Luận án Nghiên cứu mối quan hệ về khoảng cách trong không gian giữa cơ thể người và trang phục phục vụ thiết kế ba chiều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ THỊ THỦY NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ VỀ KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN GIỮA CƠ THỂ NGƯỜI VÀ TRANG PHỤC PHỤC VỤ THIẾT KẾ BA CHIỀU LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY HÀ NỘI, 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ THỊ THỦY NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ VỀ KHOẢNG CÁCH TRONG KHÔNG GIAN GIỮA CƠ THỂ NGƯỜI VÀ TRANG PHỤC PHỤC VỤ THIẾT KẾ BA CHIỀU NGÀNH: Công nghệ Dệt, May MÃ SỐ: 9540204 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. NGUYỄN THỊ THÚY NGỌC 2. PGS. TS. NGÔ CHÍ TRUNG HÀ NỘI, 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả các nội dung trong luận án “Nghiên cứu mối quan hệ về khoảng cách trong không gian giữa cơ thể người và trang phục phục vụ thiết kế ba chiều” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các thực nghiệm được tiến hành một cách cẩn thận, nghiêm túc và khoa học trong quá trình nghiên cứu. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án hoàn toàn trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu của tác giả khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày 29 tháng 9 năm 2023 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN THỊ THÚY NGỌC Tác giả luận án Đỗ Thị Thủy PGS. TS. NGÔ CHÍ TRUNG LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sự ghi nhận sâu sắc đến thầy cô hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Thi Thúy Ngọc và PGS.TS. Ngô Chí Trung đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Sự giúp đỡ, hỗ trợ và hướng dẫn của các thầy cô đã giúp tôi học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học. Tôi xin trân trọng cảm ơn Đại học Bách khoa Hà Nội, Ban đào tạo Sau đại học, Viện/khoa Dệt may Da giầy và Thời trang, các thầy cô đã tạo điều kiện thuận lợi và dành thời gian để đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành bản luận án này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi được tham gia học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Đây cũng là dịp để tôi cảm ơn các thầy cô giáo và đồng nghiệp thuộc khoa Công nghệ may & Thiết kế Thời trang, trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã luôn động viên, khích lệ trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án. Tôi xin cảm ơn gia đình và những người thân đã luôn bên tôi, ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Trong quá trình thực hiện luận án không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được góp ý của các thầy cô, đồng nghiệp và các nhà khoa học để luận án được hoàn thiện hơn. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, ngày 29 tháng 9 năm 2023 Tác giả luận án Đỗ Thị Thủy MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .................................................................. vii LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN ................................................................ 1 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN .................................................. 2 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ...................... 3 4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ................................................. 3 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ......................................... 3 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN ........................................................ 4 7. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN .......................................................... 4 8. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN ............................................................................ 5 9. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN .............................................................................. 5 CHƯƠNG 1 . NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ................................................................ 6 1.1 Mô hình mô phỏng cơ thể người ............................................................................... 6 1.1.1 Khái quát chung về quét ba chiều cơ thể người ..................................................... 6 1.1.2 Dữ liệu cơ thể người ba chiều ................................................................................ 7 1.2 Phương pháp thiết kế quần áo ba chiều ................................................................... 16 1.2.1 Phương pháp thiết kế mẫu mới quần áo ba chiều ................................................. 17 1.2.2 Phương pháp phát triển mẫu thiết kế ba chiều ..................................................... 21 1.2.3 Một số phần mềm thiết kế quần áo ba chiều ........................................................ 24 1.3 Khoảng không gian giữa bề mặt cơ thể người và quần áo ...................................... 25 1.3.1 Khái quát về khoảng không gian .......................................................................... 25 1.3.2 Tính toán và phân phối lượng dư thiết kế ba chiều .............................................. 28 1.4 Kết luận chương 1 ................................................................................................... 36 CHƯƠNG 2 . ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... 38 2.1 Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 38 2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 38 2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu .................................................................... 41 2.3.1 Xây dựng mô hình toán học để xác định khoảng cách hướng tâm giữa bề mặt cơ thể người và mặt trong áo .............................................................................................. 43 2.3.2 Thiết lập bộ dữ liệu khoảng cách hướng tâm từ bề mặt cơ thể người đến mặt trong áo và ứng dụng thiết kế trang phục ba chiều........................................................ 62 2.4 Kết luận chương 2 ................................................................................................... 72 CHƯƠNG 3 . KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ........................................ 73 3.1 Kết quả xây dựng mô hình toán học để xác định khoảng cách hướng tâm giữa bề mặt cơ thể người và mặt trong áo .................................................................................. 73 3.1.1 Kết quả tái tạo mô hình mô phỏng ba chiều cơ thể người .................................... 73 3.1.2 Mô hình toán học khoảng cách hướng tâm giữa bề mặt cơ thể người và mặt trong áo ....................................................................................................................... 86 3.2 Kết quả thiết lập bộ dữ liệu khoảng cách hướng tâm giữa bề mặt cơ thể người - mặt trong áo và ứng dụng thiết kế trang phục ba chiều...................................................... 114 3.2.1 Sự thay đổi của khoảng cách hướng tâm cho áo rộng tùy biến .......................... 114 3.2.2 Mô hình dự báo vùng áo tiếp xúc với bề mặt cơ thể người ................................ 115 3.2.3 Phân bổ kích thước cho vòng ngực, vòng eo, vòng gấu ..................................... 119 3.2.4 Mô hình ba chiều cho áo rộng tùy biến .............................................................. 124 3.2.5 Mô hình mô phỏng ba chiều khoảng không gian giữa bề mặt cơ thể và áo ....... 127 3.2.6 Kết quả ứng dụng bộ dữ liệu khoảng cách hướng tâm vào thiết kế trang phục ba chiều ..................................................................................................................... 129 3.3 Kết luận chương 3 ................................................................................................. 132 KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN ..................................................................................... 135 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ....................................................................... 137 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ...................... 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 139 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 3D ba chiều AIC Akaike Information Criterion (Chỉ số để lựa chọn giữa các mô hình thống kê) B-spline Basic spline (Đường cong cơ sở) C Hằng số tùy thuộc vào sai số α và β CAD Computer Aided design (Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính) CAM Computer Aided Manufacturing (Sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính) d Hiệu số ảnh hưởng ES Effect Size (Mức độ ảnh hưởng) GEA Girth Easy Allowance (Lượng dư chu vi) ISO International Organization for Standardization (Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế) KES - F Kawabata Evaluation System for Fabrics (Hệ thống đánh giá vải Kawabata) LASS Loughborough anthropometric shadow scanner (Máy quét hình bóng nhân trắc học Loughborough) LMG Viết tắt của tên ba nhà thống kê: Lindermann, Merenda, Gold (Thước đo mức độ quan trọng của từng biến trong mô hình toán học) N Cỡ mẫu cần thiết NURBS Non-Uniform Rational B-Spline R Ngôn ngữ lập trình R REA Radial Ease Allowance (Lượng dư hướng tâm) SD Standard Deviation (Độ lệch chuẩn) SfS Phương pháp Shape-from-Silhouette SGEA Segmental Girth Ease Allowance (Lượng dư chu vi phân đoạn) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam α Sai số loại 1 β Sai số loại 2 Chữ viết tắt/ Ký hiệu Giải thích DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Kết quả kiểm định mô hình phần thân ma-nơ-canh ...................................... 76 Bảng 3.2. Kết quả kiểm định của các lát cắt có chênh lệch < 0.5mm ........................... 78 Bảng 3.3. Kết quả kiểm định của các lát cắt có chênh lệch > 0.5mm ........................... 79 Bảng 3.4. Kết quả kiểm định của các lát cắt có trị số p > 0.05 ..................................... 79 Bảng 3.5. Tái tạo mô hình cơ thể người dùng cho nghiên cứu ..................................... 87 Bảng 3.6. Kết quả phân thành 16 nhóm lát cắt .............................................................. 92 Bảng 3.7. Kết quả phân thành 12 nhóm điểm ............................................................... 93 Bảng 3.8. Dữ liệu khoảng cách hướng tâm cho từng điểm tại các vùng điểm-lát cắt ... 97 Bảng 3.9. Lượng dư nửa vòng ngực ............................................................................ 108 Bảng 3.10. Lượng dư nửa vòng eo của áo tùy biến, mô hình và áo thực .................... 108 Bảng 3.11. Lượng dư nửa vòng gấu của áo tùy biến, mô hình và áo thực .................. 109 Bảng 3.12. Ma trận vùng khoảng cách hướng tâm của các áo và phân bổ hệ số xác định trong mô hình ...................................................................................................... 110 Bảng 3.13. Xu hướng tiếp xúc của áo với cơ thể người khi thay đổi độ rộng áo........ 116 Bảng 3.14. Lượng dư nửa vòng ngực của áo tùy biến, mô hình và áo thực................ 120 Bảng 3.15. Lượng dư nửa vòng eo của áo tùy biến, mô hình và áo thực .................... 121 Bảng 3.16. Lượng dư nửa vòng gấu của áo tùy biến, mô hình và áo thực .................. 121 Bảng 3.17. Phân bổ chiều dài biên dạng lát cắt đi qua ngực (lát cắt 141) .................. 122 Bảng 3.18. Phân bổ chiều dài biên dạng lát cắt đi qua eo (lát cắt 69) ......................... 123 Bảng 3.19. Phân bổ chiều dài biên dạng lát cắt đi qua gấu (lát cắt 1) ......................... 124 Bảng 3.20. Mô hình ba chiều các áo rộng tùy biến theo dữ liệu khoảng cách tính toán ..................................................................................................................................... 125 Bảng 3.21. Mô hình ba chiều khoảng không gian giữa bề mặt cơ thể và áo có lượng dư nửa vòng ngực là 35mm theo hướng dọc tại các điểm ................................................ 127 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Các mặt phẳng chính của cơ thể người [8] ...................................................... 8 Hình 1.2. Mô hình cơ thể người và các đặc trưng ngữ nghĩa phân đoạn [9]................... 9 Hình 1.3. Ba điểm đặc trưng chính và sáu phần ngữ nghĩa [20] ................................... 11 Hình 1.4 . Các lát cắt cơ bản và lát cắt ngực [5] ........................................................... 11 Hình 1.5. Hình dáng ma-nơ-canh tham số được kiểm soát bởi các lát cắt ngang [26] . 12 Hình 1.6. Các mặt phẳng cơ thể giải phẫu [28] ............................................................. 12 Hình 1.7. Đo khoảng cách [28] ..................................................................................... 12 Hình 1.8. Mô hình tính toán cho toàn bộ cơ thể [29]. ................................................... 13 Hình 1.9. Các mô hình được tính toán cho các hình dạng hông khác nhau [29]. ......... 13 Hình 1.10. Mô hình hình thái các đường viền chính [8] ............................................... 14 Hình 1.11. Mô hình hình thái các đường viền chính và thứ cấp [8].............................. 14 Hình 1.12. Các mảnh đắp đặc trưng nội suy [32] .......................................................... 14 Hình 1.13. Quá trình phát triển một hình thể chuẩn [33] .............................................. 14 Hình 1.14. Ví dụ về tạo mặt cắt ngang trung bình [33] ................................................. 15 Hình 1.15. Biến dạng bề mặt lát cắt [35] ....................................................................... 15 Hình 1.16. Khung thuật toán tạo mô hình áo ba chiều [49] .......................................... 17 Hình 1.17. Ma-nơ-canh và hệ thống đo ba chiều [50] ................................................... 18 Hình 1.18. Các điểm đo và bề mặt tái tạo tại vùng vừa vặn [50] .................................. 18 Hình 1.19. Ví dụ về mẫu quần áo ba chiều [50] ............................................................ 18 Hình 1.20. Mặt sau của váy ba chiều của một đối tượng điển hình [51] ...................... 18 Hình 1.21. Mặt sau của chiếc váy ba chiều được mặc trên cơ thể [51] ......................... 18 Hình 1.22. Biến dạng của mô hình cơ thể ba chiều bằng phương pháp biến dạng tự do [53] ................................................................................................................................. 18 Hình 1.23. Chuyển bề mặt cơ thể ba chiều thành mặt phẳng hai chiều [54] ................. 18 Hình 1.24. Mô hình bề mặt của nửa thân áo với các điểm và đường nét tương ứng [55] ....................................................................................................................................... 19 Hình 1.25. Thiết lập khung dây cơ bản theo các đặc trưng của cơ thể [56]. ................. 19 Hình 1.26. Phân phối lượng dư vòng ngực [56] ............................................................ 19 Hình 1.27. Quần áo có thể phát triển được bằng cách lắp ráp các vùng tam giác [56] . 19 Hình 1.28. Ví dụ cho thuật toán cắt lưới ba chiều [7] ................................................... 20 Hình 1.29. Định nghĩa mẫu thiết kế ba chiều (a) và hai chiều (b) [63] ......................... 20 Hình 1.30. Khung dây sau cùng của nửa bên phải cơ thể ảo [65] ................................. 21 Hình 1.31. Mẫu cuối cùng của áo cá nhân [65] ............................................................. 21 Hình 1.32. Quá trình tạo mẫu quần áo tùy chỉnh ba chiều [67] .................................... 22 Hình 1.33. Khoảng không gian giữa bề mặt cơ thể người và mặt trong của quần áo ... 26 Hình 1.34. Trực quan hóa lượng dư thiết kế ba chiều [12] ........................................... 26 Hình 1.35. Khoảng cách khác nhau giữa cơ thể và quần áo [94] .................................. 27 Hình 1.36. Giao điểm của đường pháp tuyến và đường cong của quần áo [98] ........... 27 Hình 1.37. Khoảng cách pháp tuyến giữa cơ thể người và quần áo [98] ...................... 27 Hình 1.38. Tính toán lượng dư hướng tâm ở vòng eo [98] ........................................... 28 Hình 1.39. Lương dư xuyên tâm cho phép ở vòng eo [98] ........................................... 28 Hình 1.40. Cách tính kích thước không gian theo đường pháp tuyến với bề mặt cơ thể [58] ................................................................................................................................. 28 Hình 1.41. Tính toán giá trị lượng dư không gian cổ tay (A), khuỷu tay (B) và bắp tay (C) [58] .......................................................................................................................... 29 Hình 1.42. Mô tả phương pháp đo khoảng không gian giữa cơ thể người và áo [99] .. 29 Hình 1.43. Lương dư thiết kế cho phép [99] ................................................................. 30 Hình 1.44.Một số phương pháp xác định lượng dư [101] ............................................. 30 Hình 1.45. Lượng dư cho phép trên các phân đoạn chu vi [101] .................................. 31 Hình 1.46. Phân phối lượng dư trên ngưc (BL), eo (WL), hông (HL) [103] ................ 32 Hình 1.47. Hình mặt cắt ngang ngực tập trung vào đường may bên sườn [104] .......... 32 Hình 1.48. Hình mặt cắt ngang ngực có lượng dư được phân bố cân bằng [104] ........ 32 Hình 1.49. Hình chiếu của mặt cắt ngang quần áo và cơ thể tương ứng [106] ............. 33 Hình 1.50. Sơ đồ giao diện hoạt động của chương trình [110] ..................................... 34 Hình 1.51. Thêm lượng dư vào eo và vai của áo [111] ................................................. 35 Hình 1.52. Khoảng cách D Text [112] .......................................................................... 35 Hình 2.1. Các vị trí nhân trắc trên cơ thể người ............................................................ 39 Hình 2.2. Các nút khâu đánh dấu vị trí nhân trắc trên áo trước khi quét 3 chiều .......... 39 Hình 2.3. Các nút khâu đánh dấu nổi gờ thu được sau khi quét 3 chiều ....................... 39 Hình 2.4. Bóng của mảnh băng dính trắng và dấu “+” đánh dấu vị trí nhân trắc trên bề mặt cơ thể người ............................................................................................................ 39 Hình 2.5. Mẫu thân trước và thân sau áo cơ bản được thiết kế bằng phương pháp phủ vải lên ma-nơ-canh phần thân cơ thể nữ giới ................................................................ 40 Hình 2.6. Đánh dấu các mốc đo trên ma-nơ-canh ......................................................... 44 Hình 2.7. Thiết bị quét cầm tay Artec Eva [116] .......................................................... 44 Hình 2.8. Các lát cắt chính và phụ ................................................................................. 46 Hình 2.9. Bề mặt kẻ (a) và nội suy Taylo thẳng (b) [117] ............................................ 47 Hình 2.10. Ma-nơ-canh thực ......................................................................................... 48 Hình 2.11. Đường spline đi qua 10 điểm ...................................................................... 48 Hình 2.12. Đường spline đi qua 15 điểm ............................................