本文件规定了使用三维表面扫描系统采集人体体形数据的规则，以及使用三维表面扫描系统测量GB/T 5703—2023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；给出了用于获取人体形状数据和人体尺寸的三维表面扫描系统的测试规程。 本文件适用于人体全身扫描仪和体段扫描仪(如头部扫描仪、手部扫描仪和足部扫描仪)。本文件适用于在单一视图中进行人体测量的人体扫描仪。当评估手持式扫描仪时，操作人员自身可能会对总体误差产生影响。当被评估系统中的目标对象有旋转时，可能会产生运动伪像，这也会影响总误差。 本文件给出的标记点位置识别可重复性评估测试规程适用于由人体测量学家确定的标记点，不适用于由点云软件自动计算的标记点位置。 本文件不适用于测量单个标记点位置和(或)运动的设备。 本文件预期用户包括利用三维扫描仪创建一维和三维人体测量数据库的人、人体测量数据的使用者、三维扫描仪的设计师和制造商。

ICS13.180
CCSA25
中华人民共和国国家标准國
GB/T23698—2023
代替GB/T23698—2009
三维扫描人体测量方法的一般要求Generalrequirementsfor3-D scanning anthropometricmethodologies(IsO 20685-1:2018,3-D scanning methodologiesforinternationally compatibleanthropometricdatabasesPart1:Evaluationprotocolforbodydimensionsextracted from 3-D body scans,and Iso 20685-2:2015,Ergonomics3-D scanning methodologiesforinternationally compatibleanthropometricdatabases—Part2:Evaluation protocolofsurfaceshapeand repeatability ofrelativelandmark positions,NEQ)2023-05-23发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-12-01实施
GB/T23698—2023
1范围
2规范性引用文件
3术语和定义
4测量准确度
4.1测量项目的选择
4.2标准值
5确定三维扫描测量法准确度的效度研究设计5.1通则
5.2验证研究规程
5.3样本量和被测者的选择
5.4分析步骤
5.5效度研究报告
6所需样本量的估计方法
7表面形状测量评估测试规程
7.1通则
测试球
7.3测试程序
8标记点位置可重复性评估测试
8.1通则
测试对象
标记点
测试程序
9缺失区域评估
受试者招募
姿势控制与测量
评估程序
9.5测试报告
附录A(资料性)
附录B (资料性)
附录C (资料性)
附录D (资料性)
附录E (资料性)
参考文献
减少三维扫描测量误差的方法
测试球示例
测试和报告示例
同时叠加10次扫描所得的标记点坐标数据缺失区域评估报告示例
GB/T 23698—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T23698—2009《三维扫描人体测量方法的一般要求》，与GB/T23698—2009相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：一更改了规范性引用文件（见第2章，2009年版的第2章）；一删除了“肩峰点”“前上棘点”等24个术语，改为直接引用GB/T5703一2023中相应的术语,并增加了“球形测量误差”“球形离差”“径向距离标准差”和“直径测量误差”四个术语(见第3章，2009年版的第3章）；
一增加了三维扫描测量值和测量真值间差值的95%置信区间的计算方法和示例（见5.4）；一增加了“表面形状测量评估测试规程”一章(见第7章）；一增加了“标记点位置可重复性评估测试”一章(见第8章）；一增加了“缺失区域评估”一章(见第9章）；一删除了推荐标记的解标记点中的“乳头点”“甲状软骨点”“肩端点”和“肩胛骨下角点”（见2009年版的附录A.2.2）；
一增加了资料性附录“测试球示例”（见附录B）；一增加了资料性附录“测试和报告示例”（见附录C）；一增加了资料性附录“同时叠加10次扫描所得的标记点坐标数据”（见附录D）；一增加了资料性附录“缺失区域评估报告示例”（见附录E）。本文件参考ISO20685-1:2018《应用于国际兼容人体测量数据库的三维扫描方法第1部分：从人体三维扫描中提取人体尺寸数据的评估规程》和ISO20685-2:2015《人类工效学应用于国际兼容人体测量数据库的三维扫描方法第2部分：表面形状和相关标记点位置可重复性的评估规程》起草，一致性程度为非等效。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国人类工效学标准化技术委员会(SAC/TC7)提出并归口。本文件起草单位：中国标准化研究院、北京津发科技股份有限公司、江苏吉彤服装有限公司、深圳维塑智能科技有限公司、空军军医大学空军特色医学中心、浙江优亿医疗器械股份有限公司、东华大学、浙江乔顿服饰股份有限公司、中国人民解放军军事科学院防化研究院。本文件主要起草人张欣、冉令华、赵起超、刘太杰、呼慧敏、董孝鹏、杨少毅、郭小朝、李卫平、郑嵘、沈应琴、郑晓慧、王瑞、赵鹤、罗玲、王中婷、褚智威、杨荣辉、吴海媚。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：—2009年首次发布为GB/T23698—2009;一本次为第一次修订。
GB/T23698—2023
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。通过三维点云创建的数字人体模型可被运用到与技术设计相关的各种应用中。目前尚未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使用。不同应用对人体测量数据有不同的质量要求，对三维扫描人体测量质量的控制极为重要。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、白光和红外线）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。不同系统提取标记点位置的方法不尽相同。在某些系统中，人体测量学家确定位置后，在对应位置粘贴标记贴纸，扫描仪系统即可据此计算出相应标记点的位置；其他一些系统则可以通过表面形状数据自动计算得出标记点的位置。标记点位置判断的准确性，对于扫描提取一维测量数据和基于这些标记点创建的数字人体模型的质量至关重要三维扫描系统可用于采集长度、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。
本文件旨在确保使用人体三维扫描仪测量GB/T5703一2023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《建立人体测量数据库的一般要求》规定的数据库。本文件可为三维扫描仪用户和供应商之间，以及三维人体测量数据库提供者和数据用户之间就人体扫描仪性能达成协议提供基础。
1范围
三维扫描人体测量方法的一般要求GB/T 23698—2023
本文件规定了使用三维表面扫描系统采集人体体形数据的规则，以及使用三维表面扫描系统测量GB/T5703一2023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；给出了用于获取人体形状数据和人体尺寸的三维表面扫描系统的测试规程。本文件适用于人体全身扫描仪和体段扫描仪（如头部扫描仪、手部扫描仪和足部扫描仪）。本文件适用于在单一视图中进行人体测量的人体扫描仪。当评估手持式扫描仪时，操作人员自身可能会对总体误差产生影响。当被评估系统中的目标对象有旋转时，可能会产生运动伪像，这也会影响总误差。本文件给出的标记点位置识别可重复性评估测试规程适用于由人体测量学家确定的标记点，不适用于由点云软件自动计算的标记点位置。本文件不适用于测量单个标记点位置和(或）运动的设备。本文件预期用户包括利用三维扫描仪创建一维和三维人体测量数据库的人、人体测量数据的使用者、三维扫描仪的设计师和制造商。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T5703一2023用于技术设计的人体测量基础项目3术语和定义
GB/T5703一2023界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
三维three-dimensional;3-D
采用三个两两正交的坐标轴的值表示空间点的形式，X，Y,Z三个坐标值能给出空间内任何一个相关解部点的准确位置。
注：许多人体测量的长度值都可以通过解剖标记点的坐标计算出来。在计算围长时会需要一些额外的点。3.2
三维人体扫描仪3-Dbodyscanner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。三维扫描仪软件3-Dscannersoftware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 scannerhardware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。
GB/T236982023
注：本文件采用的真值是指由经验丰富的人体测量专家用传统测量仪器(如皮尺和卡尺)多次或多人测得的平均值。
解剖标记点anatomicallandmark人体上用于定义人体测量项目的点。3.7
人体测量数据库anthropometricdatabase一组人的人体测量数据和人口统计学数据的记录集。3.8
点云pointcloud
坐标空间内三维点的集合。
注：点云是从3-D扫描仪得到的原始数据，需将其转换到人体坐标系。3.9
可重复性
repeatability
对同一样本两次测量的一致程度。3.10
X,Y.Zcoordinatesystem
X,Y,Z坐标系
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为上下方向(纵轴）。(见图1)
注：研究者为了方便，在保持以上坐标轴方向不变的同时，会设立自已的坐标原点，并在数据库和相关报告中说明。图1X,Y,Z坐标系
球形测量误差
errorofsphericalform measurement高斯径向距离上的误差，由测试球体上测量数据点的最小二乘拟合确定。注：球形测量误差与人体扫描仪的性能以及测试球体的圆球度有关。3.12
球形离差
Esphericalformdispersionvalue包含了n%测量数据点的球壳的最小厚度。（见图2中的右图）注：n%一般为90%。
径向距离标准差standarddeviationofradialdistances测量数据点到最佳拟合球体径向距离的标准差。注：径向距离标准差是判断球形测量误差的指标，与球形测量误差密切相关(90%）。3.14
直径测量误差
errorofdiametermeasurement
GB/T23698—2023
用测试球体上的测量数据点以最小二乘法拟合而得的球体直径(见图2中的左图）与测试球体校准直径间的差值。
标引序号说明：
1一最佳拟合球体；
2一球形离差(n);
3一最佳拟合球体的中心；
d一最佳拟合球体的直径；
测量数据点到最佳拟合球体中心的径向距离。注：球形离差(n）表示右图阴影区域的径向厚度，其中包含了n%的测量数据点。球形离差(n）值的计算方法：用测量数据点距最佳拟合球体中心径向距离的第[n+100-n)/2]百分位数减去(100-n)/2百分位数。图2
测量准确度
测量项目的选择
直径测量误差与球形离差
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/T5703一2023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，人体较小部位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至表3列出了相应的最佳测量项目。表中测量项目的数字标识对应GB/T5703一2023的章条号。表1GB/T5703—2023中可由全身扫描仪测量的项目测量项目
GB/T5703—2023
章条号
测量姿势
GB/T23698—2023免费标准下载网bzxz
1GB/T5703一2023中可由全身扫描仪测量的项目（续）表1
测量项目
前上棘点高，立姿
会阴高
胫骨点高
胸厚,立姿
体厚，立姿
胸宽,立姿
臀宽，立姿
坐高（上体挺直）
眼高，坐姿
颈椎点高，坐姿
肩高,坐姿
肘高,坐姿
肩肘距
肘腕距
肩宽(两肩峰点宽）
肩最大宽(两三角肌间）
两肘间宽
臀宽,坐姿
小腿加足高
大腿厚,坐姿
膝高,坐姿
腹厚,坐姿
乳头点胸厚
臀一腹厚,坐姿
前臂一指尖距
臀一胸距
臀一膝距
大腿围
腿肚围
GB/T 5703—2023
章条号
注：A、B、C、D四种姿势的具体含义详见附录A的A.2.4。4
测量姿势
形态面长
头矢状弧
耳屏间弧
手宽(掌部）
食指长
食指近位宽
食指远位宽
4.2标准值
GB/T5703一2023中可由头部扫描仪测量的项目测量项目
GB/T23698—2023
GB/T5703—2023
章条号
GB/T5703—2023中可由手部或足部扫描仪测量的项目表3
测量项目
GB/T 5703—2023
章条号
由于人体很难被测定，机械工具的测量准确度标准并不适用于人体测量。本文件将传统手工测量结果作为利用三维图像测量的准确度标准，其中的传统手工测量应由具有多年人体测量经验的人体测量专家利用GB/T5703一2023中的方法来完成。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手工测量所得数据间的差异。如果该差异值低于表4中规定的阈值，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。表4三维扫描测量值与传统测量值之间允许的最大差异测量项目类型
体段长度，如臀-距
身体高度，如肩高
大围度，如胸围
小围度，如颈围
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
最大均值差异(见5.4)
GB/T23698—2023
5确定三维扫描测量法准确度的效度研究设计5.1通则
本文件旨在确保三维扫描人体测量结果和GB/T5703一2023传统手工测量结果间的一致性，其差异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文件一致，应进行验证研究。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/T5703一2023项目。采集GB/T5703一2023项目数据的三维扫描系统和数据提取系统应一直采用一致的软硬件配置。完成传统测量的测量员应是经过训练的专家，并有GB/T5703一2023的使用经验。该测量员应在最近依照GB/T5703一2023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。为控制测量顺序的影响，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，测量应在同一日内连续完成。
5.3样本量和被测者的选择
针对表4中各项，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，应进行统计功效分析，例如第6章给出的方法。测试样本量宜至少为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覆盖调查目标人群的各个年龄段就极为重要。5.4分析步骤
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（8一扫描值-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所给的范之内那么就能认为与GB/T57032023中的方法相比，三维系统的测量结果与其是一致的，所得数据可以用于以GB/T5703一2023为基础的其他标准。表5给出了如何分析测试数据和如何判定的示例。应对每一个测试样本计算扫描测量值和传统测量值之间的差值，再计算差值的均值和标准差，然后计算95%置信区间。置信区间是差值均值、差值标准差、置信度和样本量的函数。置信区间的上下限按式(1)和式(2)计算。1.96
式中：
x一均值；
s一标准差；
N一样本量。
.（1）
...(2)
GB/T23698—2023
接着按测量项目类型在表4中选择标准限值。表5中的身高属于表4身体高度类型，其限值为4mm。在这例子中身高的95%置信区间的上下限都小于4mm，因此三维扫描测量值足够接近测量真值，可收入人体测量数据库中。对于第二个测量项目手长有与之不同的判定结果。表4中要求手长95%置信区间的上下限小于1mm，但手长95%置信区间的上限计算值大于1mm。在这种情况下，三维扫描测量所得的手长不能纳入人体测量数据库中。
表5测试数据示例、计算和判定
样本量
标准差
置信区间下限
置信区间上限
最大允许误差
三维扫描测量值
5.5效度研究报告
手工测量值
可接受
三维扫描测量值
手工测量值
不可接受
效度研究报告应予以公布，或包含在三维数据库的人体测量调查报告中。效度研究报告应包含下列信息：
被测者的人口统计数据(如年龄、性别)和人体测量数据(如身高、体重）；一传统测量和扫描测量的测量条件，包括测试样本的着装，人体测量标记点和测量姿势；待验证三维扫描测量系统的名字和其他相关描述，包括三维扫描仪硬件型号和三维扫描仪软件版本号；
一使用传统方法和扫描方法测量的每一项人体尺寸的均值、标准差和样本量；一每项人体尺寸扫描测量值和传统测量值之间差值的均值、标准差、样本量和95%置信区间。6所需样本量的估计方法
为保证扫描测量和传统测量的比较在统计上有效，测试样本量的大小应能在95%的置信度和0.05(或更高）的显著性水平下检测出表4各项的平均差值。假设扫描测量和传统测量之间差值的观测值成正态分布，单样本差异检验所需的最小样本量n按照公式(3)计算：
n=× (1.96+ 1.65)2
..（3）
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