Diamantart Logo

Metoda indirecta de masurare a corpului uman#1

Metoda indirecta de masurare a corpului uman

 

Majoritatea metodelor indirecte (noncontact) de măsurare a corpului sunt metode de scanare 3D. Aceste metode reconstruiesc corpul real în detaliu, în spațiul virtual. Evaluarea dimensională se face pe corpul virtual. 

1. Aspecte generale
 
Metodele de scanare 3D au stârnit interesul  multor specialisti dar și al artiştilor din domeniul artelor vizuale. In sectorul producţiei industriale sistemele de scanare 3D au contribuit la dezvoltarea unor tehnologii de fabricaţie puternic informatizate. Industria filmului, industria de automobile şi industria de confecţii precum și design-ul industrial, arhitectura şi chirurgia plastică reprezintă doar câteva domenii care au preluat noua tehnologie de vârf.
 
Sistemele de scanare 3D s-au dezvoltat in cadrul sistemului industrial, “Mass Customization”  care este consecinţa firească a globalizării producţiei mondiale odată cu creşterea exigenţelor consumatorilor. Acest sistem a condus la costuri reduse de producţie concomitant cu adaptarea producţiei de masă la cerinţele clientului.  
 
In prezent industria de confecţii, similar altor industrii, se confruntă cu problemele determinate de evoluţia preponderentă a  producţiei de serie. Productia de serie nu corespunde întocmai cerinţelor clienţilor din ce în ce mai exigenți. Feedback-ul industriei de confecţii a fost producţia în sistem individualizat/personalizat care a condus spre un nou concept specific domeniului, “No Trying-on Clothing”, îmbrăcăminte fără probă. 
 
Noul concept defineşte produsele de îmbrăcăminte realizate pentru corpul real, care satisfac complet cerinţele de confort şi estetice ale clientului, cerinţe rezolvate integral în etapa de proiectare. Cu alte cuvinte, aceste produse îmbracă corect corpul, cad firesc pe orice zonă de sprijin, fără încreţituri sau porţiuni strangulate, asigură libertate în mişcare, disimulează defectele corpului şi îi accentuează calităţile. La baza noului sistem stau sistemele de scanare 3D si de proiectare automată a produselor de îmbrăcăminte personalizate.
 
Direcţiile principale de utilizare a tehnicilor de scanare 3D, în industria de confecţii sunt următoarele :
 
monitorizarea populaţiei, prin măsurători antropo-morfologice în vederea elaborării standardelor specifice industriei de confecţii;
dezvoltarea sistemelor informatizate  de producție a confecțiilor personalizate care integrează scanere 3D, aplicații de proiectare automată a tiparelor,  aplicații virtual-try-on, etc.
 
Principala aplicaţie a tehnicii de scanare 3D din industria modei și confecțiilor este sistemul “Made-To-Measure”. In accepţiunea clasică MTM însemnă că un articol de îmbrăcăminte este produs special pentru o persoană care a fost măsurată manual. Prin dezvoltarea tehnicii de scanare 3D evaluarea dimensională se face automat si indirect pe corpul virtual.
 
Utilizând soluţii virtual-try-on, rezultatele activităţii de creație şi proiectare a modelului pot fi vizualizate înainte de confecționarea obiectului de îmbrăcăminte. Aplicațiile permit transformarea tiparelor în repere textile, asamblarea și vizualizarea lor în dinamică pe un avatar sau chiar pe corpul scanat. 
 
 
In perioada 208-209, în țara noastră s-au desfășurat  anchete antropometrice cu scanerul VITUS Smart XXL, aflat in dotarea INCDTP Bucuresti. Datele furnizate au fost utilizate la elaborarea standardelor SR 13544/2010 Dimensiunile corpurilor și mărimi de confecții pentru bărbați,  SR 13545/2010  Dimensiunile corpurilor și mărimi de confecții pentru femei.  
 
2. Principii privind tehnica scanării 3D
 
Scanarele 3D sunt instrumente foarte rapide de reconstrucție a unui obiect cu precizie ridicată. Spre exemplu pentru un obiect fix de 15 m înălțime se poate obține o precizie milimetrică. 
 
Scanarea corpurilor  vii  este mai dificil de realizat. In acest caz reușita unui proiect de scanare a corpului depinde in mare măsură de menţinerea imobilităţii corpului în timpul procesului de captare.Cea mai evidentă problemă este creată de imposibilitatea de a menţine nemișcat corpul fie şi pentru căteva zeci de secunde. Acesta este permanent supus mişcărilor imperceptibile produse de actul respiraţiei sau de contracțiile musculare.
 
Ca instrumente de lucru se folosesc: camere de captare a imaginii, senzori de lumină şi programe de reconstrucție a corpului. Dintre metodele de scanare 3D, cele mai frecvent utilizate sunt :
- Metoda de scanare cu lumină structurată-metoda fotogrametrică
- Metoda de scanare cu laser
 
La baza metodelor de scanare se află principiul triangulației, fig. 4  Corpul reconstituit, în spațiul virtual este inițial un nor de puncte. Principiul triangulației stabileşte locaţia fiecărui punct din acest nor. Punctul A marcat pe imaginea 1 şi punctual B marcat pe imaginea 2 sunt imagini (pe film sau CCD) ale aceluiaşi punct real. Aplicația de reconstrucție proiectează raze de lumină din cele două puncte  A şi B care se intersectează în spaţiu pentru a forma punctul 3D. Acest punct va avea o locaţie unică în spaţiu, caracterizată prin valorile X,Y,Z. Stabilirea locației punctului este posibilă deoarece aplicația de reconstrucție cunoaşte pozițiile captatorilor de imagine în raport cu obiectul real. Aplicația poate măsura puncte multiple, în principiu neexistând limite în acest sens. 
 
Deoarece o parte din informaţie se pierde în etapa de captare (în special cea de adâncime), lumea tridimensională nu se poate reconstrui complet dintr-o singură imagine, fig. 5. Teoretic, pentru a realiza reconstrucţia sunt necesare două imagini. Din nefericire captarea şi procesul de măsurare nu sunt perfecte și in ansamblu procesul de reconstrucţie tridimensională este imperfect. In concluzie, trebuie să facem mai multe capturi (cel puțin 3) şi să folosim informaţia suplimentară pentru a îmbunătăţii procesul.
 
Cu alte cuvinte, captatorii de imagine transformă realitatea tridimensională în imagini plane bidimensionale. Scanarea, în sensul cel mai larg inversează procesul de captare descris mai sus transformănd imaginile bidimensionale într-o lume tridimensională virtuală.
 
La final norul de puncte este îmbrăcat într-o plasă (mesh) poligonală. In funcţie de instrumentele specifice fiecărui program, plasa poligonală poate fi îmbracată în suprafeţe poligonale sau suprafeţe nurbs, fig.6.
 
3. Proiect de reconstrucţie 3D prin fotogrametrie 
 
Scanarea prin fotogrametrie este o metodă de scanare cu lumină structurată. Camerele de captare pot fi aparate de fotografiat digitale sau cu film, aparate video, sau camere WEB. Rezoluţia acestor aparate se alege în funcţie de precizia pe care dorim să o obţinem. Acurateţea metodei se măreşte de 10 ori in cazul implicării ţintelor codate, instrumente ce cresc considerabil precizia proiectelor obţinute prin referenţiere. O cameră digitală CANON PowerShot Pro1 cu rezoluţia 8 megapixels înseamnă o precizie de 1-2 mm, dacă se utilizează ținte codate, fig.7.
 
Proiectoarele de lumină structurată sunt utilizate pentru formarea unui reţele de puncte (ţinte) pe suprafaţa corpului. Contrastul accentuat dintre suprafaţa corpului şi gridul de puncte constituie una dintre condiţiile esenţiale ale reuşitei proiectului. Proiectoarele de puncte pot fi multimedia projector sau slide projector cu film de 35 mm. Alegerea diapozitivului se face în funcţie de cerinţele proiectului: mărimea zonei scanate, acurateţea şi gradul de detailiere, fig.7. 
 
Software-urile implicate în proiect sunt programe de fotogrametrie, modelare şi măsurare, care reconstruiesc corpul uman în spaţiul tridimensional. Literatura de specialitate recomandă următoarele softuri : ShapeCapture, Australis, Vstars, Polyworks, etc. Sistemele nominalizate necesită un computer Pentium IV, sub Windows 2000 sau XP. 
 
In cazul scanarii integrale a corpului real și evitării erorilor introduse de mișcarea corpului precum și de interferențele de lumină se utilizează cel puţin 12 captatori de imagine, poziționați după geometria ringului, fig. 8. Aparatele sunt declanşate fie simultan sau succesiv pe grupe de 4, în decurs de câteva secunde. Intervalul de 4 secunde este considerat limită în actul de menţinere a stării de nemişcare a corpului. Fenomenul de interferență a luminii poate fi evitat, dacă declanşarea proiectoarelor de lumină structurată se face succesiv pe grupe sau dacă se renunță la proiectoare și se utilizează un costum de scanare impregnat cu buline.
 
Figurile 9 prezintă un proiect de scanare 3D prin fotogrametrie, cu instrumente relativ simple.
 
 
4. Evaluarea antropo-morfologică a corpului scanat
 
Sistemele de măsurare automată a corpului virtual, măsoară peste o sută de dimensiuni în aproximativ 1-2 minute. Imaginile următoare evidențiază metoda de extragere complet automată  a dimensiunilor corpului, fig. 10. 
 
Pntru a evidenția avantajele metodelor indirecte de măsurare a corpului, în continuare sunt exemplificate căteva operații pentru evaluarea formei și dimensiunilor corpului, dificil de realizat pe corpul real, dar care sunt utile proiectantului şi designer-ului, fig. 11: încadrarea corpului în figuri geometrice reprezentative pentru stabilirea siluetei, secţionări pentru măsurarea indicatorilor morfologici şi studierea asimetriilor corpului, prelevarea unor dimensiuni, care  se măsoară cu dificulatate pe corpul real, etc.
 
 
 
Pentru detalii suplimentare va rugam sa accesati Contact.