Luận án Phân loại vóc dáng nam trung niên Thành phố Hồ Chí Minh ứng dụng xây dựng avatar trong phần mềm thiết kế trang phục 3D

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN MẬU TÙNG PHÂN LOẠI VÓC DÁNG NAM TRUNG NIÊN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ỨNG DỤNG XÂY DỰNG AVATAR TRONG PHẦN MỀM THIẾT KẾ TRANG PHỤC 3D Ngành: Công nghệ dệt, may Mã số: 9540204 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. TRẦN THỊ MINH KIỀU 2. PGS. TS. PHẠM THẾ BẢO Hà Nội – 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận án: “Phân loại vóc dáng nam trung niên Thành phố Hồ Chí Minh ứng dụng xây dựng Avatar trong phần mềm thiết kế trang phục 3D” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các thí nghiệm được tiến hành một cách nghiêm túc và khoa học trong quá trình nghiên cứu. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án trung thực khách quan và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu của tác giả khác. Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2023 Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án TS. Trần Thị Minh Kiều PGS. TS. Phạm Thế Bảo ThS. NCS. Nguyễn Mậu Tùng ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin được bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS. Trần Thị Minh Kiều và PGS.TS. Phạm Thế Bảo, những người thầy tâm huyết đã tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, truyền thụ cho tôi cảm hứng và phương pháp làm việc khoa học, và cùng đồng hành với tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Viện Dệt May - Da giầy và Thời trang, Bộ môn Công nghệ Dệt trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn các Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sĩ là chủ tịch hội đồng, phản biện, thư ký và ủy viên hội đồng đã dành thời gian quý báu để đọc, tham gia hội đồng chấm luận án với những góp ý cụ thể, bổ ích, giúp tôi hoàn thiện tốt hơn nội dung nghiên cứu của luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, Khoa Công nghệ May - Thời trang nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện giúp đỡ cho tôi có thời gian được học tập và hoàn thành luận án. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người thân yêu gần gũi nhất đã luôn động viên, san sẻ và gánh vác công việc, luôn tạo điều kiện tốt nhất để tôi yên tâm hoàn thành luận án. Trong quá trình thực hiện luận án không thể tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế. Tác giả rất mong nhận được ý kiến góp ý của các thầy cô và đồng nghiệp để luận án được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2023 Tác giả ThS. NCS. Nguyễn Mậu Tùng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................... vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ vii DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... ix 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 .............................. 2 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 .................................................................. 5 8. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN .................................................................................... 5 9. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN ...................................................................................... 5 CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN .............................................................. 6 1.1 Tổng quan về phân loại vóc dáng cơ thể nam giới ...................................... 6 1.1.1 Phương pháp xác định thông số kích thước cơ thể ............................................ 7 1.1.2 Phương pháp phân loại vóc dáng cơ thể người ............................................... 10 1.1.2.1 Phân loại vóc dáng theo đặc trưng hình dạng cơ thể ............................ 11 1.1.2.2 Phân loại cơ thể người theo các chỉ số tương quan kích thước cơ thể . 12 1.1.2.3 Phân loại vóc dáng theo phương pháp xử lý thống kê số liệu nhân trắc .......................................................................................................................... 15 1.2. Tổng quan về ứng dụng công nghệ 3D tạo mô hình 3D Avatar trong ngành công nghiệp dệt may ............................................................................ 19 1.2.1 Nghiên cứu xây dựng mô hình 3D sản phẩm từ dữ liệu quét 3D cơ thể người ...................................................................................................................................... 20 1.2.2 Xây dựng mô hình 3D bằng phương pháp nội suy toán học hay hồi quy từ dữ liệu quét 3D. ................................................................................................................ 22 1.2.3 Xây dựng mô hình 3D bằng phương pháp máy học từ dữ liệu quét 3D. ...... 24 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................................ 34 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 35 2.1 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 36 2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................. 36 iv 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu: ...................................................................................... 36 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu: .......................................................................................... 36 2.3 Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 36 2.4 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 36 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phân loại vóc dáng nam trung niên Thành phố Hồ Chí Minh .................................................................................... 37 2.4.1.1 Thu thập dữ liệu 3D và mô tả đặc trưng thống kê dữ liệu các kích thước cơ thể người ...................................................................................................... 37 2.4.1.2 Phân loại vóc dáng cho nam giới TP.HCM (18÷60 tuổi) ..................... 52 2.4.1.3 Phân loại vóc dáng cho nam trung niên TP.HCM (30÷60 tuổi) ........... 53 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu xây dựng mô hình 3D Avatar cơ thể người từ dữ liệu quét 3D theo vóc dáng nam trung niên Thành phố Hồ Chí Minh .................... 53 2.4.2.1 Thiết kế mô hình 3D bằng phương pháp nội suy. ............................... 53 2.4.2.2 Xây dựng Avatar 3D bằng phương pháp máy học chuyên sâu. ........... 60 2.4.2.3 May ảo Áo dài nam cho mô hình 3D Avatar nam trung niên TP.HCM .......................................................................................................................... 71 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................................ 72 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ....................................... 73 3.1 Kết quả bộ dữ liệu số đo 2D và 3D cơ thể người. ...................................... 73 3.2. Kết quả mô tả đặc trưng thống kê dữ liệu kích thước cơ thể ................... 76 3.2.1 Mô tả dữ liệu nhân trắc nam giới thành phố Hồ Chí Minh ............................. 76 3.2.2 Mô tả dữ liệu nhân trắc nam trung niên thành phố Hồ Chí Minh .................. 86 3.3 Kết quả phân loại vóc dáng và phân tích đặc điểm cơ thể ........................ 96 3.3.1 Kết quả phân loại vóc dáng nam giới thành phố Hồ Chí Minh ...................... 96 3.3.1.1 Kết quả phân tích nhân tố chính ........................................................... 97 3.3.1.2 Kết quả phân tích phân nhóm ............................................................... 98 3.3.1.3 Kết quả phân tích đặc điểm các dạng cơ thể nam giới Việt Nam tuổi 18÷60 ................................................................................................................ 98 3.3.1.4 Kết quả phân bố lứa tuổi theo từng nhóm vóc dáng ........................... 101 3.3.2 Phân loại vóc dáng nam trung niên thành phố Hồ Chí Minh ....................... 101 3.3.2.1 Kết quả phân tích nhân tố chính ......................................................... 101 3.3.2.2 Kết quả phân tích phân nhóm ............................................................. 103 3.3.2.3 Kết quả kiểm định ANOVA so sánh các phân nhóm từ dữ liệu nhân trắc nam trung niên TP.HCM tuổi 30÷60....................................................... 104 3.3.2.4 Kết quả phân tích đặc điểm vóc dáng và hình dạng cơ thể nam trung niên TP.HCM tuổi 30÷60 ............................................................................... 107 3.3.2.5 Phân tích đặc điểm hình dáng cơ thể theo nhóm độ tuổi trung niên .. 109 3.2.2.6 So sánh kích thước chủ đạo cơ thể của luận án này với các nghiên cứu khác cho nam giới Việt Nam. ......................................................................... 112 v 3.4 Kết quả xây dựng mô hình 3D bằng phương pháp nội suy ..................... 114 3.4.1 Kết quả xác định vị trí các mặt cắt ................................................................. 114 3.4.2 Kết quả xác định các điểm trọng yếu trên mỗi mặt cắt ................................. 115 3.4.3 Kết quả điều chỉnh các điểm trọng yếu trên mỗi mặt cắt tương ứng với số đo 2D ............................................................................................................................... 115 3.4.4 Kết quả xây dựng mô hình mặt cắt chỉnh từ các điểm trọng yếu trên mỗi mặt cắt bằng bài toán nội suy .......................................................................................... 117 3.4.5 Kết quả xây dựng mô hình nội suy từ các mặt cắt chỉnh trên các bộ phận của cơ thể.......................................................................................................................... 118 3.4.5 Kết quả đánh giá sai số xây dựng mô hình .................................................... 120 3.5 Kết quả xây dựng Avatar 3D theo phương pháp máy học chuyên sâu ... 122 3.6 Kết quả xây dựng mô hình 3D Avatar theo đa dạng vóc dáng nam trung niên TP.HCM ............................................................................................... 127 3.6.1 Nhận xét về phương pháp xây dựng mô hình 3D cơ thể người .................... 127 3.6.2 Mô hình 3D Avatar theo đa dạng vóc dáng nam trung niên TP.HCM ........ 128 3.7 Kết quả may ảo Áo dài theo vóc dáng nam trung niên TP.HCM ........... 132 3.7.1 Tạo Avatar 3D theo số đo ............................................................................... 132 3.7.2 Mô tả mẫu Áo dài thiết kế thử nghiệm và chọn vật liệu trong CLO3D ....... 132 3.7.3 Thiết kế bộ mẫu kỹ thuật theo công thức thiết kế áo dài nam ...................... 133 3.7.4 Kết quả may ảo, thử ảo và đánh giá độ vừa vặn trang phục trên CLO3D. .. 133 3.7.5 Kết quả bộ sản phẩm áo dài hoàn thiện với lựa chọn họa tiết và màu sắc. .. 135 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .......................................................................................... 136 KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN .................................................................................... 138 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ................................................................... 140 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..................... 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 142 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải thích 2D 2 chiều 3D 3 chiều ANN Artificial Neural Network ANOVA Analysis of Variance (Phân tích phương sai) BMI Body Mass Index (chỉ số khối lượng cơ thể) CAESAR Civilian American and European Surface Anthropometric Resource CP Control point CV Control vertex EP Edit point ISO International Standard Organisation LA Luận án LSTM Long short-term memory NC Nghiên cứu NURBS Non-Uniform Rational B-Spline OBM Original Brand Manufacturer (Nhà sản xuất thương hiệu gốc) ODM Original Designed Manufacturer (Nhà sản xuất thiết kế gốc) RNN Recurent Neural Network VHI Volume Height Index (Chỉ số thể tích – chiều cao) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TP. HCM Thành phố Hồ Chí Minh WHR Waist-to-hip ratio (Tỷ lệ eo – hông) vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Mốc đo ở phần cổ cơ thể và cách xác định. ................................................ 42 Bảng 2.2: Kích thước đo ở phần cổ trên cơ thể. .......................................................... 42 Bảng 2.3: Mốc đo ở phần vai cơ thể người và cách xác định. .................................... 43 Bảng 2. 4: Kích thước đo phần vai trên cơ thể. ........................................................... 43 Bảng 2. 5: Mốc đo trên phần ngực cơ thể và cách xác định. ....................................... 44 Bảng 2.6: Kích thước đo phần ngực cơ thể. ................................................................ 45 Bảng 2.7: Mốc đo trên các kích thước phần tay cơ thể và cách xác định. .................. 45 Bảng 2. 8: Kích thước đo phần tay trên cơ thể. ........................................................... 46 Bảng 2. 9: Mốc đo trên phần bụng cơ thể người và cách xác định. ............................ 46 Bảng 2.10: Kích thước đo phần bụng trên cơ thể. ....................................................... 47 Bảng 2.11: Mốc đo các kích thước trên phần mông cơ thể người và cách xác định... 48 Bảng 2.12: Kích thước đo phần mông trên cơ thể. ...................................................... 48 Bảng 2.13: Mốc đo trên phần chân cơ thể và cách xác định. ...................................... 49 Bảng 2.14: Kích thước đo phần chân trên cơ thể. ....................................................... 49 Bảng 2.15: Các kích thước được sử dụng trong nghiên cứu. ...................................... 51 Bảng 2.16: Các số đo cơ bản dùng để may áo. ............................................................ 55 Bảng 2.17: Các số đo cơ bản dùng để may quần. ........................................................ 55 Bảng 2.18: Bộ thông số đo cho mô hình 3D được xây dựng. ..................................... 55 Bảng 2.19: Số lát cắt cho mỗi vùng. ............................................................................ 58 Bảng 2.20: Tóm tắt dữ liệu hình ảnh quét 3D dùng để xây dựng mô hình 3D Avatar. ..................................................................................................................................... 61 Bảng 3.1: Thông số đo của 210 kích thước cơ thể người. ........................................... 74 Bảng 3.2: Bảng tổng hợp các biểu đồ phân phối chuẩn của các kích thước cơ thể của 1106 nam giới 18÷60 tuổi sống tại TP. HCM. ............................................................ 77 Bảng 3.3: Bảng mô tả dữ liệu thống kê kích thước cơ thể của 1106 nam giới 18÷60 tuổi sống tại TP. HCM. ....................................................................................................... 84 Bảng 3.4: Kết quả xác định hệ số Cronbach’s Alpha. ................................................. 87 Bảng 3.5: Bảng tổng hợp biểu đồ đường cong chuẩn và xác suất chuẩn của các kích thước cơ thể của 378 nam trung niên 30÷60 tuổi sống tại TP. HCM. ........................ 87 Bảng 3.6: Bảng mô tả dữ liệu thống kê kích thước cơ thể của 378 nam trung niên 30÷60 tuổi sống tại TP. HCM. ................................................................................................ 94 Bảng 3.7: Kết quả kiểm tra độ phù hợp của mẫu KMO và kiểm tra Bartlett’s. .......... 96 Bảng 3.8: Kết quả phân tích nhân tố chính. ................................................................ 97 Bảng 3.9: Kết quả kiểm định Independent-samples T-test của 2 nhóm. ..................... 98 Bảng 3.10: Bảng tỷ lệ phân bố các nhóm cơ thể lần lượt trong từng nhóm tuổi 18÷dưới 30 và 30÷60. .............................................................................................................. 101 Bảng 3.11: Kết quả kiểm tra độ phù hợp của mẫu KMO và kiểm tra Bartlett’s. ...... 101 Bảng 3.12: Kết quả phân tích nhân tố chính của dữ liệu nhân trắc nam trung niên TP.HCM. ................................................................................................................... 102 Bảng 3.13: Số lượng mẫu trong mỗi nhóm và tỷ lệ phần trăm trong mỗi nhóm. ..... 103 viii Bảng 3.14: Kết quả phân tích ANOVA của 5 nhóm vóc dáng nam trung niên TP.HCM. ................................................................................................................................... 104 Bảng 3.15: Kết quả phân tích tỷ lệ cơ thể của 5 nhóm cơ thể. .................................. 107 Bảng 3.16: Giá trị trung bình của kích thước chủ đạo và BMI của các nhóm tuổi. .. 110 Bảng 3.17: Phân bố tỷ lệ % vóc cơ thể của các nhóm theo chỉ số BMI. ................... 110 Bảng 3.18: Tổng hợp giá trị trung bình kích thước cổ. ............................................. 111 Bảng 3.19: Tổng hợp giá trị trung bình các kích thước phần bụng. .......................... 112 Bảng 3.20: So sánh kích thước chủ đạo của nam giới Việt Nam ở các thời kỳ. ....... 113 Bảng 3.21: Lỗi của các lát cắt chính.......................................................................... 120 Bảng 3.22: Lỗi của mô hình xây dựng 3D. ............................................................... 120 Bảng 3.23: Lỗi của các lát cắt chính sau khi tách dữ liệu bị lỗi. ............................... 121 Bảng 3.24: Lỗi của mô hình 3D được xây dựng sau khi tách dữ liệu bị lỗi............. 121 Bảng 3.25: Lỗi trung bình trên mỗi lát cắt chính trên dữ liệu huấn luyện của bộ dữ liệu nam và nữ (bộ dữ liệu đầy đủ) ................................................................................... 122 Bảng 3.26: Lỗi trung bình trên mỗi bộ phận của mô hình nam và nữ 3D sau khi kích hoạt mô hình CNN. Bộ thử nghiệm bao gồm các mẫu bị hư hỏng và không bị hư hại. Hai cột cuối cùng là giá trị trung bình của bộ kiểm tra bị hỏng và không bị hư hại. 125 Bảng 3.27 Lỗi trung bình trên mỗi phần của mô hình 3D nam và nữ trên bộ dữ liệu không bị hư hại trước và sau khi kích hoạt mô hình CNN. ....................................... 125 Bảng 3.28: Thời gian đào tạo và kiểm tra được tính trên các giá trị trung bình trên cả hai tập dữ liệu. ........................................................................................................... 126 Bảng 3.29: Bảng tổng hợp hình ảnh 5 Avatar theo 5 vóc dáng của nam trung niên TP.HCM được xây dựng từ luận án. ......................................................................... 130 Bảng 3.30: Bảng tổng hợp hình 5 Avatar theo 5 vóc dáng của nam trung niên TP.HCM được tạo ra từ phần mềm thiết kế CLO3D. ............................................................... 131 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hình ảnh mặc thử trang phục ảo ....................................................