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
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.51 MB, 124 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Nguyễn Thị Ngọc Quyên
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
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT DỆT MAY
Hà Nội – 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Nguyễn Thị Ngọc Quyên
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
Chuyên ngành : Công Nghệ Dệt, May
Mã số
: 62540205
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT DỆT MAY
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trần Bích Hồn
2. PGS.TS. Huỳnh Văn Trí
Hà
– 2015
LỜINội
CẢM
ƠN
ii
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS. Trần Bích Hồn,
PGS.TS. Huỳnh Văn Trí – đã nhiệt tình hướng dẫn, động viên khích lệ, dành nhiều
thời gian hướng dẫn, góp ý cho tác giả trong quá trình thực hiện luận án.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phan Thanh Thảo – Viện
trưởng Viện Dệt May – Da giày và Thời trang, các Thầy Cô thuộc Bộ môn Công
nghệ may & Thời trang, PGS.TS. Vũ Thị Hồng Khanh và các Thầy Cô Viện Dệt
May – Da giày và Thời trang – Các nhà khoa học, trường đại học Bách khoa Hà
nội đã giảng dạy, đóng góp q báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong
q trình thực hiện cơng trình nghiên cứu.
Đồng thời tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học –
trường Đại học Bách khoa Hà nội, trường Đại học Công nghệ Tp.HCM, Viện Dệt
May, viện Bảo hộ lao động Tp.HCM, trường Đại học Công nghiệp, đại học Giao
thông vận tải, đại học Kiến trúc, đại học Sư phạm Kỹ thuật, cao đẳng Bách Việt
đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận án.
Cuối cùng là lòng biết ơn chân thành nhất xin được gửi tới gia đình, bạn bè,
đồng nghiệp đã cùng san sẻ gánh vác mọi công việc, tạo điều kiện giúp tác giả
hoàn thành luận án.
Tập thể hướng dẫn
Hà Nội, ngày 17 tháng 08 năm 2015
Tác giả
PGS.TS. Trần Bích Hồn
Nguyễn Thị Ngọc Qun
PGS.TS. Huỳnh Văn Trí
iii
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả nêu trong luận án là trung thực, chưa từng được cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nghiên cứu nào.
Tập thể hướng dẫn
Hà Nội, ngày 17 tháng 08 năm 2015
Tác giả
PGS.TS. Trần Bích Hồn
Nguyễn Thị Ngọc Qun
PGS.TS. Huỳnh Văn Trí
iv
MỤC LỤC
Trang
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THI
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………….
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ………………………………….
1.1.Tổng quan phương pháp đo …………………………………………………
1.1.1. Phương pháp đo trực tiếp ………………………………………………
1.1.2. Phương pháp đo gián tiếp ……………………………………………...
1.1.2.1. Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng kỹ thuật chiếu tia …………
1.1.2.2. Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng sóng siêu âm ………………
1.1.2.3. Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC ………………
1.1.2.4. Phương pháp đo gián tiếp 2D ……………………………………..
1.2. Tổng quan phương pháp đo gián tiếp kích thước cơ thể sử dụng kỹ thuật
ảnh 2D …………………………………………………………………….
1.2.1. Một số khái niệm cơ bản ………………………………………………
1.2.1.1. Điểm ảnh …………………………………………………………..
1.2.1.2. Ảnh số ……………………………………………………………..
1.2.1.3. Các hệ màu ………………………………………………………...
1.2.2. Phương pháp xử lý ảnh và cơng thức tính kích thước …………………
1.2.2.1. Biên và kỹ thuật tách biên ………………………………………….
1.2.2.2. Mã hóa đường biên ………………………………………………...
1.2.2.3. Các cơng thức tính kích thước …………………………………….
1.2.3. Các cơng trình nghiên cứu nhân trắc sử dụng phương pháp đo gián tiếp
kích thước 2D ………………………………………………………..
1.3. Tổng quan về hệ thống cỡ số quần áo………………………………………
1.3.1. Một số khái niệm cơ bản ………………………………………………
1.3.2. Quy trình xây dựng hệ thống cỡ số ……………………………………
1.3.3. Giới thiệu một số hệ thống cỡ số quần áo trên thế giới ……………….
1.3.4. Hệ thống cỡ số tại Việt Nam ………………………………………….
1.3.5. Phương pháp xử lý số liệu trong xây dựng hệ thống cỡ số quần áo…..
Kết luận chương 1 …………………………………………………………….
Hướng nghiên cứu của luận án ……………………………………………….
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ 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 …………………………………………......
2.1.1.1. Thiết bị... …………………………………………………………...
2.1.1.2. Yêu cầu và tiêu chí đánh giá chất lượng ảnh 2D ….……………….
2.1.1.3. Thiết lập điều kiện chụp ảnh 2D……………………………………
2.1.2. Nghiên cứu xây dựng phương pháp xử lý ảnh …………………………
2.1.2.1. Phương pháp tách hình nền ……………………………………….
2.1.2.2. Phương pháp tách đường biên ……………………………………..
v
1
5
5
5
6
7
9
9
10
10
10
10
12
13
15
15
15
16
17
24
24
25
27
31
34
36
36
37
37
38
38
38
39
45
45
47
2.1.2.3. Phương pháp mã hóa đường biên ………………………………….
2.1.2.4. Phương pháp liên kết hai đường biên ……………………………..
2.1.2.5. Phương pháp trích xuất mốc đo ……………………………………
2.1.3. Chọn cơng thức tính kích thước cơ thể người………………………….
2.1.4. Lập trình phần mềm đo gián tiếp kích thước cơ thể từ ảnh …..………..
2.1.5. Đánh giá hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể từ ảnh ……………..
2.2. Xây dựng hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên Thành phố Hồ Chí
Minh ứng dụng phương pháp đo gián tiếp 2D……………………..............
2.2.1. Xác định cỡ mẫu ……………………………………………………….
2.2.2. Đo kích thước cơ thể nam sinh viên …………………………………..
2.2.3. Tính tốn thống kê ……………………………………………………..
2.2.4. Phân tích tương quan giữa các kích thước …………………………….
2.2.5. Xác định kích thước chủ đạo …………………………………………..
2.2.6. Xác định bước nhảy ……………………………………………………
2.2.7. Xác định số lượng cỡ số ……………………………………………….
2.2.8. Tính giá trị thứ cấp theo hàm tương quan từ giá trị kích thước chủ đạo
2.2.9. Đánh giá hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên …………………...
Kết luận chương 2 …………………………………………………………
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…………………………………......
3.1.1.1. Ánh sáng …………………………………………………………...
3.1.1.2. Camera …………………………………………………………….
3.1.1.3. Tư thế mẫu đo ……………………………………………………..
3.1.2. Thiết lập điều kiện chụp ảnh 2D ………………………………………
3.1.3. Quy trình chụp ảnh cho hệ thống đo gián tiếp 2D……………………. .
3.1.4. Cấu trúc hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể sử dụng kỹ thuật ảnh
2D ……………………………………………………………………..
3.2. Đánh giá hệ thống đo gián tiếp sử dụng kỹ thuật ảnh 2D ………………….
3.2.1. Đánh giá độ chính xác thuật tốn trích xuất mốc đo …………………..
3.2.2. So sánh các đặc trưng thống kê từ kết quả đo gián tiếp 2D và trực tiếp
3.2.3. Đánh giá tính kinh tế của hệ thống đo gián tiếp 2D……………………
3.3. Ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 2D trong xây dựng hệ thống kích thước
cơ thể nam sinh viên ………….... ………….... ………….... …………. …
3.3.1. Tính tốn các đặc trưng thống kê của số đo nhân trắc …………………
3.3.2. Phân tích tương quan giữa các kích thước nhân trắc …………………..
3.3.3. Xác định kích thước chủ đạo …………………………………………..
3.3.4. Xác định bước nhảy đối với các kích thước chủ đạo ………………….
3.3.5. Xác định số lượng cỡ số ……………………………………………….
3.3.6. Tính tốn giá trị của các kích thước thứ cấp theo hàm tương quan từ
giá trị kích thước chủ đạo ……………………………………………...
3.4. Đánh giá hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên ……………………….
Kết luận chương 3 …………………………………………………………….
Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo ……………………………………...
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………...
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ………..
PHỤ LỤC ………………………………………………………………………
vi
Trang
49
49
50
55
59
59
60
60
61
61
64
64
65
65
65
66
66
68
68
68
68
72
74
76
78
79
85
85
86
88
88
88
89
89
93
95
98
100
101
103
105
109
110
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ANSUR
AEIH
ASTM
BS
B
CNC
CAD
CMM
CS
CETIH
DS
2D
3D
GB
GA
G
HQL
HSV
ISO
JIS
KIF
KS
LED
Lux
LP
MSZ
MTĐT
Mp
NBS
NNI
PCSS
PCA
P4
PEL
PS
RTW
RGB
R
SABA
SAS
Stata
SPSS
SOM
TC2
TEFO
TCVN
An anthropometric study for US army personnel
The European Association of Clothing Industries
The American Society of Testing and Material
British Standards
Blue
Computer numerical control
Computer-aided design
Codinate measuring machine (Máy đo tọa độ)
Commercial standard
Centre d'Etudes Techniques des Industries de l'Habillement
Denmark Standards
Two-dimensional (Hai chiều)
Three-dimensional (Ba chiều)
Chinese Sizing Standard
Thuật toán di truyền
Green
Viện nghiên cứu kỹ thuật con người cho chất lượng cuộc sống
Hue, Saturation và Value
International Organisation for Standardisation
Japan Industrial Standard
The Clothing Industries Federation
Korea Standards
Light-Emitting Diode (Đi-ốt phát sáng)
Đơn vị tính cơng suất ánh sáng
Lập trình tuyến tính
Hungarian standard sizing system
Máy tính điện tử
Megapixel
National Bureau of Standards
Netherlands Standards Institute
Kỹ thuật thành phần chính của hệ thống kích thước
Phương pháp phân tích thành phần chính
Ổ cứng máy tính thế hệ thứ 4 của Intel thuộc dòng Pentium
Picture Element
Products Sizing Standards
Ready-to-wear
Red Green Blue
Red
Standard Size Ranges for Men's Clothing
Statistical Analysis Software
Statistics and data
Statistical Package for the Social Sciences
Phương pháp tự tổ chức
Textile and Clothing Technology Corporation
The Swedish Textile Research Institute
Tiêu chuẩn Việt Nam
vii
TP.HCM
VBA
x
σ
Thành phố Hồ Chí Minh
Visual basic for applications
Mean (Trung bình cộng)
Độ lệch chuẩn
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5a
Bảng 1.5b
Bảng 1.6
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 2.4
Bảng 2.5
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3a
Bảng 3.3b
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9
Bảng 3.10
Bảng 3.11
Bảng 3.12
Bảng 3.13
Bảng 3.14
Bảng 3.15
Bảng 3.16
Bảng 3.17a
Bảng 3.17b
Bảng 3.17c
Bảng 3.17d
Bảng 3.18
Bảng 3.19
Trang
Ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 3D trên thế giới ............................. 8
Sử dụng thiết bị chụp ảnh trong các nghiên cứu đo gián tiếp 2D .... 18
Các nghiên cứu ứng dụng phương pháp trích xuất mốc đo .............. 20
So sánh kết quả đo gián tiếp 2D với phương pháp trực tiếp ............ 22
Các tiêu chuẩn cỡ số trên thế giới .................................................... 28
Các tiêu chuẩn cỡ số phân theo dạng người ..................................... 29
Thực hiện điều tra nhân trắc của Hàn Quốc qua các năm .................. 31
Khoảng cách dang chân các phương án thực nghiệm ...................... 44
Bảng thơng số kích thước nam sinh viên và mốc đo ........................ 51
Xác định vị trí mốc đo bằng phương pháp trực tiếp ......................... 52
Phương pháp trích xuất mốc đo ........................................................ 54
Kết quả tính kích thước vịng của công thức chuỗi lập, IvoryBessel và phương pháp đo trực tiếp ................................................. 58
Số điểm ảnh đối với từng độ phân giải ............................................. 72
Quy đổi số điểm ảnh / cm ứng với từng cao độ camera ................... 73
Kích thước đoạn nách trước và vòng nách theo tư thế đo gián tiếp
2D so với đo trực tiếp ...................................................................... 74
Kích thước vịng ngực theo tư thế đo gián tiếp 2D so với đo trực
tiếp .................................................................................................... 75
Kích thước từ rốn đến đáy đũng quần đối với từng tư thế dang
chân .................................................................................................. 76
Danh sách 38 kích thước .................................................................. 83
So sánh độ lệch mốc đo của hệ thống đo gián tiếp 2D và phương
pháp trực tiếp ................................................................................... 85
So sánh các đặc trưng thống kê giữa phương pháp đo trực tiếp và
đo gián tiếp 2D ................................................................................. 87
Sai số của các kích thước đo gián tiếp 2D so với phương pháp đo
trực tiếp ............................................................................................. 88
Đặc trưng thống kê chính của chiều cao đứng và vịng ngực 2 ........ 90
So sánh hệ số bất đối xứng SK, hệ số nhọn KU với giới hạn trên
[S], [K] của hai kích thước chủ đạo .................................................. 90
Phân bố tần số lý thuyết và thực nghiệm theo chiều cao đứng ........ 91
Phân bố tần số lý thuyết và thực nghiệm theo vòng ngực ................ 92
Kiểm định số lượng mẫu nghiên cứu của nam sinh viên theo chiều
cao đứng ........................................................................................... 94
Kiểm định số lượng mẫu nghiên cứu của nam sinh viên theo vòng
ngực 2 .............................................................................................. 95
Kích thước chiều cao đứng phân theo nhóm .................................... 95
Kích thước vịng ngực 2 phân theo nhóm ....................................... 95
Tần suất đáp ứng của cỡ số đối với chiều cao nhóm 157 ................ 96
Tần suất đáp ứng của cỡ số đối với chiều cao nhóm 163 ................ 96
Tần suất đáp ứng của cỡ số đối với chiều cao nhóm 169 ................ 96
Tỷ lệ đáp ứng của cỡ số đối với chiều cao nhóm 175 ...................... 97
Tổng hợp số lượng cỡ tối ưu với từng nhóm chiều cao đứng .......... 97
Thơng số kích thước cơ thể nam sinh viên ....................................... 100
ix
Trang
Bảng 3.20
Bảng 3.21
So sánh hệ thống kích thước cơ thể nam sinh viên xây dựng bằng
phương pháp đo gián tiếp 2D và thơng số kích thước cơ bản của
nam trưởng thành trong TCVN5782:2009 .......................................
So sánh thời gian, nhân công giữa đo trực tiếp và đo gián tiếp 2D
x
100
101
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1
Hình 1.2a
Hình 1.2b
Hình 1.2c
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9a
Hình 1.9b
Hình 1.9c
Hình 1.10
Hình 1.11
Hình 1.12
Hình 1.13
Hình 1.14
Hình 1.15a
Hình 1.15b
Hình 1.16
Hình 1.17
Hình 1.18
Hình 1.19
Hình 1.20a
Hình 1.20b
Hình 1.21a
Hình 1.21b
Hình 1.22a
Hình 1.22b
Hình 1.22c
Hình 1.23
Hình 1.24a
Hình 1.24b
Hình 1.25
Hình 1.26a
Hình 1.26b
Hình 1.27a
Hình 1.27b
Hình 1.28
Hình 1.29a
Hình 1.29b
Hình 1.29c
Hình 2.1
Hình 2.2a
Trang
Phương pháp đo cơ thể người …………………………………….. 5
Thước đo chiều cao Martin ………………………………………... 6
Thước dây đo kích thước vòng ……………………………………. 6
Thước kẹp …………………………………………………………. 6
Phân loại phương pháp đo gián tiếp ………………………………. 6
Buồng đo …………………………………………………………... 7
Vị trí lắp camera …………………………………………………... 7
Phép đo tam giác ………………………………………………….. 7
Đám mây điểm từ máy quét 3D …………………………………… 7
Tư thế đứng quy định trong ISO 20685 …………………………... 8
Máy 3D-CMM ……………………………………………………. 10
Máy đo tọa độ 3D CNC CAR Bapex ……………………………… 10
Đo 3D trên cánh tay robot …………………………………………. 10
Điểm ảnh trên đường biên ………………………………………… 11
Lân cận của 1 điểm ảnh …………………………………………… 11
Sự chuyển hướng các điểm ảnh …………………………………… 11
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám …………………………………. 12
Hệ màu RGB ……………………………………………………… 13
Khơng gian màu HSV……………………………………………… 14
Hình tròn biểu diễn màu sắc (Hue)………………………………… 14
N8(p) ……………………………………………………………… 16
Khoảng cách giữa 2 điểm …………………………………………. 16
Đường ellip ………………………………………………………... 17
Tư thế đứng quy định trong ISO 20685 …………………………… 18
Ảnh mặt trước …………………………………………………….. 19
Ảnh mặt bên hông ………………………………………………… 19
Ảnh mặt trước ……………………………………………………... 19
Ảnh mặt bên hông …………………………………………………. 19
Ảnh mặt trước ……………………………………………………... 19
Ảnh mặt hông ……………………………………………………… 19
Ảnh mặt sau ……………………………………………………….. 19
Ảnh mặt trước ……………………………………………………... 19
Ảnh mặt trước …………………………………………………….. 20
Ảnh mặt sau ………………………………………………………. 20
Trích xuất mốc đo trên đường biên ảnh …………………………… 21
Kích thước vịng cổ ……………………………………………….. 23
Kích thước vịng ngực …………………………………………….. 23
Tư thế chụp ảnh …………………………………………………… 24
Quy tỷ lệ điểm ảnh trên thước nhân trắc ………………………….. 24
Quy trình xây dựng hệ thống cỡ số ……………………………….. 26
Giá trị cỡ số vòng ngực nam của các tiêu chuẩn thế giới …………. 30
Giá trị cỡ số vòng eo nam của các tiêu chuẩn thế giới ……………. 30
Giá trị cỡ số chiều cao nam của các tiêu chuẩn thế giới ………….. 31
Quy trình hệ thống đo gián tiếp 2D ……………………………….. 37
Camera ……………………………………………………………. 38
xi
Hình 2.2b
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5a
Hình 2.5b
Hình 2.5c
Hình 2.5d
Hình 2.6
Hình 2.7a
Hình 2.7b
Hình 2.7c
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10a
Hình 2.10b
Hình 2.11
Hình 2.12
Hình 2.13
Hình 2.14a
Hình 2.14b
Hình 2.15
Hình 2.16
Hình 2.17
Hình 2.18
Hình 3.1a
Hình 3.1b
Hình 3.2a
Hình 3.2b
Hình 3.3a
Hình 3.3b
Hình 3.4a
Hình 3.4b
Hình 3.5a
Hình 3.5b
Hình 3.6a
Hình 3.6b
Hình 3.7a
Hình 3.7b
Hình 3.8a
Hình 3.8b
Hình 3.9a
Hình 3.9b
Hình 3.10a
Hình 3.10b
Hình 3.11a
Hình 3.11b
Hình 3.12a
Giá đỡ camera ……………………………………………………...
Lược đồ histogram …………………………………………………
Bố trí điều kiện phịng chụp ảnh sử dụng nguồn sáng tự nhiên ……
Lắp đèn cạnh bên mẫu đo ………………...………………………..
Lắp đèn trực diện mẫu đo ……………………… …………………
Lắp đèn phía sau mẫu đo …………………………..………………
Lắp đèn trên trần …………………………………………………...
Đặt thước đo nhân trắc trên phông nền khi chụp ảnh ……………...
Lắp camera cao 0,4m ………………………………………………
Lắp camera cao 0,6m ………………………………………………
Lắp camera cao 0,8m ………………………………………………
Lắp đặt khoảng cách camera từ 2,5m; 3m; 3,5m …………………..
Tư thế đứng quy định trong ISO 20685 đối với đo gián tiếp 3D ….
Lòng bàn tay phải ………………………………………………….
Lòng bàn tay trái …………………………………………………...
Đo khoảng cách từ đầu vai đến nách trước ………………………..
Quá trình xử lý ảnh ………………………………………………..
Quy ước hướng Chain code các điểm ảnh ………………………..
Đường biên mặt trước ……………………………………………...
Đường biên bên hơng ………………………………………………
Mặt phẳng V ……………………………………………………….
Vị trí mốc đo nhân trắc xác định bằng phương pháp trực tiếp …….
Trục tọa độ trên ảnh ……………………………………………….
Mơ phỏng kích thước vịng trên cơ thể nam ………………………
Ảnh chụp thời gian 8÷9 giờ với cường độ sáng 200 lux …………..
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp thời gian 10÷11 giờ với cường độ sáng 300 lux ………..
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp thời gian 12÷13 giờ với cường độ sáng 350 lux ………..
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp thời gian 14÷15 giờ với cường độ sáng 380 lux ………..
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp thời gian 16÷17giờ với cường độ sáng 240 lux ………..
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp với đèn huỳnh quang ………………………………. ….
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp với đèn sợi tóc ………………………………………….
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám …………………………………
Ảnh chụp với đèn chiếu cùng chiều camera 2 …………………….
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp với đèn cùng chiều camera 1 ……………………………
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp với đèn ngược chiều camera 1 ………………………….
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp với đèn được lắp trên trần ………………………………
Biểu đồ phân bố giá trị mức xám ………………………………….
Ảnh chụp với chế độ 2 Mp ………………………………………..
xii
Trang
38
39
40
41
41
41
41
42
42
42
42
43
43
44
44
44
45
49
50
50
50
53
54
57
68
68
68
68
68
68
69
69
69
69
70
70
70
70
70
70
71
71
71
71
71
71
72
Hình 3.12b
Hình 3.12c
Hình 3.12d
Hình 3.13a
Hình 3.13b
Hình 3.14a
Hình 3.14b
Hình 3.14c
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21a
Hình 3.21b
Hình 3.21c
Hình 3.22a
Hình 3.22b
Hình 3.22c
Hình 3.23
Hình 3.24
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27
Trang
Ảnh chụp với chế độ 4 Mp ……………………………………….. 72
Ảnh chụp với chế độ 6 Mp ……………………………………….. 72
Ảnh chụp với chế độ 8 Mp ……………………………………….. 72
Ảnh đường biên ở chế độ chụp 2 Mp …………………………….. 73
Ảnh đường biên ở chế độ chụp 8 Mp ……………………………... 73
Khoảng cách lắp camera 2,5 m ……………………………………. 74
Khoảng cách lắp camera 3 m ……………………………………… 74
Khoảng cách lắp camera 3,5 m ……………………………………. 74
Sai số kích thước đoạn nách trước, vịng nách và vòng ngực của
tư thế đo gián tiếp 2D so sới đo trực tiếp …………………………. 75
Lắp camera cao 0,8m ……………………………………………… 77
Quy định tư thế mẫu đo …………………………………………… 77
Vị trí lắp đặt camera ……………………………………………….. 79
Cấu trúc hệ thống đo gián tiếp 2D . ……………………. ………… 80
Giao diện chọn chế độ chụp ảnh 2 camera ………………………... 81
Hiển thị kết quả tách hình nền …………………………………….. 82
Hiển thị kết quả tách đường biên ………………………………….. 82
Hiển thị kết quả điểm mốc và kích thước …………………………. 83
Giao diện tra cứu dữ liệu từ thư viện ……………………………... 84
Kết quả tra cứu đường biên và bảng kích thước từ thư viện ……… 84
Giao diện dữ liệu tra cứu ………………………………………….. 85
Biểu đồ sai số trích xuất mốc đo của phương pháp đo gián tiếp 2D
so với phương pháp trực tiếp ……………………………………… 86
Biểu đồ sai số kích thước cao đứng của phương pháp đo gián tiếp
2D so với phương pháp trực tiếp ...................................................... 87
Biểu đồ sai số kích thước vịng ngực 2 của phương pháp đo gián
tiếp 2D so với phương pháp trực tiếp ............................................... 87
Đường cong tần số phân bố lý thuyết và thực nghiệm chiều cao
đứng .................................................................................................. 93
Đường cong tần số phân bố lý thuyết và thực nghiệm vòng ngực 2 93
xiii
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 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 u
cầu của sản xuất may cơng 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: ảnh chụp từ
nhiều hướng của cơ thể 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 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 thơng 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.
1
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 thu thập dữ liệu nhân trắc, 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
Đối tượng nghiên cứu:
1.
Hệ thống 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.
Phạm vi nghiên cứu:
Sinh viên các trường đại học và cao đẳng thành phố Hồ Chí Minh.
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 hơng.
Nghiên cứu phương pháp trích xuất mốc đo.
Lựa chọn cơng 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.
2
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.
2.
Sử dụng các thiết bị thực nghiệm phù hợp; Áp dụng các thuật tốn trích xuất mốc
đo và tính kích thước nhân trắc có độ tin cậy cao; Sử dụng ngơn ngữ lập trình và
thuật tốn 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 cơng cụ tốn 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 cơng 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.
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 phục vụ công tác thu thập dữ liệu
nhân trắc ngành May là hệ thống đo gián tiếp kích thước cơ thể 2D đầu tiên tại
Việt nam.
2.
Xây dựng hệ công thức liên kết hai đường biên từ ảnh chụp mặt trước và mặt bên
hơng đảm bảo các kích thước vịng 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.
3
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:
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.
4
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 cơng thức tốn học để tính ra đại lượng cần đo.
X = F(a1, a2, ……..an)
(1.2)
Với X: Đại lượng cần đo
F(a1, a2,…an): kết quả đo
Phân loại phương đo cơ thể người được thể hiện ở hình 1.1
Phương pháp đo cơ thể
Phương pháp đo trực tiếp
Phương pháp đo gián tiếp
Phương pháp đo 3D
Phương pháp đo 2D
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 vịng và kích thước dài (Hình 1.2b).
5
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 vịng
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 cơng 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 tốn,
phần mềm tính tốn, mơ 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.
Phương pháp đo gián tiếp
Phương pháp đo 2D
Phương pháp đo 3D
Kỹ thuật
chiếu tia
Kỹ thuật
sóng siêu âm
Kỹ thuật
CNC
Chụp ảnh 2D
từ máy ảnh
Hình 1.3. Phân loại phương pháp đo gián tiếp
6
Chụp ảnh 2D
từ camera
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 tốn sẽ mơ 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 200, khoảng cách dang chân 20cm. Mẫu đo không mặc trang phục quá rộng
7
hoặc quá chật và phải để lộ các mốc đo. Màu sắc trang phục khơng q tối vì sẽ khơng
bắt ánh sáng, tóc khơng 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 cơng 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
Nhật Bản
Voxelan,
Hà Lan
Hamano
Đức
Vitronic
Mỹ
Vitronic
Anh
WB4,Cyber
Ý
TC2
Đức
WB4,Cyber
Mỹ
Vitronic
Đức
TC2
Nhật
Vitronic
Pháp
Vitronic
Trung Quốc Cyberware
Thái Lan
TC2NX16
Pháp
Vitronic
Đức
Vitronic
Tây Ban Nha Vitronic
Năm
Tuổi
1992-1994
1999-2000
1999-2000
1998-2000
1999-2002
2000-2001
2001
2002-2003
2002
2004-2007
2005-2006
2006
2006-2008
2007
2007-2008
2007-2008
7-90
18-65
14-80
18-65
16-90
18-65
16-70
18-65
50-80
18-89
5-70
18-71
16-60
70-100
6-87
12-70
8
Cỡ mẫu
Đối tượng
34000 nam, nữ
1255 nam, nữ
1500 nữ
2375 nam, nữ
11000 nam, nữ
801 nam, nữ
500 nữ
10500 nam, nữ
1300 nữ
6700 nam, nữ
11562 nam, nữ
2500 nam, nữ
13442 nam, nữ
400 nam,
13400 nam, nữ
9159 nữ
Tư thế/
số kích thước
2/178
2/130
3/84
3/57
2/130
2/130
2/10
2/130
2/84
2/115
2/217
2/55
1/140
2/85
4/43
3/95
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 sốt. Ngồi 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 3D của hãng TC2, 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 dị và máy vi tính. Đầu dị 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 cơng nghiệp
hàng khơng,... 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.
9
Hình 1.9a. Máy 3D-CMM Hình 1.9b. Máy đo tọa độ 3D Hình 1.9c. Đo 3D trên cánh
một đầu đo
CNC CAR Bapex hai đầu đo
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 cơng nghiệp tạo khn
mẫu, tạo hình như lấy mẫu sản xuất ơtơ, 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 13 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 q 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 hơng
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 q trình chụp.
Phương án bố trí ba thiết bị chụp ảnh cố định để chụp ảnh trực diện mặt trước, mặt bên
hơng 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, mơi trường, ít bị nhiễu trong quá trình xử lý ảnh. Tuy
kết quả tính kích thước khơng 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
10
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)=N4(p), trong đó số 1
là giá trị logic, N4(p) là tập 4 điểm lân cận của p (hình 1.11a) .
Các lân cận chéo: các điểm lân cận chéo ND(p)= (x+1,y+1); (x+1,y-1);
(x+1,y+1); (x-1,y-1) (hình 1.11b).
Tập kết hợp: N8(p)=N4(p)+ND(p) (hình 1.11c)
N4 (p)
ND (p)
N8 (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 N4(p).
11
Liên kết 8: hai điểm ảnh p và q nằm trong các lân cận 8 của p, tức q thuộc
N8(p).
Liên kết m (liên kết hỗn hợp): hai điểm ảnh p và q là liên kết m nếu q
thuộc N4(p) hoặc q thuộc ND(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: 28=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 khơng cịn 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 đ iểm ảnh
Mức xám
64
Sáng yếu
(Shadows)
(Midtone )
128
Trung bình
192
255
Sáng mạnh
(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:
12
