GB T 23698-2009 三维扫描人体测量方法的一般要求.pdf
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1、道昌ICS 13.180 A 25 和国国家标准主t-、中华人民GB/T 23698-2009 RH3DY-mumuoUJ叫阁。三维扫描人体测量方法的一般要求General requirements for 3-D scanning anthropometric methodologies 2009-11-01实施(ISO 20685: 2005 , MOD) 2009-05-06发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局中国国家标准化管理委员会戮码防伪,F,JIVJn GB/23698-2009 自次前言.1 引言.n I 范围-2 规范性引用文件.3 术语和定义.4 测量准确度.5 确
2、定三维扫描测量法准确度的研究设计.7 6 所需样本量的估计方法.8 附录A(资料性附录)减少三维扫描测量误差的方法参考文献.15图1X,Y,Z坐标系 4 图A.1扫描服实例.10 图A.2对头发的推荐处理方法. 10 图A.3立姿和坐姿11表1GB/T 5703中可由全身扫描仪测量的项目.5 表2GB/T 5703中可由头部扫描仪测量的项目.表3GB/T 5703中可由于部或足部扫描仪测量的项目.表4三维扫描测量值与传统测量值之间允许的最大差异.7 GB/T 23698-2009 前言本标准修改采用ISO20685: 2005(应用于国际兼容人体测量数据库的三维扫描方法)(英文版)。为与我国国
3、家标准GB/T5703-1999保持一致,本标准在采用国际标准时进行了修改,主要差异如下:一一-标准名称调整为三维扫描人体测量方法的一般要求); 一一3.5的注:用本标准采用的真值是指由人体测量专家使用传统测量仪器(如皮尺和卡尺)多次或多人测得的平均值。代替本标准采用的真值是指由熟练的人体测量专家使用传统测量仪器(如皮尺和卡尺)测得的值气一一一3.12用右眶下点代替左眶下点气一-3.21用在正中矢状平面上,枕部离眉间点最远的点代替头以法兰克福平面定位,头部在正中矢状平面上最向后的点;一一3.26用radialstylion代替飞tylion; 一一附录A.2.2用下面给出了推荐列表代替下面给出
4、了最小列表,并在列表中增加了肩端点、肩1甲骨下角点、枕后隆突点和肋骨最下点;一一附录A.2. 3用头后开有两孔的测量帽代替头后仅开一孔的测量帽气一一附录A.2. 4在立姿A中用掌心向内代替掌心向后,在立姿B中增加五指并拢,拇指自然外展,在立姿C中用但一手臂水平前伸,掌心向内代替但一手臂水平前伸,掌心向下。本标准的附录A为资料性附录。本标准由全国人类工效学标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位:中国标准化研究院、清华大学、北京航空航天大学、北京服装学院、航天医学工程研究所、航空医学研究所。本标准主要起草人:张欣、李志忠、冉令华、肖惠、王黎静、郑蝶、周前详、郭小朝、刘太杰。I G/T 2369
5、8-2009 引人体测量数据是许多标准的重要基础。有多种设备可用于人体尺寸数据的采集,其中三维扫描仪是一种相对较新的人体测量设备。三维扫描仪采集的人体体表三维点云数据可以应用于服装设计、汽车设计以及工程和医学领域。目前还没有在设计过程中使用三维点云数据的标准化方法。因此,许多用户从三维点云数据中提取一维数据。本标准关注的是三维扫描仪在采集设计所帘的一维人体尺寸数据方面的应用。现有的各类三维扫描系统拥有不同的技术基础。这其中包括立体摄影、超声波和光(激光、自光和红外线)等,而且软件处理扫描数据的方法也各不相同。此外,不同软件在提取与传统尺寸类同的尺寸数据时,其特征和性能也存在显著差异。三维扫描系
6、统可用于采集长度、围长等各类人体尺寸数据,但由于软硬件技术基础的不同,不同系统对同一个体的测量会存在明显差异,因此制定一个标准帮助用户判定三维系统是否符合他们的需求就显得极为重要。本标准旨在确保使用人体三维扫描仪测量GB/T5703中规定项目的一致性,以及从扫描中提取的数据能适用于GB/T22187规定的数据库。E GB/T 23698-2009 三维扫描人体测量方法的一般要求1 范围本标准规定了利用三维表面扫描系统采集人体体形数据的规则,以及利用三维表面扫描系统测量GB/T 5703中定义的能从三维扫描图像中提取的人体尺寸项目的规则。本标准不适用于测量标记点位置和(或)运动的设备。本标准主要
7、适用于人体全身扫描仪,但也同样适用于体段扫描仪(如头部扫描仪,手部扫描仪和足部扫描仪)。本标准预期用户包括利用三维扫描仪创建一维人体测量数据库的人,以及此类一维人体测量数据的使用者。尽管本标准并不针对三维扫描系统的设计师和制造商,但本标准有助于他们更好地满足那些建立和使用一维人体测量数据库的客户的需求。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T 5703 用于
8、技术设计的人体测量基础项目(GB/T5703-1999 , eqv ISO 7250 :1 996) GB/T 22187 建立人体测量数据库的一般要求(GB/T22187一2008,ISO15535:1996 , IDT) 3 术语和定义3. 1 下列术语和定义适用于本标准。三维three-dimensional 3D 采用3个两两正交的坐标轴的值表示空间点的形式,X,y,Z3个坐标值能给出空间内任何一个相关解剖点的准确位置。3.2 3.3 3.4 3.5 注:许多人体测量的长度值都可以通过解剖标志点的坐标计算出来。在计算围长时会需要一些额外的点。三雄人体扫描仪3-D body scanne
9、r 能生成数字数据的软硬件系统,这些数据能以三维的形式表现人体整体或部分的形态。三维处理软件3-D proc臼singsoftware 与三维扫描系统相关的操作系统、用户界面、程序、算法以及使用说明。三维扫描仪硬件3-D scanner hardware 三维扫描仪的物理组件和相关的计算机。准确度accuracy 测量值偏离真值的程度。注2本标准采用的真值是指由人体测量专家使用传统测量仪器(如皮尺和卡尺多次或多人测得的平均值.1 GB/T 23698-2009 3.6 3. 7 3.8 3.9 肩峰点acromion 肩甲骨外缘的最外倒点。GB/T 5703-1999, 2.2. 1J 解剖棕
10、志点anatomicaI landmarl( 人体上用于定义人体剖量项目的点。髓前上黯点anterior superior iliac spine 倍前上牒向前下方最突出的点。GB/T 5703-1999,附录A.2. 2. 6J 人体副量数据库antbropometric database 一组人的人体测量数据和人口统计学数据的记录集。GB/T 22187一2008,3.8J3. 10 颈雄点cervi.ca!e 第七颈推牒突尖端的点。GB/T 5703 1999 , 2.2. 5J 3. 11 会阴高crtch level 立姿时,耻骨联合下方的高。注:可采用水平直尺的上表面标记。3.12
11、 3. 13 3.14 3. 15 3.16 3. 17 2 法兰克福平面frnnkfurt plane 当头的正中矢状面保持垂直时,两耳屏点和右眶下点所构成的标准水平面。GB/T 5703-1999,2.2. 8J 眉闰点gHabeHa 在正中矢状面上两侧眉弓之间最前的点。GB/T 5703-1999, 2.2. 9J 暗暗点iliocristale 带脊向外最突出的点。眶下点infraorbitale 眼眶下缘的最低点。外躁最外点lateraB malleolus 排骨外躁最外点。肋骨最下点!owest rib 胸腔底部最低点。3. 18 3. 19 3.20 3.21 3.22 3.23
12、 3.24 3.25 额下点menton 下领额部在正中矢状面上的最下点。GB/T 5703-1999, 2.2. 16J 胸中点mesosternale 第3和第4胸肋骨之间中点的连线与正中矢状面的交点。GB/T 5703-1999, 2.2. 17J 乳头点nipple 乳头的中心点。枕后点opisthocranion 在正中矢状面上,枕部离眉间点最远的点。点云point c10ud 坐标空间内三维点的集合。注:点云是从3D扫描仪得到的原始数据,需将其转换到人体坐标系。挠骨茎突radial styloid 挠骨在腕部的隆突。可重复性repeatability 对同一样本两次不同测量的一致程
13、度。鼻梁点sellion 鼻根部的最凹点。GB/T 5703-1999 ,2.2. 19J 3.26 3.27 3.28 3.29 挠骨茎突点radial stylion 挠骨茎突的下端点。膜骨最上点suprapatella 膜骨最上点(膝盖骨。甲状软骨thyroid cartilage 颈前部最突出的软骨。GB/T 5703-1999 ,2.2. 28J 腔骨点tibiale 小腿腔骨内侧躁内上缘的最高点。GB/T 5703-1999 ,2.2. 29J GB/T 23698-2009 3 GB/T 23698-2009 3.30 3.31 头顶点top of head 头部以法兰克福平面定
14、位时正中矢状面上的最高点。GB/T 5703 1999 , 2.2.32J 耳屏点tragioJll 耳屏上切迹。GB/T 5703一1999,2.2. 30J 3.32 3.33 耳屏tragus 外耳道前面的小软骨组织。尺骨茎突点u!n盯styIiOI1l尺骨茎突的下端点。3.34 3.35 3.36 尺骨茎突ulnar styloirll 尺骨在腕部的隆突。冠状面vertica plrune 过身体的一点,垂直于正中矢状面的几何平面。X,y,Z坐标系X , y , z COOl:由r.atsyst:m 用于测量站姿或坐姿人体的坐标系,X为前后方向(矢状轴);Y为左右方向(横轴);z为上下
15、方向(纵轴),如图1所示。Y X 图1X,y,Z坐挥系注z研究者为了方便,在保持以上坐标轴方向不变的同时,会设立自己的坐标原点,并在数据库和相关报告中说明。4 GB/T 23698-2009 4 测量准确度4. 1 测量项目的选择为了能在国际兼容数据库中使用来自三维扫描仪的数据,尺寸定义应遵循GB/T5703的规定。但并不是所有测量项目都适合从三维扫描图像中提取。尤其是对全身扫描仪而言,由于分辨率的问题,人体较小部分的测量准确度可能达不到要求,例如手。针对不同类型扫描仪,表1到表3列出了相应的最佳测量项目。表中测量项目的数字标识与GB/T5703一1999一致。表1GB/T 5703中可由全身
16、扫描仪测量的项目测量项目GB/T 5703-1999 测量姿势身高4. 1. 2 B 眼高4. 1. 3 B 肩高4. 1. 4 B 肘高4. 1. 5 C 带前上棘点高,立姿4. 1. 6 B 会阴高4. 1. 7 B 腔骨点高4. 1. 8 B 胸厚,立姿4. 1. 9 A , B 体厚,立姿4. 1. 10 A , B 胸宽,立姿4. 1. 11 A 臀宽,立姿4. 1. 12 A 坐高(上体挺直)4.2.1 D 眼高,坐姿4.2.2 D 颈椎点高,坐姿4.2.3 D 肩高,坐姿4.2.4 D 肘高,坐姿4.2.5 D 肩肘距4.2.6 C 肘腕距4.2.7 C 肩宽(两肩峰点宽)4.2
17、.8 A , B 肩最大宽(两三角肌间4.2.9 A , B 两肘间宽4.2.10 D 臀宽,坐姿4.2.11 D 小腿加足高4.2.12 D 大腿厚4.2.13 D 膝高4.2.14 D 腹厚,坐姿4.2.15 D 乳头点胸厚4.2.16 B 臀-腹厚,坐姿4.2.17 D 前臂-指尖距4.4.5 C 5 G/T 23698-2009 表1(续副2项目GB/T 5703-1999 剖盐姿势臀-娼距4.4.6 D 臀-膝距4.4.7 D 颈国4.4.8 A.B 胸国4.4.9 A E要围4.4.10 A 腕围4.4.11 A 大腿围4.4.12 A 腿肚围4.4.13 A 注1:对于全身扫描仪
18、,根据所用扫描系统的类型,到2姿势可参照附录A.2. 4 注2:A、B、C、D4种姿势的具体含义详见附录A.2. 4 表2GlB/T 5703中可囱头部扫描仪副量的项目四量项目GB/T 5703一1999头*4.3.9 头宽4.3.10 形态面长4.3.11 头围4.3.12 头矢状弧4.3.13 耳屏间弧4.3.14 表3GlE/T 5703中可由手部或足部扫描仪副5的项目因5项目GB/T 5703-1999 手*4.3.1 1;,* 4.3.2 手宽4.3.3 食指长4.3.4 食指近位宽4.3.5 食指远位宽4.3.6 足长4.3.7 足宽4.3.8 4.2 棕准值人体很难测定,本标准从
19、制定目的出发,将传统测量结果作为利用三维图像测量的准确度标准,其中的传统测量应由人体测量专家来完成刃而呐。在实际测量中,宜使用第5章的测试方法来确定三维扫描测量所得数据和传统测量所得数据间的差异。如果该值低于表4中规定的阔值,那么此测量结果就可应用于GB/T22187规定的数据库。测量系统的结果报告应注明所提取数据的准确度。6 G/T 23698-2009 表4三维扫描副量值与传统副量值之间允许的最大差异由量项目类型体段长度,如臀-阻距身体高度,如肩高大国度,如胸围小围度,如颈国身体宽度,如臀宽身体厚度,如胸厚不含头发的头部尺寸含头发的头部尺寸手部尺寸足部尺寸5 确定三维扫描测量法准确度的研究
20、设计5. 1 概述平均差异战大值(见5.3) mm 5 4 9 4 4 5 1 2 1 2 本标准旨在确保三维系统测得的人体尺寸和GB/T5703传统方法测得的人体尺寸能够接近到足以互相替代的程度,这种替代不会影响以这些数据为基础的其他标准的有效性。附录A中的信息对达到此目的是十分有益的。为证明一个三维系统是否与本标准一致,必须进行验证研究。5.2 验证研究规程验证研究应包含所有由三维扫描测量法获取的GB/T5703项目。采集GB/T5703项目数据的三维扫描系统和数据提取系统必须一直采用一致的软硬件配置。传统测量的操作者必须是经过训练的专家,并有GB/T5703的使用经验。该测量员应在最近依
21、照GB/T 5703做过人体测量研究工作。最好由同一个人完成全部样本的测量。如果扫描前需要粘贴标记,那么标记点的定位应由传统测量的专家来完成。每个被测者应至少用扫描方法和传统方法各测量一次。为控制测量顺序的效应,应平衡扫描测量和传统测量的顺序。同一个人的身体尺寸会有暂时的变动,为了使误差最小化,测量应在一天内连续完成。5.3 样本量和被刮者的选择针对表4中的项,为确保样本量大小足以在95%置信度下检测出扫描测量方法和传统测量方法间的平均差异,必须进行统计效度分析,例如第6章给出的方法。建议测试样本量至少为40,如此可确保大围度尺寸(如胸围、腰围和臀围)在95%置信度下测试结果的有效性。测量这些
22、大围度尺寸,无论是传统方法还是三维方法都较为困难。验证研究所选的被测者应能近似反映三维测量目标人群的人体尺寸大小范围,以及他们的体形特征。如果人体测量调查对象包括男性和女性,那么验证研究所选的被测者就应包括同等数量的男性和女性。验证研究所选的被测者还应包含多种类型的体形,而不仅仅是具有平均身高和体重的人。如还需测量儿童,那么使验证研究所选被测者军盖调查目标人群的各个年龄段就极为重要。5.4 分桥步骤在数据采集完成后,应针对每一个测试样本的每一个测量项计算扫描测量值和传统测量值之间的差值(d=扫描值一测量值),以及这些差值的均值、标准差和95%置信区间。如果平均差值的95%置信区间在表4所给的范
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