ISO 20685-1:2018

3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases - Part 1: Evaluation protocol for body dimensions extracted from 3-D body scans

This document addresses protocols for the use of 3-D surface-scanning systems in the acquisition of human body shape data and measurements defined in ISO 7250-1 that can be extracted from 3-D scans. While mainly concerned with whole-body scanners, it is also applicable to body-segment scanners (head scanners, hand scanners, foot scanners). It does not apply to instruments that measure the location and/or motion of individual landmarks. The intended audience is those who use 3-D scanners to create 1-D anthropometric databases and the users of 1-D anthropometric data from 3-D scanners. Although not necessarily aimed at the designers and manufacturers of those systems, scanner designers and manufacturers can find it useful in meeting the needs of clients who build and use 1‑D anthropometric databases.

Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les bases de données anthropométriques compatibles au plan international — Partie 1: Protocole d'évaluation des dimensions corporelles obtenues à l'aide de scanners 3D

Le présent document concerne les protocoles d'utilisation des systèmes d'exploration à l'aide de scanners de surface 3D permettant de collecter des données sur la forme du corps humain et les mesurages définis dans l'ISO 7250‑1. La majeure partie de la présente Norme internationale concerne les scanners pour le corps entier, mais elle s'applique également aux scanners limités à une partie du corps (scanners pour la tête, scanners pour la main, scanners pour le pied). Elle ne s'applique pas aux instruments qui mesurent l'emplacement et/ou le déplacement de repères individuels. La présente Norme internationale s'adresse aux utilisateurs des scanners 3D pour créer des bases de données anthropométriques 1D, et aux utilisateurs de données anthropométriques 1D issues de scanners 3D. Elle ne s'adresse pas nécessairement aux concepteurs et fabricants des systèmes, cependant, les concepteurs et fabricants de scanners peuvent la trouver utile si elle satisfait aux besoins de leurs clients qui élaborent et utilisent des bases de données anthropométriques 1D.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 30-Oct-2018
• ICS: 13.180 - Ergonomics
• Technical Committee: ISO/TC 159/SC 3 - Anthropometry and biomechanics
• Drafting Committee: ISO/TC 159/SC 3 - Anthropometry and biomechanics
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 25-Oct-2024
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Revises: ISO 20685:2010 - 3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases
• Effective Date: 02-Nov-2013

Overview

ISO 20685-1:2018 - "3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases - Part 1" - is an evaluation protocol for extracting one‑dimensional (1‑D) anthropometric measurements from 3‑D body scans. It defines protocols and validation procedures to ensure measurements derived from 3‑D point clouds are comparable to traditional anthropometric measurements defined in ISO 7250‑1. The standard covers whole‑body and body‑segment scanners (head, hand, foot), but excludes systems that only measure landmark motion or locations.

Key technical topics and requirements

• Scope and terminology: Definitions for 3‑D body scanner hardware/software, point cloud, anatomical landmarks, repeatability and accuracy using the ISO x,y,z coordinate system.
• Selection of extracted measurements: Guidance on which ISO 7250‑1 measurements are appropriate for whole‑body, head, or hand/foot scanners (e.g., stature, chest circumference, head length, hand breadth).
• Accuracy standards: Maximum allowable mean differences between 3‑D extracted values and traditional anthropometrist measurements (examples from Table 4):
  • Segment lengths: ±5 mm
  • Body heights: ±4 mm
  • Large circumferences (chest): ±9 mm
  • Small circumferences (neck): ±4 mm
  • Head (without hair): ±1 mm; with hair: ±2 mm
  • Hand dimensions: ±1 mm; Foot dimensions: ±2 mm
• Validation study design: Requirements and procedures for conducting validation studies, including sampling, test subject selection, analytical procedures, reporting, and methods to estimate sample size.
• Error control: Annex A (informative) outlines methods to reduce scanning and processing errors (scanner setup, subject posture, software extraction).

Practical applications and users

ISO 20685-1 is intended for:

• Organizations building anthropometric databases from 3‑D scans for product and systems design.
• Engineers and designers in apparel, automotive, furniture, and ergonomics who rely on accurate body dimensions.
• Researchers conducting validation studies or producing datasets for standards-compliant international databases (e.g., ISO 15535).
• Scanner users and manufacturers who want to verify that their 3‑D scanning workflows meet internationally accepted accuracy and reporting practices.

Practical uses include clothing fit studies, vehicle interior layout, workspace ergonomics, medical prosthetics sizing, and population anthropometry research.

Related standards

• ISO 7250‑1 - Basic human body measurements: definitions and landmarks (primary source of measurement definitions).
• ISO 15535 - Guidance on anthropometric databases (for inclusion of validated 1‑D data).
• Work developed by ISO/TC 159/SC 3 (Anthropometry and biomechanics).

By following ISO 20685-1:2018, practitioners can ensure 3‑D scan–derived anthropometric data are valid, repeatable, and interoperable for international design and research applications.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20685-1
First edition
2018-10
3-D scanning methodologies
for internationally compatible
anthropometric databases —
Part 1:
Evaluation protocol for body
dimensions extracted from 3-D body
scans
Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les bases de
données anthropométriques compatibles au plan international —
Partie 1: Protocole d'évaluation des dimensions corporelles obtenues
à l'aide de scanners 3D
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Fax: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Accuracy of extracted measurements . 3
4.1 Selection of extracted measurements . 3
4.2 Standard values . 5
5 Research design for a validation study to establish accuracy of body dimensions
extracted from scanners . 5
5.1 General . 5
5.2 Validation study procedures . 6
5.3 Sampling size and test subject selection . 6
5.4 Analytical procedures . 6
5.5 Validation study reporting . 7
6 Method for estimating the number of subjects needed . 8
Annex A (informative) Methods for reducing error in 3-D scanning . 9
Bibliography .19
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 159, Ergonomics, Subcommittee SC 3,
Anthropometry and biomechanics.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
This first edition cancels and replaces ISO 20685:2010.
iv © ISO 2018 – All rights reserved

Introduction
Anthropometric measures are key to many International Standards. These measures can be gathered
using a variety of instruments. An instrument with relatively new application to anthropometry is a
three-dimensional (3-D) scanner. 3-D scanners generate a 3-D point cloud of the outside of the human
body that can be used for a number of purposes, such as clothing and automotive design, engineering
and medical applications. There are currently no standardized methods for using 3-D point clouds in the
design process. As a result, many users extract one-dimensional (1-D) data from 3-D point clouds. This
document concerns the application of 3-D scanners to the collection of one-dimensional anthropometric
data for use in design.
There are a number of different fundamental technologies that underlie commercially available
systems. These include stereophotogrammetry, ultrasound and light (laser light, white light and
infrared). Further, the software that is available to process data from the scan varies in its methods.
Additionally, software to extract dimensions similar to traditional dimensions varies markedly in
features and capabilities.
As a result of differences in fundamental technology, hardware and software, extracted measurements
[1]
from several different systems can be markedly different for the same individual. Since 3-D scanning
can be used to gather measurements, such as lengths and circumferences, it was important to develop
an International Standard that allows users of such systems to judge whether the 3-D system is
adequate for these needs.
The intent of this document is to ensure comparability of body measurements as specified in ISO 7250-1
but measured with the aid of 3-D body scanners rather than with traditional anthropometric
instruments such as tape measures and callipers. It is further intended that conformance with this
document will make any data extracted from scans suitable for inclusion in international databases
[2]
such as those described in ISO 15535.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20685-1:2018(E)
3-D scanning methodologies for internationally compatible
anthropometric databases —
Part 1:
Evaluation protocol for body dimensions extracted from
3-D body scans
1 Scope
This document addresses protocols for the use of 3-D surface-scanning systems in the acquisition of
human body shape data and measurements defined in ISO 7250-1 that can be extracted from 3-D scans.
While mainly concerned with whole-body scanners, it is also applicable to body-segment scanners
(head scanners, hand scanners, foot scanners).
It does not apply to instruments that measure the location and/or motion of individual landmarks.
The intended audience is those who use 3-D scanners to create 1-D anthropometric databases and the
users of 1-D anthropometric data from 3-D scanners. Although not necessarily aimed at the designers
and manufacturers of those systems, scanner designers and manufacturers can find it useful in meeting
the needs of clients who build and use 1-D anthropometric databases.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 7250-1, Basic human body measurements for technological design — Part 1: Body measurement
definitions and landmarks
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7250-1 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
NOTE In the case of definitions of terms for skeletal landmarks, when there is a separate term for the skin
overlying the landmark and another for the landmark itself, the skin landmark term is used. Where there is no
separate term, the skeletal term is used and assumed to refer to the skin overlying the landmark.
3.1
three-dimensional
3-D
pertaining to the use of three orthogonal scales on which the three coordinates, x, y and z, can be
measured to give the precise position of any relevant anatomical point in the considered space
Note 1 to entry: Many anthropometric distances can be calculated from the coordinates of anatomical landmarks
(3.6). Some additional points may be necessary to obtain circumferences.
3.2
3-D body scanner
hardware and software system that creates digital data representing a human form, or parts thereof, in
three dimensions
3.3
3-D scanner software
operating system, user interface, programs, algorithms and instructions associated with a 3-D
scanning system
3.4
3-D scanner hardware
physical components of a 3-D scanner and any associated computer(s)
3.5
accuracy
extent to which the measured value approximates a true value
Note 1 to entry: Since it is difficult to trace the accuracy of complex hardware and software systems to recognized
ISO sources, for the purposes of this document true value is taken to mean the measured value obtained by an
anthropometrist with several years’ experience in the methods of ISO 7250-1, using traditional instruments such
as tape and calliper.
3.6
anatomical landmark
point clearly defined on the body that can be used for defining anthropometric measurements
3.7
anthropometric database
collection of individual body measurements (anthropometric data) and background information
(demographic data) recorded on a group of people (the sample)
[SOURCE: ISO 15535:2012, 3.8]
3.8
lateral malleolus
most lateral point of the right lateral malleolus (outside ankle bone)
3.9
point cloud
collection of 3-D points in space referenced by their coordinate values
Note 1 to entry: A point cloud constitutes the raw data from a 3-D scanner and needs to be translated to a human
axis system (3.13).
3.10
repeatability
extent to which the values of a variable measured twice on the same subject are the same
3.11
ulnar stylion
most distal point on the ulnar styloid, projected horizontally and posteriorly to the surface of the skin
when the arms are held down and the palms are facing the thighs
3.12
vertical plane
geometric plane tangent to a point on the body and orthogonal to the mid-sagittal plane
2 © ISO 2018 – All rights reserved

3.13
x, y, z coordinate system
axis system
system for measuring the body with respect to the standing or sitting human where X refers to the
fore-and-aft direction (the sagittal axis), Y refers to the side-to-side direction (the transverse axis) and
Z refers to the top-to-bottom direction (the longitudinal axis) (see Figure 1)
Note 1 to entry: Researchers establish their own origin for the axis system, convenient to their research, while
keeping the direction of the axes as indicated and reporting the origin in the data base and any publications.
Figure 1 — x, y, z coordinate system
4 Accuracy of extracted measurements
4.1 Selection of extracted measurements
In order to use data from 3-D body scanners in internationally compatible databases, dimensions should
be drawn from ISO 7250-1. However, not all of those measurements are well suited to extraction from
3-D scanned images. In particular, the resolution from whole-body scanners might not be sufficient to
allow accurate extraction of measurements from smaller body parts such as the hand. Tables 1 to 3 give
measurements according to the type of scanner most likely to produce the best results. The numbers
indicate the measurement number in ISO 7250-1.
Table 1 — ISO 7250-1 measurements by whole-body scanner
Dimension ISO 7250-1:2017 Position (see A.2.4)
Stature (body height) 6.1.2 B
Eye height 6.1.3 B
Shoulder height 6.1.4 B
Elbow height 6.1.5 C
Iliac spine height, standing 6.1.6 B
Crotch height 6.1.7 B
Tibial height 6.1.8 B
NOTE  For whole-body scanners, depending on the type of scanning system used, the positions
according to A.2.4 can also be useful for extracting the indicated dimensions.
Table 1 (continued)
Dimension ISO 7250-1:2017 Position (see A.2.4)
Chest depth, standing 6.1.9 A, B
Body depth, standing 6.1.10 A, B
Chest breadth, standing 6.1.11 A
Hip breadth, standing 6.1.12 A
Sitting height (erect) 6.2.1 D
Eye height, sitting 6.2.2 D
Cervicale height, sitting 6.2.3 D
Shoulder height, sitting 6.2.4 D
Elbow height, sitting 6.2.5 D
Shoulder–elbow length 6.2.6 C
Shoulder (biacromial) breadth 6.2.7 A, B
Shoulder (bideltoid) breadth 6.2.8 A, B
Elbow-to-elbow breadth 6.2.9 D
Hip breadth, sitting 6.2.10 D
Popliteal height, sitting 6.2.11 D
Thigh clearance 6.2.12 D
Knee height, sitting 6.2.13 D
Abdominal depth, sitting 6.2.14 D
Thorax depth at the nipple 6.2.15 B
Buttock–abdomen depth, sitting 6.2.16 D
Elbow-wrist length 6.4.3 C
Forearm–fingertip length 6.4.6 C
Buttock–popliteal length 6.4.7 D
Buttock–knee length 6.4.8 D
Neck circumference 6.4.9 A, B
Chest circumference 6.4.10 A
Waist circumference 6.4.11 A
Wrist circumference 6.4.12 A
Thigh circumference 6.4.13 A
Calf circumference 6.4.14 A
NOTE  For whole-body scanners, depending on the type of scanning system used, the positions
according to A.2.4 can also be useful for extracting the indicated dimensions.
Table 2 — ISO 7250-1 measurements by head scanner
Dimension ISO 7250-1:2017
Head length 6.3.9
Head breadth 6.3.10
Face length (menton-sellion) 6.3.11
Head circumference 6.3.12
Sagittal arc 6.3.13
Bitragion arc 6.3.14
4 © ISO 2018 – All rights reserved

Table 3 — ISO 7250-1 measurements by hand or foot scanner
Dimension ISO 7250-1:2017
Hand length (stylion) 6.3.1
Palm length 6.3.2
Hand breadth at metacarpals 6.3.3
Index finger length 6.3.4
Index finger breadth, proximal 6.3.5
Index finger breadth, distal 6.3.6
Foot length 6.3.7
Foot breadth 6.3.8
4.2 Standard values
The human body is difficult to measure and does not lend itself to standards of accuracy that can be
applied to machine tooling, for example. For the purposes of this document, the standard for accuracy
of a measurement extracted from a 3-D image is the corresponding traditional measurement, when
[4] [5] [6]
measured by an anthropometrist with several years’ experience in the methods of ISO 7250-1.
The difference between an extracted measurement and the corresponding traditional measurement on
actual subjects should be derived using the test methods given in Clause 5. If the values are lower than
those specified in Table 4, then the measurement may be included in ISO 15535 databases.
As any good scientific report documents the observer and measurer error, the accuracy of extracted
measurements should be reported in any documentation that results from the use of these systems.
Table 4 — Maximum allowable error between extracted value and traditionally measured value
Maximum mean difference
(see 5.4)
Measurement type
mm
Segment lengths (e.g. buttock-popliteal length) 5
Body heights (e.g. shoulder height) 4
Large circumferences (e.g. chest circumference) 9
Small circumferences (e.g. neck circumference) 4
Body breadths (e.g. biacromial breadth) 4
Body depths (e.g. chest depth) 5
Head dimensions without hair 1
Head dimensions with hair 2
Hand dimensions 1
Foot dimensions 2
5 Research design for a validation study to establish accuracy of body
dimensions extracted from scanners
5.1 General
The purpose of this document is to ensure that body measurements obtained from 3-D systems are
sufficiently close to those produced by ISO 7250-1 traditional methods that they can be substituted
for one another without compromising the validity of standards relying on the data. Annex A contains
information that is helpful in meeting this goal. In order to demonstrate that a 3-D system is in
conformance with this document, a validation study shall be conducted.
5.2 Validation study procedures
All ISO 7250-1 variables that are to be measured by 3-D methods shall be included in the validation study.
The 3-D scanning and data extraction system used for the validation shall be exactly the same hardware
and software configuration that is used in collecting the ISO 7250-1 data for inclusion in an ISO 15535
database.
The traditional measurer shall be an expert, trained and experienced in ISO 7250-1 techniques. He or
she shall have recently practiced the ISO 7250-1 protocols for the body measurements in the study.
It is preferable that the same expert measure all test subjects. If landmarks are to be marked prior
to scanning, the positioning of landmarks should be done by an expert trained and experienced in
ISO 7250-1 techniques.
Each subject shall be scanned and measured traditionally at least once. The order of scan and
measuring shall be counterbalanced to control for measurement order effects; however they shall
occur sequentially on the same day in order to minimize error introduced by transient intra-individual
fluctuations in body dimensions (see Annex A).
5.3 Sampling size and test subject selection
A power analysis such as that presented in Clause 6 shall be done in order to ensure that the validation
study sample size is large enough to detect mean scan-measure differences of the magnitudes presented
in Table 4 with 95 % confidence. A sample of at least 40 test subjects is recommended, since this ensures
95 % confidence in the validation test results for large circumferences such as chest, waist, and hip,
which are particularly difficult to measure for both traditional and 3-D measurement systems.
Validation test subjects shall reflect approximately the same range of body sizes and shape variations
expected in the study population that is to be measured by the 3-D system. If both males and females
are to be measured, then the validation sample shall include an equal number of each sex. The validation
sample shall also include a variety of body types — not just people of average height and weight. If
children are to be measured, it is particularly important that the validation sample cover the age range
of the intended survey population.
5.4 Analytical procedures
After data collection is complete, the difference, δ , between the scan-extracted value and the measured
value (δ = scan minus measure) shall be computed for each variable and test subject, and the mean
of these differences shall be calculated for each variable and reported with its associated standard
deviation, sample size and 95 % confidence interval. If the 95 % confidence interval for the mean of
scan-minus-measure differences is within the plus or minus interval defined by the values in Table 4,
then the 3-D system can be said to give results sufficiently comparable to ISO 7250-1 methods such that
the 3-D data may be used in standards relying on ISO 7250-1 protocols. The values in Table 4 come from
[5]
research conducted by the U.S. Army .
Table 5 shows how the analysis of test data should be done, and how the correct conclusion can be
reached. The difference between the scan-extracted value and the measured value should be calculated
for each subject. Then, the mean and standard deviation of those differences should be calculated. Next,
the 95 % confidence interval should be calculated. The confidence interval is a function of the mean, the
standard deviation, the desired level of confidence (as a Z score) and the sample size. In the case of the
95 % confidenc
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 20685-1
Première édition
2018-10
Méthodologies d'exploration
tridimensionnelles pour les bases
de données anthropométriques
compatibles au plan international —
Partie 1:
Protocole d'évaluation des dimensions
corporelles obtenues à l'aide de
scanners 3D
3-D scanning methodologies for internationally compatible
anthropometric databases —
Part 1: Evaluation protocol for body dimensions extracted from 3-D
body scans
Numéro de référence
©
ISO 2018
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2018
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exactitude des mesures obtenues . 3
4.1 Choix des mesures obtenues . 3
4.2 Valeurs normalisées . 5
5 Recherche pour une étude de validation en vue d’établir l’exactitude des
dimensions corporelles obtenues par numérisation . 5
5.1 Généralités . 5
5.2 Modes opératoires des études de validation . 6
5.3 Taille de l’échantillon et choix des sujets d’essai . 6
5.4 Modes opératoires d’analyse . 6
5.5 Rapport de l’étude de validation . 8
6 Méthode d’estimation du nombre nécessaire de sujets . 8
Annexe A (informative) Méthodes de réduction des erreurs d’exploration 3D .10
Bibliographie .20
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso. org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www. iso. org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www. iso. org/iso/fr/avant- propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 159, Ergonomie, sous-comité SC 3,
Anthropométrie et biomécanique.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www. iso. org/fr/members. html.
Cette nouvelle édition annule et remplace l’ISO 20685:2010.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés

Introduction
Les mesures anthropométriques sont la clef de nombreuses Normes internationales. Ces mesures
peuvent être recueillies à l’aide d’un certain nombre d’instruments. L’application du scanner
tridimensionnel (3D) à l’anthropométrie est relativement récente. Les scanners 3D génèrent un nuage
de points en 3D représentant la forme extérieure du corps humain, qui peut être utilisé pour divers
objectifs, dont la conception des vêtements et des voitures, les applications en ingénierie et médicales.
Il n’existe pas actuellement de méthodes normalisées d’utilisation de ces nuages de points en 3D dans
le cadre du processus de conception. Par conséquent, de nombreux utilisateurs extraient des données
unidimensionnelles (1D) de nuages de points 3D. Le présent document traite de l’application des
scanners 3D à la collecte de données anthropométriques unidimensionnelles qui seront utilisées à des
fins de conception.
Il existe un certain nombre de technologies fondamentales différentes qui sous-tendent des systèmes
disponibles dans le commerce. Ils comprennent la stéréophotogrammétrie, les ultrasons et la lumière
(lumière laser, lumière blanche et lumière infrarouge). De plus, les logiciels utilisés pour traiter
les données obtenues par scanner fonctionnent selon des méthodologies différentes. En outre, les
logiciels utilisés pour l’acquisition de dimensions similaires aux dimensions traditionnelles ont des
caractéristiques et des capacités très différentes.
Compte tenu de ces différences fondamentales de technologie, tant au niveau matériel qu’au niveau
logiciel, les mesures obtenues avec des systèmes différents peuvent être sensiblement différentes pour
[1]
le même individu. L’exploration 3D pouvant servir à prendre des mesures, comme les longueurs
et les circonférences, il était important d’élaborer une Norme internationale afin de permettre aux
utilisateurs de ces systèmes de juger si le système 3D répond à ces besoins.
L’objet du présent document est d’assurer la comparabilité des mensurations corporelles telles
que spécifiées dans l’ISO 7250-1, mais obtenues à l’aide de scanners 3D au lieu des instruments
anthropométriques traditionnels, comme le mètre ruban et le pied à coulisse. De plus, il est convenu
qu’une conformité avec le présent document rendra toutes les données obtenues par scanner intégrables
[3]
dans des bases de données internationales, comme celles décrites dans l’ISO 15535 .
NORME INTERNATIONALE ISO 20685-1:2018(F)
Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les
bases de données anthropométriques compatibles au plan
international —
Partie 1:
Protocole d'évaluation des dimensions corporelles
obtenues à l'aide de scanners 3D
1 Domaine d'application
Le présent document concerne les protocoles d’utilisation des systèmes d’exploration à l’aide de
scanners de surface 3D permettant de collecter des données sur la forme du corps humain et les
mesurages définis dans l’ISO 7250-1.
La majeure partie de la présente Norme internationale concerne les scanners pour le corps entier, mais
elle s’applique également aux scanners limités à une partie du corps (scanners pour la tête, scanners
pour la main, scanners pour le pied).
Elle ne s’applique pas aux instruments qui mesurent l’emplacement et/ou le déplacement de repères
individuels.
La présente Norme internationale s’adresse aux utilisateurs des scanners 3D pour créer des bases
de données anthropométriques 1D, et aux utilisateurs de données anthropométriques 1D issues
de scanners 3D. Elle ne s’adresse pas nécessairement aux concepteurs et fabricants des systèmes,
cependant, les concepteurs et fabricants de scanners peuvent la trouver utile si elle satisfait aux besoins
de leurs clients qui élaborent et utilisent des bases de données anthropométriques 1D.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 7250-1, Définitions des mesures de base du corps humain pour la conception technologique — Partie 1:
Définitions des mesures du corps et repères
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 7250-1 et les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http: //www .iso .org/obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/.
NOTE Dans le cas des repères concernant le squelette, lorsqu’il existe un terme distinct pour la peau
marquée par un repère et le repère lui-même, c’est le terme intégrant la peau qui est utilisé. S’il n’existe pas de
terme distinct, le terme concernant le squelette est utilisé, et il intègre la peau marquée par le repère.
3.1
tridimensionnel
3D
qui utilise trois échelles orthogonales sur lesquelles les trois coordonnées x, y et z peuvent être mesurées
pour donner la position précise d’un point anatomique donné dans l’espace considéré
Note 1 à l'article: De nombreuses distances anthropométriques peuvent être calculées à partir des coordonnées
des repères anatomiques (3.6). Il peut être nécessaire d’ajouter des points pour obtenir des circonférences.
3.2
scanner corporel 3D
système constitué d’un matériel et d’un logiciel permettant d’obtenir des données numériques,
représentant une forme humaine, ou certaines parties, en trois dimensions
3.3
logiciel de scanner 3D
système d’exploitation, interface utilisateur, programmes, algorithmes et instructions associés à un
système d’exploration 3D
3.4
matériel de scanner 3D
composants physiques d’un scanner 3D et le ou les ordinateur(s) associé(s)
3.5
exactitude
degré de certitude entre la valeur mesurée et la valeur vraie
Note 1 à l'article: Comme il est difficile de rapporter l’exactitude de systèmes matériels et logiciels complexes
par rapport à des sources ISO reconnues, on considère pour le présent document que la valeur vraie est la mesure
obtenue par un spécialiste de l’anthropométrie ayant plusieurs années d’expérience dans l’utilisation des
méthodes de l’ISO 7250-1, à l’aide d’instruments traditionnels, comme le mètre ruban et le pied à coulisse.
3.6
repère anatomique
point clairement défini du corps, qui peut être utilisé pour définir des mesures anthropométriques
3.7
base de données anthropométriques
ensemble de mesures corporelles individuelles (données anthropométriques) et informations de base
(données démographiques) enregistrées se rapportant à un groupe de personnes (l’échantillon)
[SOURCE: ISO 15535:2012, 3.8]
3.8
malléole latérale
point le plus latéral de la malléole latérale droite (os extérieur de la cheville)
3.9
nuage de points
collection de points en 3D dans l’espace, référencés par leurs coordonnées
Note 1 à l'article: Un nuage de points est le jeu de données brutes obtenu à l’aide d’un scanner 3D et doit être
converti dans un système d’axe humain (3.13).
3.10
répétabilité
degré selon lequel les valeurs d’une variable mesurée deux fois sur le même sujet sont identiques
3.11
stylion ulnaire
point le plus distal du stylion ulnaire, projeté postérieurement et horizontalement à la surface de la
peau lorsque les bras sont le long du corps et les paumes face à face
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés

3.12
plan vertical
plan géométrique tangent à un point du corps et orthogonal au plan sagittal
3.13
système de coordonnées x, y, z
système d’axe X, Y, Z
système de mesure du corps humain par rapport à l’être humain en position assise ou debout, X
correspond à la direction avant-arrière (axe sagittal), Y à la direction latérale (axe transversal) et Z à la
direction haut-bas (axe longitudinal) (voir Figure 1)
Note 1 à l'article: Les chercheurs établissent leur propre origine sur le système d’axes, en fonction de leurs
recherches. Cela en conservant la direction des axes comme indiqué et en précisant l’origine dans la base de
données et dans toutes publications.
Figure 1 — Système de coordonnées x, y, z
4 Exactitude des mesures obtenues
4.1 Choix des mesures obtenues
Pour que les données mesurées par des scanners corporels 3D soient utilisables dans des bases
de données compatibles au niveau international, il convient que les dimensions soient issues de
l’ISO 7250-1. Cependant, ces mesurages ne sont pas tous adaptés à l’acquisition d’images numérisées
en 3D. En particulier, la résolution d’un scanner pour le corps entier peut ne pas être suffisante pour
obtenir des mesures exactes de parties du corps plus petites, par exemple la main. Les Tableaux 1 à 3
donnent les mesures effectuées en fonction du type de scanner susceptible de produire les meilleurs
résultats. Les chiffres correspondent à la numérotation dans l’ISO 7250-1.
Tableau 1 — Mesurages selon l’ISO 7250-1 avec un scanner pour le corps entier
Dimension ISO 7250-1:2017 Position (voir A.2.4)
Stature (hauteur) 6.1.2 B
Hauteur de l’œil 6.1.3 B
Hauteur acromiale (hauteur des épaules) 6.1.4 B
Hauteur du coude 6.1.5 C
Tableau 1 (suite)
Dimension ISO 7250-1:2017 Position (voir A.2.4)
Hauteur iliospinale, sujet debout 6.1.6 B
Hauteur de l’entrejambe 6.1.7 B
Hauteur tibiale 6.1.8 B
Épaisseur du thorax, sujet debout 6.1.9 A, B
Épaisseur du corps, sujet debout 6.1.10 A, B
Largeur thoracique, sujet debout 6.1.11 A
Largeur du bassin, sujet debout 6.1.12 A
Taille assis (position redressée) 6.2.1 D
Hauteur de l’œil, sujet assis 6.2.2 D
Hauteur du point cervical, sujet assis 6.2.3 D
Hauteur de l’épaule, sujet assis 6.2.4 D
Hauteur du coude, sujet assis 6.2.5 D
Hauteur coude-épaule 6.2.6 C
Largeur biacromiale 6.2.7 A, B
Largeur (bideltoïde) aux épaules 6.2.8 A, B
Largeur coude à coude 6.2.9 D
Largeur du bassin, sujet assis 6.2.10 D
Hauteur du creux poplité, sujet assis 6.2.11 D
Épaisseur de la cuisse 6.2.12 D
Hauteur du genou, sujet assis 6.2.13 D
Épaisseur de l’abdomen, sujet assis 6.2.14 D
Épaisseur du thorax (au niveau des mamelons) 6.2.15 B
Longueur fesse-abdomen, sujet assis 6.2.16 D
Longueur coude-poignet 6.4.3 C
Distance coude-extrémité du majeur 6.4.6 C
Longueur fesse-creux poplité 6.4.7 D
Distance fesse-genou 6.4.8 D
Périmètre du cou 6.4.9 A, B
Périmètre thoracique 6.4.10 A
Périmètre de la taille 6.4.11 A
Périmètre du poignet 6.4.12 A
Périmètre de la cuisse 6.4.13 A
Périmètre du mollet 6.4.14 A
NOTE  Pour les scanners du corps entier, selon le type de système de numérisation utilisé, les positions
selon A.2.4 peuvent également être utiles pour obtenir les dimensions indiquées.
Tableau 2 — Mesurages selon l’ISO 7250-1 avec un scanner crânien
Dimension ISO 7250-1:2017
Longueur de la tête 6.3.9
Largeur de la tête 6.3.10
Hauteur de la face (menton-sellion) 6.3.11
Périmètre de la tête 6.3.12
Arc sagittal 6.3.13
Arc bitragus-coronal 6.3.14
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Tableau 3 — Mesurages selon l’ISO 7250-1 avec un scanner pour la main ou le pied
Dimension ISO 7250-1:2017
Longueur de la main (stylion) 6.3.1
Longueur de la paume 6.3.2
Largeur de la main au niveau du métacarpe 6.3.3
Longueur de l’index 6.3.4
Largeur proximale de l’index 6.3.5
Largeur distale de l’index 6.3.6
Longueur du pied 6.3.7
Largeur du pied 6.3.8
4.2 Valeurs normalisées
Le corps humain est difficile à mesurer et ses mesures ne peuvent être régies par les mêmes règles
que les machines-outils par exemple. Pour les besoins du présent document, la norme de précision
d’une mesure obtenue d’une image en 3D est la mesure traditionnelle correspondante, effectuée par
un spécialiste de l’anthropométrie ayant plusieurs années d’expérience dans l’utilisation des méthodes
[4][5][6]
de l’ISO 7250-1. Il convient que la différence entre une mesure obtenue par numérisation et la
mesure traditionnelle correspondante sur des sujets réels soit obtenue selon les modes opératoires
d’essai de l’Article 5. Si les valeurs sont inférieures à celles spécifiées dans le Tableau 4, la mesure peut
être incluse dans les bases de données selon l’ISO 15535.
Dans tout bon rapport scientifique, l’erreur de l’observateur et de celui qui effectue les mesurages est
consignée; par conséquent, il convient de consigner l’exactitude des mesures obtenues par numérisation
dans toute documentation liée à l’utilisation de ces systèmes.
Tableau 4 — Erreur maximale admissible entre la valeur obtenue par numérisation et la valeur
mesurée de manière traditionnelle
Différence moyenne maximale
(voir 5.4)
Type de mesurage
mm
Longueur de segment (par exemple la longueur fesse-creux poplité) 5
Hauteur (par exemple la hauteur des épaules) 4
Périmètre de grande taille (par exemple le périmètre thoracique) 9
Périmètre de petite taille (par exemple le périmètre du cou) 4
Largeur du corps (par exemple la largeur biacromiale) 4
Épaisseur du corps (par exemple l’épaisseur du thorax) 5
Dimension de la tête sans les cheveux 1
Dimension de la tête avec les cheveux 2
Dimension des mains 1
Dimension des pieds 2
5 Recherche pour une étude de validation en vue d’établir l’exactitude des
dimensions corporelles obtenues par numérisation
5.1 Généralités
Le présent document a pour objet de garantir que les mesures corporelles obtenues avec des systèmes 3D
sont suffisamment proches de celles obtenues avec les méthodes traditionnelles selon l’ISO 7250-1 pour
pouvoir être interchangées sans compromettre la validité des Normes internationales s’appuyant sur
ces données. L’Annexe A contient des informations utiles à cet effet. Une étude de validation doit être
conduite pour démontrer qu’un système 3D est conforme au présent document.
5.2 Modes opératoires des études de validation
Toutes les variables de l’ISO 7250-1 qui seront mesurées en 3D doivent être incluses dans l’étude de
validation.
Le système d’exploration 3D et d’acquisition des données doit avoir rigoureusement la même
configuration de matériel et de logiciel que celle qui est utilisée pour recueillir les données selon
l’ISO 7250-1 afin de les intégrer dans une base de données conforme à l’ISO 15535.
La personne qui effectue le mesurage traditionnel doit être un expert ayant la formation appropriée et
l’expérience des techniques de l’ISO 7250-1. Il, ou elle, doit avoir récemment pratiqué les protocoles de
l’ISO 7250-1 pour les mesurages corporels liés à l’étude. Il est préférable que le même expert mesure
tous les sujets d’essai. Si des repères doivent être tracés avant la numérisation, il convient qu’ils soient
effectués par un expert ayant la formation appropriée et l’expérience des techniques de l’ISO 7250-1.
Chaque sujet doit être mesuré par numérisation et de manière traditionnelle, au moins une fois. L’ordre
des deux types de mesurage doit être interverti, afin de pallier d’éventuels effets liés à la séquence
de mesure. Cependant, ils doivent être effectués l’un après l’autre, le même jour, afin de réduire
au minimum l’introduction d’erreurs liées à des fluctuations intra-individuelles temporaires des
dimensions corporelles (voir Annexe A).
5.3 Taille de l’échantillon et choix des sujets d’essai
Une analyse à la puissance selon le modèle de l’Article 6 doit être effectuée afin de s’assurer que
l’échantillon utilisé pour l’étude de validation est de taille suffisante pour détecter les différences
moyennes entre les deux types de mesures selon le Tableau 4 avec une confiance de 95 %. Un échantillon
d’au moins 40 sujets d’essai est recommandé, car cela garantit une confiance de 95 % dans les résultats
de l’essai de validation pour les grandes circonférences comme le thorax, la taille et le bassin, qui sont
particulièrement difficiles à mesurer, aussi bien par la méthode traditionnelle que par l’exploration 3D.
Les sujets de l’essai de validation doivent recouvrir à peu près la plage de variations de taille et de
forme du corps escomptée dans la population qui doit être mesurée par exploration 3D. Si les mesures
concernent des hommes et des femmes, l’échantillon de validation doit comprendre un nombre égal
de personnes de chaque sexe. L’échantillon de validation doit également comprendre différents types
corporels, et non uniquement des personnes de taille et de poids moyen. Si les mesurages concernent
des enfants, il est particulièrement important que l’échantillon de validation couvre la plage d’âges de la
population concernée par l’étude.
5.4 Modes opératoires d’analyse
Une fois que toutes les données ont été recueillies, la différence, δ, entre la valeur obtenue par
numérisation et la valeur mesurée de manière traditionnelle (δ = mesurage par numérisation moins
mesurage traditionnel) doit être calculée pour chaque variable et chaque sujet d’essai, et la moyenne
de ces différences doit être calculée pour chaque variable et notée avec son écart-type, la taille de
l’échantillon et l’intervalle de confiance à 95 %. Si l’intervalle de confiance à 95 % pour la moyenne des
différences «mesurage par numérisation» moins «mesurage traditionnel» est compris dans l’intervalle
«plus ou moins» défini par les valeurs du Tableau 4, on peut considérer que le système 3D donne des
résultats suffisamment comparables aux méthodes selon l’ISO 7250-1 de sorte que les données 3D
peuvent être utilisées dans les normes fondées sur les protocoles ISO 7250-1. Les valeurs du Tableau 4
[5]
sont issues d’une recherche conduite par l’armée américaine .
Le Tableau 5 indique comment il convient d’effectuer l’analyse des données de l’essai et comment la
conclusion correcte est susceptible d’être obtenue. Il convient de calculer pour chaque sujet la différence
entre la valeur obtenue par numérisation et la valeur mesurée de manière traditionnelle. Il y a ensuite
lieu de calculer la moyenne et l’écart-type de ces différences. Il convient ensuite de calculer l’intervalle
de confiance à 95 %. L’intervalle de confiance est une fonction de la moyenne, de l’écart-type, du niveau
6 © ISO 2018 – Tous droits réservés

de confiance souhaité (comme un score Z) et de la taille d’échantillon. Dans le cas d’un intervalle de
confiance de 95 %, les limites inférieure et supérieure peuvent être calculées avec les Formules (1)
...