 20cm. Mẫu đo không mặc trang phục quá rộng

8
hoặc quá chật và phải để lộ các mốc đo. Màu sắc trang phục không quá tối vì sẽ không
bắt ánh sáng, tóc không được che phần cổ và vai (hình 1.8).



Hình 1.8. Tư thế đứng quy định trong ISO 20685 [66]

Thời gian cần thiết để quét toàn bộ cơ thể từ vài giây đến vài chục giây [59]. Độ
chính xác kết quả của hệ thống đo gián tiếp 3D trong khoảng 0.2mm ÷ 60mm tùy theo
nhà sản xuất [59]. Để đánh giá độ chính xác của phương pháp đo gián tiếp 3D, theo
tiêu chuẩn tiêu chuẩn ISO 20685:2010 - thực hiện so sánh các đặc trưng thống kê giữa
phương pháp đo gián tiếp 3D với phương pháp đo trực tiếp.

Với chính sách hỗ trợ tài chính hợp lý cho nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số
của chính phủ các nước trên thế giới, việc ứng dụng đo gián tiếp 3D trở nên rất phổ
biến từ năm 1992 đến nay. Một số công trình nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số ứng
dụng phương pháp đo gián tiếp 3D được trình bày ở bảng 1.1 như sau:

Bảng 1.1. Ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 3D trên thế giới [43].

Nước
Tên nhà
sản xuất
Năm
Tuổi
Cỡ mẫu
Đối tượng
Tư thế/

số kích thước
Nhật Bản
Hà Lan
Đức
Mỹ
Anh
Ý
Đức
Voxelan,
Hamano
Vitronic
Vitronic
WB4,Cyber
TC
2
WB4,Cyber
1992-1994
1999-2000
1999-2000
1998-2000
1999-2002
2000-2001
2001
7-90
18-65
14-80
18-65
16-90
18-65
16-70

34000 nam, nữ
1255 nam, nữ
1500 nữ
2375 nam, nữ
11000 nam, nữ
801 nam, nữ
500 nữ
2/178
2/130
3/84
3/57
2/130
2/130
2/10
Mỹ
Đức
Nhật
Pháp
Trung Quốc
Thái Lan
Pháp
Đức
Tây Ban Nha
Vitronic
TC
2
Vitronic
Vitronic
Cyberware
TC

2
NX16
Vitronic
Vitronic
Vitronic
2002-2003
2002
2004-2007
2005-2006
2006
2006-2008
2007
2007-2008
2007-2008
18-65
50-80
18-89
5-70
18-71
16-60
70-100
6-87
12-70
10500 nam, nữ
1300 nữ
6700 nam, nữ
11562 nam, nữ
2500 nam, nữ
13442 nam, nữ
400 nam,

13400 nam, nữ
9159 nữ
2/130
2/84
2/115
2/217
2/55
1/140
2/85
4/43
3/95



9
Bên cạnh những tính năng ưu việt về thời gian và độ chính xác, ứng dụng hệ
thống đo gián tiếp 3D còn hạn chế một số điểm như sau:

- Thiết bị rất nhạy cảm với ánh sáng và hình dáng hình học của đối tượng quét nên
đa số hệ thống được bố trí trong buồng tối. Khi đo giáp tiếp 3D, ánh sáng phải được
kiểm soát nghiêm ngặt và mẫu đo mặc trang phục phù hợp. Các yếu tố: độ bóng trang
phục, độ rung cơ thể, ánh sáng, đều có thể ảnh hưởng đến dữ liệu đám mây điểm.

- Thiết bị quét 3D gồm từ 3÷16 camera và dữ liệu xử lý kết quả tương đối lớn, phải
dùng các phần mềm chuyên dụng để xử lý ảnh 3D như Geomegic, Studio, Geomegic
Qualify, Rapid Form,

- Mẫu đo phải áp dụng tư thế tiêu chuẩn và giữ hơi thở trong quá trình quét để giảm
thiểu ảnh hưởng của chuyển động cơ thể, nhưng vì mẫu quét đứng trong buồng tối nên
người điều khiển rất khó kiểm soát. Ngoài ra một số vùng trên cơ thể bị khuất dễ bị mất

dữ liệu đám mây điểm như nách, đáy đũng quần.

- Buồng đo có kích thước cao khoảng 2m; Rộng: 1,2m với khối lượng 8,6 ÷ 450 kg
gây khó khăn trong di chuyển.

- Đo gián tiếp 3D sử dụng kỹ thuật chiếu tia laser và ánh sáng trắng phù hợp quét
cơ thể người cho các nghiên cứu nhân trắc trong ngành May. Kỹ thuật chiếu ánh sáng
trắng an toàn cho người đo, tuy nhiên giá thành cao hơn kỹ thuật chiếu tia laser [18].
Kỹ thuật chiếu tia hồng ngoại ứng dụng phù hợp trong lĩnh vực quốc phòng, do khả
năng phản xạ ánh sáng yếu, dữ liệu hình ảnh quét 3D không đầy đủ nên không ứng
dụng đo gián tiếp 3D trong thu thập số liệu nhân trắc xây dựng hệ thống cỡ số quần áo.

- Một tồn tại nữa của hệ thống quét 3D là giá thành rất cao, ở Việt nam chỉ duy
nhất Viện Dệt May Hà Nội được trang bị hệ thống đo gián tiếp của hãng TC
2
, các
doanh nghiệp May, cơ sở đào tạo, Viện đặc biệt tại khu vực Tp.HCM khó có điều
kiện tiếp cận và nghiên cứu ứng dụng hệ thống này. Vì vậy cần có một phương pháp đo
gián tiếp khác với giá thành thấp, di chuyển dễ dàng để ứng dụng rộng rãi cho ngành
May.

1.1.2.2. Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng sóng siêu âm [59]
Hệ thống gồm đầu dò và máy vi tính. Đầu dò bao gồm biến tử áp điện được kích
hoạt bởi xung lực điện để tạo ra xung của sóng âm. Sóng âm được truyền vào đối tượng
đo và phản xạ lại đầu dò. Đầu dò sẽ chuyển năng lượng âm thành năng lượng điện.
Thiết bị được lập trình với vận tốc âm trong vật liệu, từ đó có thể tính kích thước của
đối tượng đo.

Hệ thống được ứng dụng trong lĩnh vực y tế, kiểm tra mối hàn trong công nghiệp
hàng không, chưa có ứng dụng làm thiết bị đo gián tiếp kích thước cơ thể người

trong ngành May.

1.1.2.3. Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC [15]
Là kỹ thuật sử dụng đầu đo chiếu tia laser để xác định tọa độ các điểm theo
phương chuyển vị X, Y, Z trên bề mặt vật thể. Đầu đo được gắn trên giá trượt hoặc đầu
đo cầm tay, khi đo đầu đo tiếp xúc với vật thể cần đo. Hệ thống thiết bị gồm thân máy,
đầu đo, hệ thống điều khiển, máy vi tính. Tùy theo kích thước vật cần đo mà có thể sử
dụng máy đo 3D có một đầu đo hoặc hai đầu đo như hình 1.9a,b,c.



10




Hình 1.9a. Máy 3D-CMM
một đầu đo

Hình 1.9b. Máy đo tọa độ 3D
CNC CAR Bapex hai đầu đo

Hình 1.9c. Đo 3D trên cánh
tay robot

Độ chính xác kỹ thuật đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC đến 0,1μm; Tốc độ đo
khoảng 200mm/s. Có thể tích hợp với các phần mềm chuyên dùng và các máy gia công
CNC để tự động thiết kế. Hệ thống được ứng dụng nhiều trong công nghiệp tạo khuôn
mẫu, tạo hình như lấy mẫu sản xuất ôtô, xe máy, cánh tuabin chưa có ứng dụng làm
thiết bị đo gián tiếp kích thước cơ thể người trong ngành May.

1.1.2.4. Phương pháp đo gián tiếp 2D [36]
Phương pháp đo gián tiếp kích thước cơ thể sử dụng kỹ thuật ảnh 2D là phương
pháp đo không tiếp xúc, ảnh 2D chụp từ nhiều hướng sẽ được xử lý ảnh để trích xuất
đường biên, trích xuất mốc đo và tính kích thước cơ thể. Thiết bị của hệ thống khá đơn
giản gồm: thiết bị thu nhận ảnh gồm từ 13 máy ảnh kỹ thuật số hoặc camera, máy vi
tính được cài chương trình phần mềm phù hợp. Thiết bị thu nhận ảnh phải có khả năng
số hóa ảnh ít nhất 8 bit (256 mức xám) [11]. Có nhiều phương án bố trí thiết bị chụp
ảnh trong quá trình thu nhận ảnh. Phương án sử dụng một thiết bị thu nhận ảnh và lắp
cố định một vị trí, mẫu thay đổi tư thế để chụp ảnh mặt trước, mặt sau, mặt bên hông
hoặc bố trí mẫu đo đứng trên bàn xoay để chụp nhiều hướng của mẫu đo. Phương án sử
dụng hai thiết bị chụp ảnh lắp cố định vào hai vị trí để chụp ảnh trực diện mặt trước và
mặt hông mẫu, trường hợp này mẫu đo không phải thay đổi tư thế trong quá trình chụp.
Phương án bố trí ba thiết bị chụp ảnh tại vị trí để chụp ảnh trực diện mặt trước, mặt bên
hông và phía sau mẫu, mẫu đo chỉ đứng một tư thế.

So với phương pháp đo gián tiếp 3D, phương pháp đo gián tiếp 2D có những ưu
điểm vượt trội về giá thành, sự thuận tiện trong di chuyển, đơn giản trong sử dụng, ít bị
ảnh hưởng các yếu tố ánh sáng, môi trường, ít bị nhiễu trong quá trình xử lý ảnh. Tuy
kết quả tính kích thước không đạt độ chính xác bằng phương pháp đo gián tiếp 3D
nhưng đây là phương pháp đo có thể áp dụng phù hợp với điều kiện Việt nam trong
thời điểm hiện nay nhằm đáp ứng nhu cầu cần thu thập số liệu nhân trắc cơ thể người
liên tục để đáp ứng tốc độ phát triển thể chất của xã hội.

1.2. Tổng quan phương pháp đo gián tiếp kích thước cơ thể
người sử dụng kỹ thuật ảnh 2D

1.2.1. Một số khái niệm cơ bản

1.2.1.1. Điểm ảnh (pixel) [13,14,63]

Điểm ảnh là một phần tử của ảnh số tại tọa độ (x,y) với độ xám hoặc màu nhất
định. Kích thước và khoảng cách giữa các điểm ảnh được chọn thích hợp sao cho mắt
người cảm nhận sự liên tục về không gian và mức xám của ảnh số như ảnh thật. Trong


11
nghiên cứu đo gián tiếp 2D, các thuật toán xử lý ảnh và tính kích thước đều liên quan
đến điểm ảnh (hình 1.10).



Hình 1.10. Điểm ảnh trên đường biên

- Mối quan hệ cơ bản giữa các điểm ảnh:

Một điểm ảnh p tọa độ (x,y) có các điểm ảnh lân cận sau:

 Lân cận đứng và ngang: p có 4 điểm lân cận gần nhất theo chiều đứng và
ngang với tọa độ (x+1,y); (x-1,y); (x,y+1); (x,y-1)=N
4
(p), trong đó số 1
là giá trị logic, N
4
(p) là tập 4 điểm lân cận của p (hình 1.11a) .

 Các lân cận chéo: các điểm lân cận chéo N
D
(p)= (x+1,y+1); (x+1,y-1);
(x+1,y+1); (x-1,y-1) (hình 1.11b).

 Tập kết hợp: N
8
(p)=N
4
(p)+N
D
(p) (hình 1.11c)


N
4
(p) N
D
(p) N
8
(p)

(a) (b) (c)

Hình 1.11. Lân cận của 1 điểm ảnh

Trong nghiên cứu đo gián tiếp 2D, các thuật toán trích xuất mốc đo sẽ ứng dụng
điểm ảnh lân cận và sự chuyển hướng của các điểm ảnh như hình 1.12.



Hình 1.12. Sự chuyển hướng các điểm ảnh

- Liên kết giữa các điểm ảnh: Các mối liên kết được sử dụng để xác định giới hạn

của đối tượng vật thể hoặc xác định vùng trong một ảnh. Một liên kết được đặc trưng
bởi tính liền kề giữa các điểm ảnh và mức xám của chúng. Có 3 loại liên kết:

 Liên kết 4: hai điểm ảnh p và q được nói là liên kết 4 nếu q nằm trong các
lân cận 4 của p, tức q thuộc N
4
(p).



12
 Liên kết 8: hai điểm ảnh p và q nằm trong các lân cận 8 của p, tức q thuộc
N
8
(p).

 Liên kết m (liên kết hỗn hợp): hai điểm ảnh p và q là liên kết m nếu q
thuộc N
4
(p) hoặc q thuộc N
D
(p).

Trong nghiên cứu đo gián tiếp 2D, các thuật toán liên kết điểm ảnh liên quan đến
đường biên trích xuất từ mẫu đo.

- Mức xám của điểm ảnh:

Mức xám là kết quả sự mã hóa tương ứng một cường độ sáng của điểm ảnh với
một giá trị số. Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256

là mức phổ dụng vì kỹ thuật máy tính dùng 1 byte (8 bit ) để biểu diễn mức xám: mức
xám dùng 1 byte biểu diễn: 2
8
=256 mức, tức là từ 0÷255).

Mức xám được biểu diễn bằng biểu đồ cột gọi là biểu đồ phân bố giá trị mức xám.
Biểu đồ là một hàm rời rạc cung cấp tần suất xuất hiện của mỗi mức xám. Trục 0y biểu
diễn số điểm ảnh cho một mức xám, trục 0x hiển thị giá trị mức xám của ảnh theo
thang 256 cấp độ từ 0÷255. Hiện nay ảnh trắng đen phổ biến nhất là ảnh 8 bit (8 bit = 1
byte) với cấp độ từ 0÷255. Ảnh màu được lưu trữ theo ba kênh: Red, Green, Blue, mỗi
kênh có 256 mức. Dựa vào mức xám, trong nhiếp ảnh chia cường độ sáng thành ba khu
vực chính: khu vực ảnh tối trong khoảng 0÷64 (shadows- sáng yếu), khu vực sáng
trung bình trong khoảng 64÷192 (midtone), khu vực quá sáng trong khoảng 192÷255
(highlights – sáng mạnh) (hình 1.13). Các khu vực có độ sáng là 0 (đen hoàn toàn) và
255 (trắng hoàn toàn) đều bị mất hết chi tiết ảnh. Các khu vực sát với hai giá trị 0 và
255 hầu như không còn chi tiết, hoặc rất mờ nhạt.

Tiêu chí đặt ra trong nghiên cứu: giá trị mức xám của các điểm ảnh trong kỹ
thuật đo gián tiếp 2D không quá tối hoặc quá sáng, các điểm ảnh với giá trị mức xám
trong khoảng 64÷192 (midtone).

Số iểm ảnhđ
Mức xám
64 128 192 255
Sáng yếu Sáng mạnhTrung bình

(Shadows) (Midtone ) (Highlights)
Hình 1.13. Biểu đồ phân bố giá trị mức xám

1.2.1.2. Ảnh số [13]

Ảnh số là tập hợp nhiều điểm ảnh gồm M hàng, N cột và được biểu diễn ở dạng
sau:



13











),()1,(
),1()1,1(
),(
NMfMf
Nff
yxf



(1.3)
Trong đó:
f(x,y): giá trị của điểm ảnh tại vị trí (x,y).

M: số hàng của ảnh số đang xét.
N: số cột của ảnh số đang xét.

- Ảnh số được chia làm ba loại:

 Ảnh đen trắng: là ảnh có hai màu đen, trắng với mức xám ở các điểm ảnh
có thể khác nhau.

 Ảnh nhị phân: ảnh chỉ có 2 mức đen trắng phân biệt tức là dùng 1 bit mô
tả 2
1
mức khác nhau. Nói cách khác mỗi điểm ảnh nhị phân chỉ có thể là 0
hoặc 1.

 Ảnh màu: là ảnh được xây dựng từ nhiều điểm ảnh, mỗi điểm ảnh được
biểu diễn bằng ba giá trị tương ứng với các mức trong kênh màu đỏ (Red),
xanh lá (Green), xanh lam (Blue) tại một vị trí cụ thể.

- Độ phân giải của ảnh [13]:

Độ phân giải của ảnh là mật độ điểm ảnh được ấn định trên một ảnh số được hiển
thị. Ảnh có độ phân giải càng cao thì ảnh càng sắc nét, càng chứa nhiều thông tin.
Trong nghiên cứu, chọn độ phân giải phù hợp để vừa giải quyết được vấn đề cần
nghiên cứu, vừa giảm thiểu dung lượng ảnh lưu trữ ở bộ nhớ máy tính nhưng độ phân
giải phải đạt tối thiểu 512 x 512 điểm ảnh trở lên.

Đơn vị đo độ phân giải của thiết bị quang (đặc biệt là camera số) là Megapixel
(Mp). Giá trị Megapixel của ảnh số được tính bằng chiều rộng x chiều cao điểm ảnh.

1.2.1.3. Các hệ màu [19]

- Hệ màu RGB (Red, Green, Blue):

Mắt người cảm nhận ba màu rõ nhất là Red (đỏ), Green (xanh lá), Blue (xanh
lam) nên khi xây dựng hệ màu RGB là tập tất cả các màu được xác định thông qua ba
màu trên. Chuẩn này đầu tiên được xây dựng cho các hệ vô tuyến truyền hình và trong
các máy vi tính. Hệ màu RGB như một khối ba chiều với màu Red là trục X, màu
Green là trục Y và màu Blue là trục Z được thể hiện ở hình 1.14.

Hình 1.14. Hệ màu RGB



14
Hiển thị hệ màu RGB [19]: Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của hệ màu
RGB là hiển thị màu sắc trong các màn hình tinh thể lỏng, màn hình plasma trên máy
vi tính Mỗi điểm ảnh trên màn hình được thể hiện trong bộ nhớ máy tính là các giá trị
độc lập của màu đỏ, xanh lá và xanh lam. Các giá trị này được chuyển đổi thành các
cường độ và gửi tới màn hình. Bằng việc sử dụng các tổ hợp thích hợp của cường độ
ánh sáng đỏ, xanh lá cây và xanh lam, màn hình có thể tái tạo lại phần lớn các màu
trong khoảng đen và trắng. Các phần cứng hiển thị điển hình được sử dụng cho màn
hình máy tính có tổng cộng 24 bit thông tin cho mỗi điểm ảnh, tương ứng với mỗi 8 bit
cho màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam tạo thành 256 mức cường độ cho mỗi màu. Biểu
diễn dạng số 24 bit, các giá trị RGB trong mô hình 24 bit thường được ghi bằng cặp ba
số nguyên giữa 0 và 255, mỗi số đại diện cho cường độ của màu đỏ, xanh lá cây, xanh
lam trong trật tự như sau:

(0,0,0) : màu đen
(255,255,255) : màu trắng
(255,0,0) : màu đỏ
(0,255,0) : màu xanh lá

(0,0,255) : màu xanh lam

- Hệ màu HSV [19]:
HSV (hình 1.15a) là không gian màu được dùng nhiều trong chỉnh sữa ảnh, phân
tích ảnh và lĩnh vực thị giác máy tính. Hệ không gian này dựa vào ba tham số sau để
mô tả màu sắc:

 H (Hue): Sắc màu.

 V (Value): Giá trị cường độ sáng.

 S (Saturation): Độ tinh khiết của màu (độ đậm nhạt của màu).

Không gian màu này thường được biểu diễn dưới dạng hình trụ hoặc hình nón.
Trên hình 1.15b, đi theo vòng tròn từ 0÷360
0
là biểu diễn sắc màu (Hue). Bắt đầu là
màu đỏ (Red primary), tới màu xanh lục (Green primary) nằm trong khoảng 0÷120
0
.
Từ 120
0
÷240
0
là màu xanh lục tới màu xanh lam. Từ 240
0
÷360
0
là màu đen tới màu đỏ.
Theo cách biểu diễn không gian màu theo hình trụ như trên giá trị V được biểu diễn

bằng cách đi từ đáy hình trụ lên và nằm trong khoảng từ 0÷1. Ở đáy hình trụ V có giá
trị là 0 với độ sáng tối nhất và đỉnh hình trụ là độ sáng lớn nhất với V = 1. Đi từ tâm
hình trụ ra mặt trụ là độ tinh khiết của màu (độ đậm nhạt). S có giá trị từ 0÷1 ứng với
tâm hình trụ là vị trí màu nhạt nhất. S = 1 ở ngoài mặt trụ là nơi màu sắc đậm nhất. Như
vậy với mỗi giá trị H, S, V sẽ cho ta một màu sắc mà ở đó mô tả đầy đủ thông tin về
màu sắc, độ tinh khiết, độ sáng của màu.




Hình 1.15a. Không gian màu HSV

Hình.15b. Hình tròn biểu diễn màu sắc (Hue)


15

Hệ màu HSV trực giác hơn hệ màu RGB. Bắt đầu từ Hue (H cho trước và V=1,
S=1), thay đổi S: bổ sung hay bớt trắng, thay đổi V: bổ sung hay bớt đen cho đến khi
có màu mong muốn. Trong các thuật toán đồ họa xử lý đường biên, hệ màu HSV được
ứng dụng nhiều.

1.2.2. Phương pháp xử lý ảnh và công thức tính kích thước

1.2.2.1. Biên và kỹ thuật tách biên [5]
- Khái niệm

Điểm biên: Một điểm ảnh được coi là điểm biên nếu có sự thay đổi nhanh hoặc
đột ngột về mức xám.

Đường biên: Tập hợp các điểm biên liên tiếp tạo thành một đường biên.

- Một số phương pháp tách biên cơ bản gồm phương pháp tách biên trực tiếp và
phương pháp tách biên gián tiếp.

Phương pháp tách biên trực tiếp: phương pháp này chủ yếu dựa vào sự biến thiên
độ sáng của điểm ảnh để làm nổi biên bằng kỹ thuật đạo hàm. Tách biên theo đạo hàm
bậc nhất: tạo gradient của hai hướng trực giao trong ảnh. Tách biên theo đạo hàm bậc
hai: biến đổi Laplace của một ảnh F(x,y) trong miền liên tục.

Phương pháp tách biên gián tiếp: Nếu bằng cách nào đấy, chúng ta thu được các
vùng ảnh khác nhau thì đường phân cách giữa các vùng đó chính là biên. Nói cách khác,
việc xác định đường bao của ảnh được thực hiện từ ảnh đã được phân vùng. Phương
pháp dò biên gián tiếp khó cài đặt nhưng áp dụng tốt khi sự biến thiên độ sáng nhỏ.

- Phương pháp tách biên Canny [5]: là phương pháp tách biên trực tiếp theo đạo
hàm bậc nhất, thực hiện tách biên theo bốn bước như sau:

Bước 1: Làm trơn ảnh để loại bỏ nhiễu bằng cách nhân chập ảnh với bộ lọc Gauss.

Bước 2: Tính biên độ gradient của điểm ảnh.

Bước 3: Tính độ lớn và hướng của gradient tại mỗi điểm (i,j) của ảnh.

Bước 4: Loại bỏ những điểm không phải là cực đại địa phương để xóa bỏ những
điểm không thực sự là biên, bước này sẽ giúp biên mỏng hơn.

Bước 5: Sử dụng hai ngưỡng cao và thấp. Đầu tiên lọc các điểm được giữ lại sử
dụng ngưỡng cao, chỉ có điểm có độ lớn gradient cao hơn ngưỡng này mới được
chọn. Từ những điểm được chọn, phương pháp dò theo biên sử dụng hướng của

gradient tại các điểm. Khi thực hiện việc dò theo biên, phương pháp sử dụng
ngưỡng thấp để xác định điểm dừng của biên (nếu giá trị điểm tiếp theo thấp hơn
ngưỡng này, việc dò biên sẽ kết thúc).

Phương pháp tách biên Canny với các ưu điểm: giảm thiểu những điểm không
phải biên, giảm nhiễu, các điểm xám trên cùng một đường biên có độ chênh lệch thấp,
chỉ tồn tại một biên thực, giảm thiểu số lượng đường biên được phát hiện. Với những
ưu điểm trên, phương pháp Canny được ứng dụng nhiều trong các thuật toán nhận
dạng xử lý ảnh, đặc biệt là giúp giảm nhiễu đối với hình ảnh chụp từ camera nên đây
là phương pháp được chọn trong nghiên cứu.

1.2.2.2. Mã hóa đường biên [5]


16

Một phương pháp phổ biến để lưu và biểu diễn biên của ảnh là kỹ thuật mã chuỗi
(chaincode) được giới thiệu bởi Freeman. Với kỹ thuật mã chuỗi, thay vì phải lưu toàn
bộ ảnh để có được thông tin về biên thì ta chỉ cần lưu trữ các mã chuỗi đã được số hóa,
mô tả vị trí điểm biên của đối tượng ảnh. Nguyên lý cơ bản của mã chuỗi như sau: khi
ta thu được một đường biên hoàn chỉnh thì đó là một tập các điểm ảnh đã được liên kết
với nhau, sau đó bắt đầu từ 1 trong các điểm ảnh đó sẽ xác định chiều đến các điểm ảnh
tiếp theo trong đường biên theo chiều kim đồng hồ. Quá trình này sẽ được lặp lại cho
mỗi điểm ảnh đến tận khi tới điểm bắt đầu. Việc xác định những kết nối của mã chuỗi
có thể xuất phát từ nguyên lý liên kết 8 được quy ước mã từ 0÷7 như ở hình 1.16


Hình 1.16 N8(p)
Đối với các thuật toán xử lý biên thì phương pháp biểu diễn mã chuỗi Freeman
chaincode là thích hợp.

1.2.2.3. Các công thức tính kích thước

Kích thước cơ thể gồm kích thước chiều cao và kích thước vòng. Đối với kích
thước chiều cao, tùy theo phương pháp đo để chọn công thức tính phù hợp. Khi kích
thước chiều cao được đo bằng khoảng cách từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc chiều
cao thì ta sẽ ứng dụng công thức tính khoảng cách giữa hai điểm [8].

B
A
y
x
xA
xB
yA
yB
y
B
-
y
A
x
A
-
x
B

Hình 1.17. Khoảng cách giữa 2 điểm
Trên hình 1.17, gọi điểm A có tọa độ (x
A

, y
A
) và B có tọa độ (x
B
, y
B
), về lý thuyết
ta có khoảng cách giữa 2 điểm A, B được tính bởi công thức:


22
)()(),(
BABA
yyxxBAd 
(1.4)


Với d(A,B): khoảng cách đoạn AB
x
A
,y
A
: tọa độ điểm A; x
B
,y
B
: tọa độ điểm B

17
Với các kích thước vòng trên cơ thể ta có thể quy về chu vi hình ellip [33,50,56]
để tính kích thước [41].

x
y
1
1
0
r
a
b
B
A

Hình 1.18. Đường ellip

Theo tích phân đường loại một, ta có công thức tổng quát để tính chu vi ellip
(hình 1.18):

C = 4aE(α), (1.5)

Với C: chu vi ellip

a : ½ chiều dài ellip

b : ½ chiều rộng ellip


a

ba
22





Ngoài công thức (1.5), cũng có nhiều công thức khác tính chu vi ellip như công
thức chuỗi lập, công thức của Ivory-Bessel, công thức của Ramanujian [41]. Muốn
chọn công thức chu vi ellip phù hợp với kích thước vòng trên cơ thể người, ta cần
nghiên cứu để chọn công thức có sai số thích hợp nhất.

1.2.3. Các công trình nghiên cứu nhân trắc sử dụng phương pháp đo gián
tiếp 2D

Qua các công trình nghiên cứu nhân trắc trên thế giới có ứng dụng phương pháp
đo gián tiếp 2D, cần tìm hiểu các nội dung về thiết bị thu nhận ảnh mà các nghiên cứu
đã sử dụng; Trang phục, tư thế mẫu đo; Phương pháp trích xuất mốc đo; Phương pháp
tính kích thước cơ thể người và quy trình đo gián tiếp 2D.

- Thiết bị thu nhận ảnh:

Thiết bị thu nhận ảnh cho hệ thống đo gián tiếp 2D thường là máy ảnh kỹ thuật số
hoặc camera dạng chụp ảnh. Theo sự phát triển của công nghệ số, độ phân giải của máy
ảnh kỹ thuật số và camera đạt mức gần bằng nhau. Tuy nhiên tùy theo mục đích nghiên
cứu mà sẽ chọn độ phân giải phù hợp. Bảng 1.2 sẽ trình bày tóm tắt loại thiết bị thu
nhận ảnh được sử dụng trong các công trình nghiên cứu trên thế giới.

18
Bảng 1.2. Sử dụng thiết bị chụp ảnh trong các nghiên cứu đo gián tiếp 2D

Stt
Tác giả
Năm
Thiết bị thu nhận ảnh
Độ
phân giải
1
Charlie C.L.Wang* Yu Wang
Terry K.K.Chang Matthew
M.F.Yuen [33]
1998
Máy ảnh kỹ thuật số
1600x1200
2
Patrick Chi-Yuen Hung, Channa
P. Witana, and Ravindra S.
Goonetilleke [50]
2004
Máy ảnh kỹ thuật số
1600x1200
3
Meunier, P, Yin [47]
2000
Máy ảnh kỹ thuật số
1280x960

4
Seo, H, Yeo, Y, Wohn [53]
2006
Máy ảnh kỹ thuật số
1920x2560
5
Stancic, I, Supuk, T, Cecic [55]
2009
Máy ảnh kỹ thuật số
648x480
6
Yueh-Ling Lin, Mao-Jiun J.
Wang [63]
2011
Máy ảnh kỹ thuật số
1280x960

Trên bảng 1.2 cho thấy các nghiên cứu đo gián tiếp 2D đều chọn máy ảnh kỹ
thuật số làm thiết bị thu nhận ảnh và phần lớn chọn độ phân giải ở mức 2 Megapixels.
Với mức phân giải này vừa phù hợp kỹ thuật xử lý ảnh tách biên với tốc độ cao, vừa
giảm thiểu dung lượng lưu trữ ảnh trong máy tính. Tuy nhiên máy ảnh kỹ thuật số
không có tính năng kết nối trực tiếp với máy tính để hỗ trợ thao tác chụp ảnh, vì vậy
không chụp đồng thời được hai tư thế mẫu cùng một lúc. Dữ liệu ảnh sau khi chụp
xong phải chép vào bộ nhớ máy tính. Điều này hạn chế việc kiểm tra hình ảnh, chạy
thuật toán ngay khi vừa thu nhận ảnh xong.

Đối với camera, việc quan sát, chụp ảnh có thể thực hiện hoàn toàn trên máy vi
tính. Kết nối từ 1÷2 camera với máy tính để chụp ảnh đồng thời nhiều tư thế mẫu đo sẽ
là lựa chọn tối ưu cho hệ thống đo gián tiếp từ ảnh trong nghiên cứu của tác giả.

- Trang phục, tư thế mẫu đo trong các công trình nghiên cứu:

Theo tiêu chuẩn ISO 20685 [66]: tư thế mẫu được đo gián tiếp 3D như sau: mẫu
đứng thẳng, tay dang góc 20
0
, khoảng cách hai bàn chân 20cm (hình 1.19). Tư thế này
khi áp dụng cho phương pháp đo gián tiếp 2D sẽ có một số tư thế không phù hợp: tư
thế dang tay và khoảng dang chân sẽ không thể hiện hết đường biên tại vị trí nách và
đáy, tư thế bàn tay không xác định được kích thước rộng cổ tay và dày cổ tay.


Hình 1.19. Tư thế đứng quy định trong ISO 20685:2010


19
Tư thế, trang phục và phông nền của các nghiên cứu đo gián tiếp 2D được trình
bày ở hình 1.20 ÷ 1.24 như sau:

 Nghiên cứu của Yueh-
Ling Lin, Mao-Jiun J. Wang
[63]: chụp ảnh trong phòng,
phông nền đen, mẫu thay đổi
tư thế để chụp ảnh mặt trước
và mặt bên hông. Trang phục
bơi ôm sát cơ thể (hình
1.20a,b)

Hình 1.20a. Ảnh mặt trước

Hình 1.20b. Ảnh mặt hông

 Nghiên cứu của Charlie
C.L.Wang* Yu Wang Terry
K.K.Chang Matthew
M.F.Yuen [33]: chụp ảnh
ngoài trời, mẫu thay đổi tư thế
để chụp ảnh mặt trước và mặt
bên hông. Trang phục : áo
thun, quần short thun rộng
(hình 1.21a,b)



Hình 1.21a. Ảnh mặt trước


Hình 1.21b. Ảnh mặt hông

 Nghiên cứu của Patrick
Chi-Yuen Hung, Channa P.
Witana, and Ravindra S.
Goonetilleke [50]: chụp ảnh
trong phòng, phông nền đen,
mẫu giữ nguyên tư thế để chụp
ảnh mặt trước, mặt bên hông
và mặt sau. Trang phục: cởi

trần, quần jean (hình 1.22)


(a) (b) (c)

Hình 1.22a. Ảnh mặt trước (b). Ảnh mặt hông (c). Ảnh mặt sau


 Nghiên cứu của Hilton, A,
Beresford [40]: chụp ảnh trong
phòng, phông nền màu xanh,
ảnh chụp 1 tư thế mặt trước.
Trang phục: áo thun, quần jean
rộng vừa (hình 1.23)




Hình 1.23. Ảnh mặt trước




20
 Nghiên cứu của Seo, H,
Yeo, Wohn [53]: chụp ảnh
trong phòng, phông nền màu
xanh, mẫu giữ nguyên tư thế
để chụp ảnh mặt trước và
mặt bên hông. Trang phục:

cởi trần, quần bơi (hình
1.24a,b)


(a) (b)


Hình 1.24a. Ảnh mặt trước (b). Ảnh mặt hông

Đối với hệ thống đo gián tiếp 2D: mẫu đo cởi trần để lộ các mốc đo, quần bơi bó
sát (hình 1.20, 1.24) sẽ giúp trích xuất đường biên cơ thể được chính xác hơn mẫu đo
mặc trang phục rộng (hình 1.21

1.23). Tư thế đứng dang tay, dang chân với khoảng
cách rộng hơn tư thế của đo gián tiếp 3D (hình 1.20, 1.21, 1.24) để đường biên tại vị
trí nách, đáy được chính xác. Các nghiên cứu đều sử dụng phông nền màu đen (hình
1.20) hoặc màu xanh dương (hình 1.23, 1.24). Tuy nhiên nếu phông nền màu đen thì
trùng với màu tóc và màu bóng đổ cơ thể, giai đoạn lọc màu khi tách hình nền sẽ khó
khăn nên phông nền màu xanh sẽ là lựa chọn tối ưu.

- Phương pháp trích xuất mốc đo trong các công trình nghiên cứu:

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu trích xuất mốc đo từ đường biên cơ thể
người và bảng 1.3 trình bày tóm lược một số nghiên cứu trích xuất mốc đo :

Bảng 1.3. Các nghiên cứu ứng dụng phương pháp trích xuất mốc đo

Tác giả /Năm
Số mốc đo trích xuất
Phương pháp

trích xuất mốc đo
Seldon cùng cộng sự [54]
10
Trích xuất mốc đo
bằng kỹ thuật mã
chuỗi Freeman [51]

Lee cùng cộng sự [45]
10
Meunier and Yin [47]
9
Wang cùng cộng sự [61]
7
Seo cùng cộng sự [53]
8
Yueh-Ling Lin, Mao-Jiun J. Wang [63]
60


(a)

(b)


21

(c)


(d)

Hình 1.25. Trích xuất mốc đo trên đường biên ảnh

Trên bảng 1.3, có nhiều nghiên cứu chọn phương pháp mã chuỗi Freeman để
trích xuất mốc đo, là kỹ thuật được hỗ trợ mạnh bởi các toán tử dò biên, có hiệu năng
tốt với các ứng dụng dò biên đối tượng theo đường cong. Trong phương pháp này, thực
hiện xác định chaincode của các điểm ảnh, phân tích sự chuyển hướng của các
chaincode để trích chọn mốc đo. Tùy theo mục đích nghiên cứu mà số lượng điểm mốc
đo được trích xuất trong các nghiên cứu không giống nhau (hình 1.25). Độ chính xác
của các điểm mốc đo được trích xuất phụ thuộc vào việc xác định vị trí mã chuỗi
(chaincode) của từng mốc đo.

- Phương pháp tính kích thước cơ thể:

Từ năm 1940 đến nay, đã có nhiều tác giả nghiên cứu tính kích thước cơ thể
người từ ảnh 2D. Năm 1940, Sheldon cùng cộng sự [54] đã ứng dụng công thức chu vi
ellip để tính các kích thước cơ thể người. Tiếp theo năm 1968 Doutly [35] đã áp dụng
kỹ thuật đồ họa để tách hình nền của ảnh, thực hiện phân đoạn cơ thể, phân tích độ
cong đường biên, sử dụng công thức toán học để tính kích thước cơ thể. Năm 1983
Farrel và Pouliot [37] đã khai thác đặc tính điểm ảnh trên đường biên của mẫu để trích
xuất mốc đo. Năm 1985 Gazzuolo [38] trích xuất các điểm mốc trên cơ thể bằng cách
phân tích điểm ảnh trên đường biên và phát triển nghiên cứu các phép đo tuyến tính để
tính kích thước cơ thể. Năm 1986 Heisey [39] mở rộng nghiên cứu bằng việc phân tích
toán học các góc trên đường biên để tính kích thước và mô hình hóa cơ thể. Năm 1997
Beazley [32] sử dụng phương pháp chụp ảnh từng phần cơ thể để phân tích từng góc độ
mẫu chụp trên ảnh và tính kích thước cơ thể người.

- Quy trình nghiên cứu hệ thống đo gián tiếp 2D: đã có nhiều nghiên cứu thiết lập
hệ thống đo gián tiếp 2D, sau đây là một số nghiên cứu điển hình trên thế giới:

(1) Nghiên cứu của Yueh-Ling Lin, Mao-Jiun J. Wang [63]:

Với mục tiêu nghiên cứu là trích xuất mốc đo trên cơ thể nam và nữ từ ảnh 2D,
tác giả đã thiết lập điều kiện chụp ảnh như sau: Mẫu đo mặc quần áo bơi ôm sát cơ thể,
đứng hai tư thế (hình 1.20a,b) để chụp ảnh mặt trước và mặt bên hông, chọn phông nền
màu đen. Thiết bị thu nhận ảnh là một máy chụp ảnh kỹ thuật số, chỉnh độ phân giải
1280x960 Megapixels, kích thước lưu ảnh 309x211 đối với ảnh mặt trước và 309x84
đối với ảnh bên hông. Khoảng cách lắp đặt camera cách tâm mẫu đo 5m. Phương pháp
xử lý ảnh: Chuyển hệ màu RGB sang HSV để tách hình nền, sử dụng phương pháp


22
Canny để tách biên; Mã hóa đường biên bằng phương pháp mã chuỗi Freeman; Phân
tích hướng mã chuỗi để trích xuất mốc đo. Kết quả: trích xuất được 60 mốc đo gồm 38
mốc đo ảnh mặt trước và 22 mốc đo ảnh hông trong thời gian 60 giây.

(2) Nghiên cứu của Charlie C.L.Wang* Yu Wang Terry K.K.Chang Matthew
M.F.Yuen [33]:

Nội dung nghiên cứu: Trích xuất mốc đo, tính kích thước và mô hình hóa cơ thể
nam từ ảnh 2D. Tác giả đã chọn điều kiện chụp ảnh: Mẫu đo mặc quần đùi, áo thun
rộng (hình 1.21), sử dụng một camera để chụp ảnh 2 tư thế mặt trước và mặt bên hông
của mẫu đo, bố trí chụp ảnh ngoài trời, ảnh lưu với kích thước 576x432. Tác giả sử
dụng phương pháp kỹ thuật phân đoạn dựa trên không gian ảnh để tách hình nền, tách
đường biên bằng phương pháp đạo hàm bậc nhất: tạo gradient của hai hướng trực giao
trong ảnh. Thực hiện trích xuất mốc đo bằng thuật toán di truyền (hình 1.25c). Kết quả:
đã tính được 23 kích thước với sai số 0÷4.22cm được trình bày ở bảng 1.4

Bảng 1.4. So sánh kết quả đo gián tiếp 2D với phương pháp trực tiếp:

Thông số
Nam

Đo gián tiếp 2D
(cm)

Đo trực tiếp
(cm)

Sai lệch 
(cm)
Chiều cao
Dài đầu
Cao eo
Dài đáy
Dài chân trong
Cao gối
Cao đốt sống cổ 7
1/2 rộng vai
Vòng nách
Dài tay
Vòng đầu
Vòng cổ
Vòng ngực
Vòng ngực dưới
Eo
Dưới eo
Vòng mông
Dưới mông
Vòng đùi

Vòng đùi
Vòng gối
Vòng bắp chân
Vòng mắt cá chân
174,28
27,00
10,000
24,67
75,33
48,00
168,17
23,70
35,75
56,48
68,22
42,64
108,95
103,07
102,14
107,23
114,15
114,23
71,15
58,44
45,27
41,86
36,33
175,00
25,00
103,00

25,00
78,00
49,00
170,00
24,00
36,00
58,00
64,00
44,00
109,00
103,00
102,00
105,00
112,00
112,00
69,00
58,00
45,00
43,00
35,00
0,72
2,00
3,00
0,33
2,67
1,00
1,83
0,30
0,25
1,52

4,22
1,36
1,00
0,07
0,14
2,23
2,15
2,23
2,15
0,44
0,25
1,14
1,33

Nghiên cứu sử dụng máy chụp ảnh kỹ thuật số nên phải tác nghiệp chụp ảnh trực
tiếp trên máy chụp ảnh nên không kết nối dữ liệu trực tiếp vào máy tính. Mẫu thay đổi
tư thế để chụp ảnh mặt trước, mặt bên hông nên đường biên 2 ảnh sẽ không chính xác.
Trang phục mẫu đo rộng, chưa phù hợp mục đích đo kích thước cơ thể nên dẫn đến sai
số so với phương pháp trực tiếp từ 0÷4,22cm.


23

(3) Nghiên cứu của Patrick Chi-Yuen Hung, Channa P. Witana, and Ravindra S.
Goonetilleke [50]:

Với mục tiêu tính kích thước cơ thể nam, tác giả đã thiết lập điều kiện chụp ảnh
như sau: Bố trí chụp ảnh trong phòng, mẫu đo cởi trần để lộ các mốc đo, mặc quần jean
(hình 1.22). Sử dụng một máy ảnh kỹ thuật số với độ phân giải 1600x1200, mẫu thay
đổi tư thế để chụp ảnh mặt trước, mặt bên hông và mặt sau. Phương pháp tính kích

thước cơ thể: thực hiện tính 6 kích thước chiều cao và 4 kích thước vòng theo tỉ lệ quy
đổi 0,78mm / điểm ảnh. Đối với các kích thước chiều cao tính bằng công thức khoảng
cách giữa hai điểm. Đối với kích thước vòng, sử dụng công thức chu vi ellip để tính
kích thước vòng cổ, vòng cổ tay, vòng bàn tay; Dùng công thức phân nửa chu vi ellip
và hình chữ nhật để tính kích thước vòng ngực.

Công thức tính kích thước vòng cổ, vòng cổ tay, vòng bàn tay (hình 1.26a) như
sau:


)3)(3()33[( bababaP 



Công thức tính kích thước vòng ngực (hình 1.26b) như sau:
P
2
22(
P
ba 
)


2b
2a
Hình 1.26a. Kích thước vòng cổ [50]
Hình 1.26b. Kích thước vòng ngực [50]

Kết quả: đã tính được 10 kích thước với sai số 0÷3,38cm. Thực hiện đánh giá độ
chính xác hệ thống đo gián tiếp như sau: đo 10 kích thước của 20 mẫu đo bằng phương

pháp đo gián tiếp 2D, tính các đặc trưng thống kê: giá trị trung bình cộng, độ lệch
chuẩn, số nhỏ nhất, số lớn nhất để so sánh với phương pháp trực tiếp.

(4) Nghiên cứu của Tomas Kohlschutter [56]:

Với mục tiêu nghiên cứu là trích xuất mốc đo, tính kích thước và mô hình hóa cơ
thể. Tác giả đã thiết lập điều kiện chụp ảnh như sau: Sử dụng một máy ảnh kỹ thuật số
với độ phân giải 1280x960. Bố trí chụp ảnh trong phòng, chọn phông nền màu xanh lá,
mẫu đo mặc áo sơ mi và quần jean như hình 1.27a,b. Sử dụng phương pháp biến đổi
phi tuyến không gian màu RGB sang HSV để xử lý ảnh tách hình nền, dùng phương
pháp Canny để tách biên. Xây dựng chương trình phần mềm đo gián tiếp 2D bằng ngôn
ngữ lập trình C++ với thư viện OpenCV. Khi tính kích thước cơ thể, thực hiện quy đổi
điểm ảnh ra đơn vị mm. Kết quả tính kích thước với sai số 0÷3.487cm.

Công thức tính kích thước vòng:







 babaC )(
2
3


24

Hình 1.27a. Tư thế chụp ảnh Hình 1.27b. Quy tỉ lệ điểm ảnh trên thước nhân trắc

1.3. Tổng quan về hệ thống cỡ số quần áo
Quần áo rất cần thiết cho đời sống con người và quan trọng là mặc quần áo đúng
kích cỡ sẽ tốt cho cơ thể, người mặc được thoải mái. Đã từ lâu quần áo được thợ may đo
cho từng khách hàng cụ thể, vì thế thiết kế sẽ chính xác và phù hợp vóc dáng của khách
hàng. Mỗi thợ may có một phương pháp đo, thiết kế khác nhau, tuy nhiên thiết kế theo
nhu cầu từng cá nhân sẽ khó tồn tại lâu dài trong xã hội ngày càng phát triển.

Những năm 1700, xuất hiện nhu cầu sản xuất quần áo cho số đông. khởi đầu là sản
xuất đồng phục quân sự với sản lượng lớn. Các tập đoàn sản xuất quần áo dựa trên kích
thước định trước theo nhóm, loại hình này gọi là ready-to-wear (RTW). Các loại quần
áo này được bày bán tại các cửa hàng bán lẻ. Bắt đầu năm 1940, RTW trở nên phổ biến
và ngày càng đáp ứng nhu cầu khách hàng. Đây là một sự thay đổi lớn về xu hướng, các
khách hàng có kích thước gần bằng nhau đều có thể chọn quần áo có kích cỡ phù hợp
vóc dáng. Đây chính là nguồn gốc của sự ra đời các tiêu chuẩn về kích thước [49].

1.3.1. Một số khái niệm cơ bản

- Dấu hiệu nhân trắc [1]:

Dấu hiệu nhân trắc được thể hiện bằng các kích thước cơ thể (dài rộng, vòng, kích
thước góc, lực, cơ…). Mỗi dấu hiệu nhân trắc được biểu thị bằng các đơn vị đo lường:
cm, mm, Niutơn, độ,… hoặc bằng các chỉ số tỉ lệ giữa các thông số kích thước.

Dấu hiệu nhân trắc trong ý nghĩa khoa học cũng như trong thực tiễn thường được
phân biệt 2 nhóm: dấu hiệu nhân trắc cổ điển, dấu hiệu nhân trắc ecgônômi.

Dấu hiệu nhân trắc cổ điển: những dấu hiệu nhân trắc có các mốc đo được quy
định trong danh pháp giải phẫu quốc tế bằng tiếng Latinh. Dấu hiệu nhân trắc
ecgônômi: các dấu hiệu nhân trắc ecgônômi được đo ở các trạng thái tư thế khác nhau
phỏng theo trạng thái và tư thế hoạt động của người. Dấu hiệu nhân trắc ecgônômi bao
gồm: các dấu hiệu nhân trắc tĩnh, dấu hiệu nhân trắc động.

Dấu hiệu nhân trắc tĩnh: là những dấu hiệu nhân trắc chỉ được đo ở một trạng thái
tư thế nhất định. Dấu hiệu nhân trắc động: được xác định theo tọa độ các điểm khác
nhau của cơ thể hoặc phần cơ thể khi chuyển động toàn thân hoặc từng phần cơ thể
trong không gian.


25

- Các mốc đo:

Hầu hết các kích thước đều có mốc đo được xác định bằng các điểm giải phẫu của
xương hoặc cơ tương ứng và được đặt tên Latinh. Các thuật ngữ Latinh này không viết
hoa và ghi chú bằng chữ viết tắt ở trong ngoặc đơn. Các kích thước không có mốc đo
cố định và chưa có tên Latinh thì sẽ được mô tả kỹ dựa trên cấu tạo cơ thể tương ứng.

- Một số thuật ngữ sử dụng trong nhân trắc học:

Cao: kích thước lấy mốc tính cơ sở là mặt đất, chiếu thẳng đứng tới các mốc đo
nằm trên thân hoặc các phần của cơ thể khi được quy định trạng thái và tư thế đo.

Dài: kích thước đo dọc các phần cơ thể, trong đó có 2 mốc đo đều nằm trên cơ thể
hoặc các phần cơ thể.

Rộng: kích thước ngang của toàn cơ thể hay các phần cơ thể khi xác định 2 mốc

đo trên mặt phẳng vuông góc với trục của thân hoặc các phần cơ thể cần xác định.

Vòng: kích thước chu vi của thân hoặc các phần cơ thể theo mặt phẳng vuông góc
với trục qua mốc đo.

- Hệ thống cỡ số:

Là bảng kích thước cơ thể gồm cả kích thước chủ đạo và kích thước thứ cấp phù
hợp với một dạng sản phẩm may, từ đó người ta thêm dung sai về lượng cử động để tạo
ra bảng cỡ số của sản phẩm may.

- Giá trị drop [18]:

Đối với nam giá trị drop (chênh lệch giữa vòng ngực và vòng bụng) thường được
các nước sử dụng để phân loại dạng cơ thể khi xây dựng hệ thống kích thước cơ thể
phục vụ cho may trang phục. Tùy thuộc vào giá trị drop của dân số mà ta có thể phân
chia dân số thành các nhóm người có dạng thể thao, ngực nở, cân đối, đẫy đà, to béo,…

- Các dạng hệ thống cỡ số:

Hệ thống kích thước cơ thể người; Hệ thống cỡ số phân theo dạng người; Hệ
thống cỡ số cho các chủng loại quần áo, cho từng vật liệu: vật liệu co giãn (dệt kim), vật
liệu không co giãn (vải dệt thoi).

- Kích thước chủ đạo:

Là kích thước chính của cơ thể, dựa vào đó phân cỡ số và dùng để xây dựng một
hệ thống kích thước phục vụ cho thiết kế sản phẩm may.

- Khoảng cách cỡ (bước nhảy các kích thước chủ đạo):

Là khoảng cách giữa các nhóm của kích thước chủ đạo dựa vào đó để phân cỡ số.


1.3.2. Quy trình xây dựng hệ thống cỡ số

Nghiên cứu nhiều quy trình xây dựng hệ thống cỡ số trên thế giới, hầu hết đều
thực hiện qua 3 giai đoạn thể hiện ở hình 1.28.

Giai đoạn 1: Khảo sát và phân tích nhân trắc. Bước 1: chuẩn bị thủ tục tiến hành
khảo sát nhân trắc với những nội dung: xin phép được khảo sát nhân trắc với cơ quan có
thẩm quyền, chuẩn bị thiết bị (nếu là hệ thống đo gián tiếp 3D), đào tạo sử dụng thiết bị,