Спосіб безконтактного вимірювання розмірних ознак фігури людини

Корисна модель відноситься до галузі легкої промисловості, а саме до способів безконтактного зняття мірок, необхідних для конструювання одягу як при індивідуальному, так і промисловому виробництві, а також при проведенні антропометричних досліджень з науковою метою. У даному випадку винахід дозволяє отримати усі необхідні для виготовлення одягу розміри тіла людини. Так, відомий спосіб безконтактного вимірювання прямих лінійних розмірних ознак фігури людини, що включає розмітку антропометричних точок на тілі людини та отримання фотографічних образів, використовуючи які, розраховують трьохмірні координати цих точок [1]. Основним недоліком описаного способу являється складність обладнання, сам процес зйомки, велика кількість математичних розрахунків та неможливість вимірювання обхватних розмірів. Найближчим по своїй суті і вибраним як прототип є спосіб безконтактного вимірювання зовнішній форми тіла людини [2]. Відомий спосіб полягає в тому, що використовують фотографічні образи фігури людини, знімають з них по антропометричним точкам проекційні розміри та враховуючи коефіцієнт масштабування, отримують лінійні розміри людини. Обхватні розміри вимірюють по периметру геометричної фігури, утвореній сукупністю прямолінійних та дугови х ділянок, довжину яких розраховують за допомогою проекційних розмірів. Недоліком цього способу можна вважати відсутність рекомендацій, що до отримання коефіцієнта масштабування, велику кількість математичних розрахунків , необхідних для отримання будь якого обхватного розміру, що веде до зниження точності кінцевого результату. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити цей спосіб шляхом розробки алгоритму отримання коефіцієнта масштабування та виведення простої математичної формули, яка дозволяє визначити обхватні розміри тіла людини з більшою точністю, знизивши при цьому витрати часу на обробку даних. Поставлену задачу досягаємо тим, що фігуру людини фотографують при тих же умовах, що описані в прототипі, а саме: попереду, збоку, позаду. Фотокамеру розміщують перпендикулярно базису фотографування приблизно на рівні талії. На відміну від прототипу, відстань між фотографованою людиною та фотоапаратом порівняну з ростом людини, вважаємо мінімальною, а не рекомендованою, бо чим більша відстань між фотографованою людиною та фотоапаратом, тим менші викривлення лінійних розмірів, пов'язаних з властивостями оптики. Тоді найбільш сприятливі умови зйомки при визначенні розмірів фотографованого предмета досягають при максимально можливій відстані між фотокамерою та об'єктом зйомки, причому зображення предмета займає більшу частину фотоносія, що в сучасних ци фрових фотоапаратах можливо при зміні фокусної відстані об'єктива (zoom). Отримавши фотографічні образи та використавши такі програмні продукти, як Photoshop, Illustrator або CorelDRAW визначаємо реальні лінійні розміри людини використовуючи коефіцієнт масштабування. Для цього поруч з фотографованою людиною розташовуємо контрольний об'єкт (наприклад, квадрат паперу розміром 10´10см.), з яким порівнюємо усі інші об'єкти. Можливості вказаних програмних продуктів дозволяють обрати контрольний об'єкт за одиницю вимірювання і вказавши його реальні розміри отримаємо на екрані комп'ютера, поруч з вимірюваним фотографічним проекційним розміром, реальні лінійні розміри людини. Відомо, що людська фігура являє собою сукупність складних геометричних тіл. Її можна вподібнити поставленим один на одного усіченим конусам, у підстава х яких лежать складні розтини. Для спрощення обчислень будемо вважати що ці розтини (обхватні розміри) мають форму правильного еліпсу. Різницю між довжиною периметру еліпса та периметром реальної фігури можна подати як помилку вимірювань, однак ця помилка не перевищує середньоквадратичного відхилення при багатократних контактних вимірюваннях цього параметру. На Фіг.1 зображено фотографований об'єкт у вигляді еліпса, розташованого в плоскості х, у , а напрям зйомки вздовж осі х. Тоді можливо з достатнім ступенем точності виміряти більший діаметр еліпса а, як проекційний розмір при зйомці попереду або позаду та менший діаметр b - проекційний розмір при зйомці в профіль, отриманий при повороті об'єкта на 90° при незмінному напряму зйомки. Слід зауважити, що необхідність зйомки, і попереду й позаду обумовлена наявністю деяких розмірів, які знімають позаду. Запишемо рівняння еліпса в Декартові системі координат як x2 2 b1 y2 b a = 1 де b 1 = , a 1 = , 2 2 2 a1 тоді можливо обчислити довжину периметра еліпса L: + ò L = dl, dl = dx2 + dy 2 Визначивши рівняння еліпса в параметричній формі x=b1cosj, y=a1sinj отримаємо 2p L= 1 ò2 b 2 sin 2 j + a2 cos 2 jdj = 2 0 p 2 ò b 2 sin 2 j + a2 cos 2 jdj 0 p 2 L = 2a або k2 = 2 2 1 - k sin jd j , 0 2 a - b2 a2 де k = 1 ò =1 b2 a2 , b2 a 2 - модуль еліптичного інтегралу другого роду. Позначивши E(k, j) = p 2 ò æ 1 2 ç1 k 22 ö ÷ ÷ ÷ 2ç 1× 3 1 × 32 × 5 4 6 ÷ ç - 2 2 k - 2 2 2 k - ×× ×÷ è 2 ×4 2 ×4 ×6 ø pç 1 - k 2 sin 2 j dj = ç 0 [3] отримали повний еліптичний інтеграл другого роду. Обмежившись першими трьома членами розкладу b інтеграл, обчислимо довжину периметра еліпса для будь яких співвідношень a с достатньою для практичних застосувань ступенем точності. Таким чином обхватні розміри розраховують по формулі: L = а · L1 , æ k2 3 4ö L1 = p × ç1 k ÷ ç 4 64 ÷ è ø - коефіцієнт обхватних розмірів. де Дугові розміри (наприклад, ширина спини) обчислюються за допомогою той самої формули, враховуючи тільки те, що потрібна половина периметру еліпса. b Залежність довжини периметра еліпса від деяких значень a представлена в таблиці 1. Таблиця 1. b a 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 L1 2,2197 2,2244 2,23 2,2365 2,2437 2,2519 2,2608 2,2706 2,2813 2,2927 b a 0,3 0,32 0,34 0,36 0,38 0,4 0,42 0,44 0,46 0,48 L1 2,3049 2,318 2,3318 2,3464 2,3618 2,3779 2,3948 2,4125 2,4308 2,4499 b a 0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,6 0,62 0,64 0,66 0,68 L1 2,4697 2,4902 2,5146 2,5331 2,5555 2,5786 2,6023 2,6265 2,6514 2,6768 b a 0,7 0,72 0,74 0,76 0,78 0,8 0,82 0,84 0,86 0,88 L1 2,7027 2,7292 2,7561 2,7835 2,8114 2,8398 2,8685 2,8976 2,9271 2,9569 Застосування розробленої таблиці практично виключає самостійні розрахунки або використання спеціальних комп'ютерних програм. Це дозволяє отримати усі необхідні для виготовлення одягу розміри, маючи фотографічні образи людини в трьох проекціях. Таким чином, пропонований спосіб дає більшу точність при отриманні обхватних розмірів людини , знизивши при цьому витрати часу на обробку даних. Джерела інформації: 1. А.с. №2264768С1. RU. Способ бесконтактного измерения прямых линейных размерных признаков фигуры человека / Раздомахин Н.Н., Басуев А.Г., Калитеевский НА., Сурженко Е.Я.(RU); 05.07.2004; Опубл. 27.11.2005 Бюл. №33. 2. А.с. №2211652С2. Ru. Способ бесконтактного измерения внешней формы тела человека / Кривобородова Е.Ю, Покровская О.В. (RU); 2001.07.26; Опубл. 2003.09.10. 3. Дбайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. -М.: Наука, 1966.-154с.